[發明專利]一種重金屬化學石膏鈣硫資源化的方法

有效

• 申請號: 201310401759.6
• 申請日: 2013-09-06
• 公開（公告）號: CN103482586A
• 公開（公告）日: 2014-01-01
• 發明（設計）人: 潘德安;張深根;李靈潔;田建軍;郭斌
• 申請（專利權）人: 北京科技大學
• 主分類號: C01B17/74
• 分類號: C01B17/74;C01F11/08;C22B7/00
• 代理公司: 北京市廣友專利事務所有限責任公司 11237
• 代理人: 張仲波

技術領域

本發明提供了重金屬化學石膏生產硫酸和氧化鈣，并收集重金屬粉塵，屬于循環經濟和環境保護技術領域。

背景技術

隨著現代工業的發展，排放出的副產物石膏堆存量與日俱增，以株洲清水塘工業區為例，截至2013年，重金屬廢石膏已經達到20多萬噸，目前并沒有得到有效的綜合利用，占地堆存近百畝，造成湘江水體嚴重污染，資源極大浪費，迫切需要開發新的資源化處理及工業化技術。于是人們開始重視工業副產石膏的綜合利用問題，一些專家提出了利用這些副產石膏取代天然石膏作為原料來生產硫酸的想法。

針對石膏的資源化處理技術，國內外已經有一些研究和報道。早在第一次世界大戰期間，德國人穆勒(Mueller)和庫內(Kuhne)就開始使用天然石膏生產硫酸（M-K法），并在德國成功完成了工業化試驗，建立了世界第一座天然石膏制硫酸聯產水泥工廠。之后，世界上許多國家，如英國、法國、奧地利、波蘭等也相繼建成了26條類似于M-K法的生產線。在這80多年后，M-K法并沒有在很大程度上改變，只是改裝了部分裝置，例如在回轉窯和制酸環節上作了部分改進，目的是提高熱效率和減輕制酸時排出的爐氣對空氣的污染。但是其工藝依舊存在著諸多問題制約著其發展，例如流程過長、能耗高、設備生產能力小等。

相較于德國，我國利用石膏生產硫酸技術起步較晚。1954年，原重工部化工局派專家去波蘭進行技術考察，帶回第一手資料。1958年上海化工研究院與水泥院在這些資料提供的技術基礎上完成了實驗室的研究，并在1959年完成了擴大實驗研究。從那時起我國在石膏生產硫酸方面快速的發展。1960至1964年期間，各大研究所通過不斷的試驗基本解決了原料、石膏脫水、生料制備、熟料煅燒、窯氣凈化及操作等技術難題，于1966年9月通過鑒定，安排了云南磷肥廠、太原磷肥廠年產10萬噸硫酸與水泥廠的設計與籌建。30年后，在1995至1996年期間，全國建設了6套年產4萬噸石膏制硫酸聯產6萬噸水泥裝置（稱四、六工程）。1997年5月，山東魯北企業集團總公司開工建設年產20萬噸石膏制硫酸聯產30萬噸水泥工程，并于1999年相繼建成投產，通過不斷的改進和完善技術，目前已達到年產40萬噸石膏制硫酸聯產60萬噸水泥的生產能力。

目前，我國現有的工藝多采用焦炭或煤（主要成分均為炭）作為還原劑還原分解石膏，但是由于該過程中容易生成副產物硫造成設備結渣、粘結、堵塞等問題，因此現在仍舊開展碳還原石膏分解制酸工藝的企業已經不是很多了，遠不能滿足現代工業排放出的副產石膏的循環利用，因此需要開發新的資源化處理工業化技術。

專利CN1227824A中公開了一種在原料中摻入1～7%（wt%）的硫磺來提高產物中二氧化硫濃度的方法，通過摻入硫磺窯氣中的二氧化硫濃度從之前的不足7%提高到了9%以上。專利CN101456542A中公開了一種利用一氧化碳還原分解磷石膏的方法，在溫度為750～850℃，N₂氣氛下通入一氧化碳還原分解磷石膏，使得尾氣中二氧化硫濃度≥10%，磷石膏分解率≥98wt%，脫硫率≥94wt%。

發明內容

本發明的目的是針對現有技術石膏分解率（石膏分解率是指石膏中已分解CaSO₄質量與石膏中總CaSO₄質量的百分比）低、環保差等問題，提供一種新的石膏鈣硫資源化的方法。

本發明以重金屬化學石膏為原料，經干燥、球磨篩分、分解、除塵、二次燃燒和制酸等工序，最終將得到硫酸、氧化鈣和重金屬粉塵。具體包括以下步驟：

（1）將重金屬化學石膏置于干燥器中干燥得到半水石膏，半水石膏含水率為5～9%，干燥過程采用步驟（3）產生的煙氣的余熱進行加熱；

（2）將步驟（1）得到的半水石膏進行機球磨篩分得到石膏粉末，石膏粉末粒度為50～140目；

（3）將步驟（2）得到的石膏粉末送入分解爐中進行分解，得到氧化鈣和煙氣，分解過程包括兩個階段，第一階段通入還原氣體，還原氣體為煤氣、天然氣、一氧化碳、氫氣中的一種或者其中幾種混合氣體，還原氣體流速為5～30米/小時，分解溫度為600～800℃，分解時間為10～60分鐘；第二階段不通入氣體，分解溫度為900～1200℃，分解時間為10～30分鐘；

（4）將步驟（3）中得到的煙氣經除塵得到重金屬粉塵和除塵煙氣；

（5）將步驟（4）中得到的除塵煙氣經二次燃燒系統將除塵煙氣中的還原氣體點燃去除，得到含有二氧化硫的窯氣；

（6）將步驟（5）中含有二氧化硫的窯氣經制酸系統得到硫酸。