[發明專利]一種利用石膏生產硫酸和氧化鈣的方法

無效

• 申請號: 201310217175.3
• 申請日: 2013-06-04
• 公開（公告）號: CN103253637A
• 公開（公告）日: 2013-08-21
• 發明（設計）人: 劉立文;劉珍如;寧愛民;寧勇;寧江天;劉勇;魯紀鳴
• 申請（專利權）人: 劉立文
• 主分類號: C01B17/74
• 分類號: C01B17/74;C01F11/02
• 代理公司: 長沙星耀專利事務所 43205
• 代理人: 寧星耀;許伯嚴

技術領域

本發明涉及一種利用石膏生產硫酸和氧化鈣的方法。

背景技術

隨著現代工業化的發展，我國工業副產石膏的排放量也大大增加。

工業副產石膏是某些工業生產中生成的以硫酸鈣為主要成分的廢棄物。據報導，我國煤電廠燃煤平均含硫為1.23%，煤電廠排放的煙氣中含有大量的SO₂，如不處理，勢必對環境造成極大危害。國家有關部門規定煤電廠必須對排放煙氣進行脫硫處理。目前，煤電廠煙氣脫硫多為石灰—石膏法，以石灰吸收煙氣中SO₂，生成硫酸鈣，脫硫率可達95%以上，其副產品是脫硫石膏。據計算，每1MＷ裝機容量年排放脫硫石膏98.8噸。

據統計，我國2009年磷石膏排放量為5840萬噸，約占工業副石膏的60%，2010年我國煤電廠的脫硫石膏量達4170萬噸。由此可見，我國工業副產石膏年排放量已超過了1億噸，約占我國總工業固體廢物排放量的8%，如此大量的工業廢棄物，不尋找應用途徑，必將給環境造成極大影響。目前，國際上大部分采用掩埋方式處理，我國硫資源貧乏，多年來一直致力于開發石膏制硫酸聯產水泥工藝技術，以使得硫酸鈣（CaSO₄）中的Ca、S元素得到充分利用，幾乎無廢料排放。但由于這項技術本身的工藝復雜性：采用原料粉磨經預熱后進回轉窯煅燒分解的工藝流程，在回轉窯內既要使硫酸鈣分解產生合乎生產硫酸要求的含SO₂窯氣，又要產出合乎要求的水泥熟料，工藝過程可變因素多，操作控制難度大，這是其一；其二是，生產原料繁多，配料要求嚴格，熱耗高，經濟效益不理想；第三，由于生產工藝控制可變因素多，難以避免地使窯氣SO₂濃度波動大和水泥熟料不穩定，導致硫酸生產難以控制和水泥標號的不可靠性。故此，這項技術在實際生產、推廣應用上存在不少問題。

硫酸是工業應用比較廣泛的基礎化工原料，通常制備硫酸以硫為原料，我國硫資源短缺，但我國硬石膏（主要成分硫酸鈣）儲量世界第一，是潛在的制取硫酸的原料。氧化鈣是很好的干燥劑，也是建筑基材的主要原料，用途廣泛。目前，國內廠家多以硬石膏為主料，配合焦炭和其他輔料制備硫酸聯產水泥，然而某些情況下只生產硫酸，不制取水泥，這樣就會造成氧化鈣的浪費，以至于成本提高。

發明內容

本發明要解決的技術問題是，克服現有技術的不足，提供一種成本低的硫酸鈣生產硫酸和氧化鈣的方法。

本發明解決其技術問題采用的技術方案是，一種硫酸鈣生產硫酸和氧化鈣的方法，?包括以下步驟：

（1）將純度≥96%、塊度為9.5－19毫米的石膏裝入回轉爐，升溫至1180℃～1220℃（優選1200℃）；

（2）將天然氣和空氣導入燃燒室內，使天然氣在燃燒室內燃燒，得到CO₂、H₂和CO的混合氣體，控制混合氣體中的CO體積濃度≤5%，CO₂體積濃度≥15%；再將所得混合氣體導入裝有石膏的回轉爐，硫酸鈣在回轉爐內與混合氣體反應，反應式如下：CaSO₄+CO→CaO+SO₂+CO₂；CaSO4+H₂→CaO+SO₂+H₂O；

反應溫度優選為1200℃，如果溫度太高就會造成物料燒結，而溫度太低就會產生副反應，生成硫化鈣，副反應反應式如下：???????CaSO₄+4CO→CaS+4CO₂?????CaSO₄+4H₂→CaS+4H₂O?????

為了防止產生硫化物，必須將氣相中的一氧化碳體積濃度降低到5%以下，同時使二氧化碳濃度保持在超過一氧化碳濃度的3倍以上，這時在一氧化碳濃度方面的反應是單分子的；

（3）將步驟（2）回轉爐內產生的含SO₂的氣體經除塵，酸洗凈化，干燥，轉化，吸收，制得成品硫酸；

（4）回轉爐內出來的固體燒渣，即為硫酸鈣分解生成的氧化鈣。

對完全脫硫的條件作比后證明，在溫度較高和二氧化碳濃度增加時，CO：CaSO₄的最初比例影響較小。

本發明中，石膏定時地（優選每隔15分鐘）裝入回轉爐內。裝置內的層溫以冷卻進入其的氣體混合物來調節，并用金屬陶瓷管保護的鉻線-鎳線熱點偶測定。

本發明能提高原料利用率，降低能耗，從而大大降低成本。

具體實施方式