[發明專利]一種基于低能耗熱分解的脫硫灰資源化方法

有效

• 申請號: 201810301703.6
• 申請日: 2018-04-04
• 公開（公告）號: CN108411104B
• 公開（公告）日: 2019-12-24
• 發明（設計）人: 甘敏;范曉慧;汪國靖;張一雄;季志云;陳許玲;姜濤;李光輝;袁禮順;趙元杰;曹風;肖恒;黃柱成;楊永斌;郭宇峰
• 申請（專利權）人: 中南大學
• 主分類號: C22B1/02
• 分類號: C22B1/02;C22B1/26;C01G49/00;C01B17/50
• 代理公司: 43114 長沙市融智專利事務所(普通合伙)
• 代理人: 張偉;魏娟

本發明公開了一種基于低能耗熱分解的脫硫灰資源化方法，將脫硫灰和含鐵原料依次通過混料、制粒、干燥、焙燒和冷卻，得到含鐵酸鈣的團塊；所述焙燒產生的含二氧化硫煙氣用于制酸，該方法充分利用含鐵原料與脫硫灰熱解產物反應，促進脫硫灰分解，降低脫硫灰的分解溫度，同時通過配置煙氣循環系統，達到降低熱分解能耗的目的，而含鐵原料可以轉化成富含鐵酸鈣的優質煉鐵或煉鋼爐料，釋放的高濃度二氧化硫用于制酸，真正實現了脫硫灰資源化利用的目的。

技術領域

本發明涉及一種脫硫灰的處理方法，尤其涉及一種低能耗熱分解脫硫灰的方法，具體涉及一種將含鐵原料和脫硫灰協同處理，實現脫硫灰低能耗資源化利用的工藝；屬于鋼鐵冶金行業固廢處理技術領域。

背景技術

鋼鐵冶金企業，特別是長流程鋼鐵聯合企業，在生產過程中產生大量的SO₂。據報道，我國鋼鐵工業SO₂排放量位居各工業行業第二，僅次于電力。

為達到我國鋼鐵冶金工業排放標準，各大企業普遍采用煙氣脫硫技術,主要有石灰—石膏法、活性炭吸附法、半干法等，因此產生了大量的脫硫灰。

脫硫灰是煙氣脫硫技術產生的一種固體廢棄物，主要是煙氣中的含硫成分和鈣基脫硫劑經過反應后，從除塵設備分離得到的脫硫副產物。煙氣脫硫灰的化學組成和粉煤灰主體相似，但脫硫灰中含有更多的Ca和S。此外，脫硫灰分解溫度高，易凝結硬化，滲透率低，粒度細等特性使得其大多只能以堆放為主，并沒有合理的綜合利用途徑。因此，若能實現脫硫灰中Ca、S的低能耗分級資源化利用，則具有相當現實意義。

脫硫灰中主要成分為CaSO₄和CaSO₃，在潮濕有氧環境中，CaSO₃易被氧化成CaSO₄，CaSO₄性質穩定，當溫度高于1200℃時才開始發生分解反應2CaSO₄＝2CaO+2SO₂↑+O₂↑，需1300～1350℃才可完全分解，而CaSO₃的分解溫度相對較低，約為650℃。由此可知，若要實現Ca和S的分級利用，其核心在于將CaSO₄充分分解。

發明內容

針對現有技術中脫硫灰處理過程中有于熱分解溫度高而導致能耗高的缺點，本發明的目的是一種將脫硫灰與含鐵原料協同處理，通過合理設計干燥、高溫焙燒、冷卻、煙氣循環、煙氣制酸等工藝實現低能耗熱分解脫硫灰的方法。

為了實現上述技術目的，本發明提供了一種基于低能耗熱分解的脫硫灰資源化方法，該方法是將脫硫灰和含鐵原料依次通過混料、制粒、干燥、焙燒和冷卻，得到含鐵酸鈣的團塊；所述焙燒產生的含二氧化硫煙氣用于制酸。

本發明的技術方案將脫硫灰和含鐵原料混合焙燒，一方面充分利用含鐵原料中的磁鐵礦及赤鐵礦等成分與CaSO₄分解產物CaO反應生成鐵酸鈣，促進硫酸鈣的分解，可以有效降低CaSO₄的分解溫度，一般來說CaSO₄完全分解的溫度在1250～1300℃，而通過與含鐵原料協同焙燒，溫度CaSO₄完全分解的溫度降低至1100℃左右，達到降低分解能耗的目的，同時反應生成優質的鐵酸鈣和高濃度的二氧化硫煙氣，具有利用價值，產生的含二氧化硫煙氣濃度較高，直接用于制酸，而鐵酸鈣作為冶鐵原料使用，真正實現了脫硫灰的資源化利用。

優選的方案，脫硫灰和含鐵原料混料比滿足：混合料中鐵品位不低于30％，混合料中其中為摩爾比值，w_CaSO4為脫硫灰中CaSO₄的質量百分含量。通過嚴格控制脫硫灰和含鐵原料混料比，可以實現含鐵原料中鐵的充分轉化，獲得優質的含鐵酸鈣焙燒料。

優選的方案，所述脫硫灰包括石灰—石膏法和/或半干法處理含硫煙氣后產生的固體廢棄物。采用的脫硫灰原料最好是干燥至水分含量＜5％，形貌為松散堆積狀。