[發明專利]利用脫硫石膏制備氧化鈣和二氧化硫的生產工藝

有效

• 申請號: 201210197231.7
• 申請日: 2012-06-15
• 公開（公告）號: CN103482584A
• 公開（公告）日: 2014-01-01
• 發明（設計）人: 韓衛清;鄭達;魯海琳;王連軍;孫秀云;李健生;沈錦優;劉曉東
• 申請（專利權）人: 南京理工大學
• 主分類號: C01B17/50
• 分類號: C01B17/50;C01F11/08
• 代理公司: 南京理工大學專利中心 32203
• 代理人: 朱顯國

技術領域

本發明屬于氧化鈣和二氧化硫的生產領域，特別是一種利用脫硫石膏制備氧化鈣和二氧化硫的生產工藝。

背景技術

中國是世界上二氧化硫排放第一大國。以煤為主的能源資源條件，決定了中國以煤為主的能源消費結構在相當長時期內不會改變。隨著能源消費結構的不斷優化調整，未來新增煤炭消費將主要用于發電。目前，燃煤電廠提供了中國總發電量的80%左右。預計到2020年，仍將有60%左右的發電量來自燃煤電廠。到“十一五”末期，火電廠二氧化硫排放量仍呈上升趨勢，而我國有3億kW燃煤發電機組配置石灰石-石膏法脫硫設施，按1臺300MW機組燃用含硫量為1%的煤種，每年運行5000-6000小時計，將產生脫硫石膏4.5萬-5.0萬噸，屆時全國每年將產生5000萬-?6000萬噸的脫硫石膏，目前我國已投運的煙氣脫硫機組脫硫石膏的利用率還很低，大部分仍以堆放、填埋和改性工程土為主，已成為繼火電廠粉煤灰后的第二大固體廢物。隨著火電廠脫硫項目的大量興建，脫硫石膏排放量劇增，若采取拋棄堆存，需要建設專門的儲存場，不僅投資巨大，占用大量寶貴的土地資源，而且對周圍生態環境產生不利影響，同時處理廢棄、低品位石膏的運行費用也很高。目前對于脫硫石膏利用較好的主要是歐美、日本一些發達國家，不同國家和地區對脫硫石膏的應用領域有所不同，主要有用于制作水泥、加工石膏板、農業改良土壤方面等，但也存在一定的局限性，如作為建筑材料時抗壓強度沒天然石膏好，作為土壤改良劑容易導致鹽分過高，還會污染地下水等。

對于脫硫石膏的研究，西方發達國家走在世界前列，如美國專利設計脫硫石膏的專利達200多篇，如美國的Westermanira?John研發的Gypsum?wallboard新方法，美國的Schwartz?Steven?A等人對Gypsum?composition做了進一步的研究。從美國專利分析可知，利用脫硫石膏可開發的產品土要有石膏灰泥、石膏墻板、木頭及玻璃纖維加強纖維石膏板、α-半水石膏、建筑砌塊、石膏墻板、水泥及其制品、防水石膏材料、農業土壤改良劑、不燃石膏板等，多為直接利用或改性利用，涉及將石膏分解循環利用的比較少。國內對脫硫石膏的研究起步比較晚，但也取得了一定的成就，特別是在石膏制備硫酸及水泥應用方面。獲得的專利主要有用石膏生產硫酸和水泥熟料的方法、氟石膏制備硫酸聯產水泥的生產方法等，如ZL?200610136734.8，主要研究了脫硫石膏生產水泥和硫酸的方法，CN?101798067?A主要研究了化學石膏分解裝置等。

《一種用磷石膏分解制備氧化鈣和二氧化硫的生產》是關于利用磷石膏來制備氧化鈣及二氧化硫的方法，經過分析比較，《一種用磷石膏分解制備氧化鈣和二氧化硫的生產》存在一定的不足，總結起來有以下幾點：

1、只說明可以用脫硫石膏代替磷石膏，但對于脫離石膏具體特性及反應參數等并未涉。且磷石膏CaSO₄含量較低，還含有P₂O₅、F^-等有害成分，會影響產品質量以及對設備造成腐蝕。

2、采用煤氣或天然氣燃燒加熱，產生的二氧化碳濃度較高，根據化學平衡原理，二氧化碳會抑制主產物氧化鈣的生成，產量低。另外，由于含有空氣，不僅會增加炭的消耗量，而且當溫度在1000℃以上時不可避免會產生NO_x等有害氣體，影響二氧化硫利用率，若處理不當，還會造成大氣污染。

3、所采用的磷石膏和炭的顆粒粒徑過大，反應物不能充分接觸，導致反應時間較長，反應不徹底。

發明內容

本發明的目的在于提供一種反應效率高，反應速度快，炭的消耗量大幅減少，反應成品質量高，且不會造成大氣污染的利用脫硫石膏制備氧化鈣和二氧化硫的生產工藝。

實現本發明目的的技術解決方案為：

一種利用脫硫石膏制備氧化鈣和二氧化硫的生產工藝，包括以下步驟：

步驟一：將脫硫石膏烘干，溫度為230℃-300℃，時間為0.5h-1.5h；若炭的含水率在5%以上，則也要進行烘干預處理，溫度在40℃-50℃，時間為0.5h-1h；

步驟二：將脫硫石膏和炭進行篩分，控制石膏粒徑在40μm以下，炭粒徑在187.5μm以下；

步驟三：將上述篩分后的炭和脫硫石膏按照碳和硫酸鈣摩爾比1：1~1.2：1的比例混合，然后將混合樣品放入高溫反應裝置中，以氮氣或惰性氣體作為保護氣體，氣流速度4-10m/s，溫度為1000℃-1100℃，反應10-15分鐘，即可得到氧化鈣和二氧化硫。

本發明與現有技術相比，其顯著優點：