[發明專利]等離子分解石膏的方法及其裝置

有效

• 申請號: 201110301279.3
• 申請日: 2011-09-28
• 公開（公告）號: CN102367168A
• 公開（公告）日: 2012-03-07
• 發明（設計）人: 劉飛;呂天寶
• 申請（專利權）人: 南京創能電力科技開發有限公司
• 主分類號: C01B17/74
• 分類號: C01B17/74;C01F11/04;B09B3/00
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 彭英

技術領域

本發明涉及一種石膏分解制硫酸和石灰的工藝方法，屬于化工、建材行業的生產技術及工業副產石膏廢渣資源綜合利用和環境保護治理領域。

背景技術

石膏分解技術的研究始于20世紀初。1916年，德國的繆勒和闊納（Muller?Kuhne）開發天然石膏生料在回轉窯內分解并制造硫酸和水泥技術取得了成功，建立了中試裝置；其后，英國、德國、波蘭、奧地利、南非等相繼建成了以天然石膏、硬石膏和磷石膏為原料生產硫酸和水泥裝置，由于分解SO₂濃度低投資大、熱耗高、運轉率低、經濟效益差的原因，在上世紀70年代先后停產。

1968年美國IowA大學開發了雙層流化床分解石膏工藝，其上層床控制還原氣氛，在較低溫度下將CaSO₄分解為CaS和SO₂；分解的CaS進入下層流化床，下層床控制氧化氣氛將CaS氧化成CaO和SO₂。分解的CaO可煅燒成水泥，也可做熟石灰使用；SO₂氣體濃度較高，用于制造硫酸。上世紀70—80年代前蘇聯推出了在同一流化床控制還原、氧化兩種氣氛的工藝，其原理與IowA大學相似，在一定高度的流化床內下部加入石膏并控制還原氣氛在較低溫度下將CaSO₄分解為CaS和SO₂；在流化床上部控制氧化氣氛將CaS氧化成CaO和SO₂。以上兩種方法是在流態化進行的，分解SO₂濃度高、熱耗低、投資少，使用前景好，但未工業化生產。1985年德國Lurgi公司推出了循環流化床工藝，完成了日處理10?t石膏的中間試驗，取得了豐富的試驗數據。在此基礎上美國科學探險公司與上世紀90年代開發了閃速流化床工藝，其主要參數流化速度高，設備規格小。1991年美國聯合礦物公司公布了采用流化床分解磷石膏建設年產250萬t硫酸的大型工廠，但至今未見進展報道。近幾年，印度、摩洛哥、突尼斯等國的技術人員在此領域也有新的研究成果，但無很大突破。

我國在總結國內外技術的基礎上，取得在回轉窯內利用鹽石膏、磷石膏、天然石膏、脫硫石膏分解制造硫酸與水泥的成功，并在上世紀末建設8套生產裝置，最大的達到年產磷石膏制20萬噸硫酸聯產30萬噸水泥的規模。但是各裝置都存在投資高、熱耗大、動力消耗大、經濟效益差的缺點，所以有的已停產。在上世紀90年代進行“循環流化床分解磷石膏制硫酸聯產水泥”國家“八五”重大科技攻關項目。1990年完成了理論研究，1991年建成了冷態模型試驗裝置并進行了試驗。1992年建成了處理能力為24t/d的循環流化床分解磷石膏熱態試驗裝置。1993年初在熱模試驗的基礎上建成了150t/d硫酸的工業試驗裝置。試燒一年多，消耗了大量的人力和財力取得了一定的數據，證明了石膏生料在旋風預熱器使用的可行性。運轉周期很不理想，未出合格產品而停止。

我國目前僅工業石膏年排放量已超過9000萬噸，并逐年增長。由于工業副產石膏中含有有害物質，任意排放會造成嚴重的環境污染；設置堆場，不僅占地多、投資大、堆渣費用高，而且對堆場的地質條件要求高，長期堆積會引起地表水及地下水的污染。如果將石膏分解出石灰和SO₂，其用途更廣泛，效益更高。專利號200810068831的發明雖然能改變上述問題，但是由于高溫分解易結疤堵塞、分解率低、運轉率低、能耗高，也未能應用。

發明內容

本發明針對現有技術的不足，提供一種等離子分解石膏的方法，采用等離子技術進行石膏的脫硫處理，具有原料取材廣泛，能耗低，投資少、運轉率高、分解率高的優點。

為實現以上的技術目的，本發明將采取以下的技術方案：

一種等離子分解石膏的方法，包括以下步驟：首先，以石膏粉與煤粉為原料配制生料粉，且煤粉在生料粉中的質量比重不超過30%；接著，對風吹輸送的生料粉依次進行一次等離子體裂解、二次等離子體裂解以及旋風分離器的氣固分離處理，使得旋風分離器出氣口輸出的氣體中SO₂體積分數不低于15%。