[發明專利]一種石膏還原氧化循環煅燒聯產生石灰及硫的工藝及系統

有效

• 申請號: 202010941596.0
• 申請日: 2020-09-09
• 公開（公告）號: CN111995264B
• 公開（公告）日: 2021-12-17
• 發明（設計）人: 馬春元;夏霄;張立強;崔琳;趙希強;李軍
• 申請（專利權）人: 山東大學
• 主分類號: C04B2/10
• 分類號: C04B2/10;C01F11/08;C01B17/02
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 王志坤

本公開屬于固廢資源化利用領域，具體提供一種石膏還原氧化循環煅燒聯產生石灰及硫的系統及工藝。包括如下步驟所述石膏先經還原煅燒再經氧化煅燒，所述還原煅燒與氧化煅燒均控制反應溫度700?1200℃，氣體空氣系數為過量空氣系數；所述還原煅燒過程分離得到的煙氣中的二氧化硫經碳熱還原后生成硫磺，所述氧化煅燒過程產生的煙氣攜帶氧化煅燒物料返回還原煅燒過程循環煅燒，直至收集的固體物料質量分數達到生石灰產品要求解決現有技術中以石膏為原料制備的生石灰中包含硫化鈣，大大降低了生石灰的品質，且現有技術中石膏制備生石灰的過程中無法聯產硫產品，并污染環境的問題。

技術領域

本公開屬于固廢資源化利用領域，具體提供一種石膏還原氧化循環煅燒聯產生石灰及硫的工藝及系統。

背景技術

這里的陳述僅提供與本公開有關的背景信息，而不必然構成現有技術。

目前我國工業副產石膏產生量約1.18億噸，綜合利用率僅為38％。其中，脫硫石膏約4300萬噸，綜合利用率約56％；磷石膏約5000萬噸，綜合利用率約20％；其他副產石膏約2500萬噸，綜合利用率約40％。目前工業副產石膏累積堆存量已超過3億噸，其中，脫硫石膏5000萬噸以上，磷石膏2億噸以上。工業副產石膏大量堆存，既占用土地，又浪費資源，含有的酸性及其他有害物質容易對周邊環境造成污染。

目前全球工業副產石膏利用總量較少，且90％處低端、低附加值利用。美國、歐洲磷石膏利用率普遍低于10％，絕大多數堆存。現全球磷石膏堆存量約60億噸，且每年平均新增量達1.5億噸。脫硫石膏利用率相對于磷石膏而言要大的多，歐洲和中國基本保持在50％左右，絕大多數用于石膏板等基礎建材。雖日本在磷石膏和脫硫石膏方面的利用率均達90％以上(日本國內嚴重缺乏天然石膏源)，但量相對較少，且也是處在建材等低端低科技含量領域。

我國是一個硫資源短缺的國家，且隨著我國環保要求的日益嚴苛，回收煙氣中硫資源的技術得到了快速發展。目前，針對煙氣中的污染物SO₂，可以資源化利用制備硫酸、硫磺以及液態SO₂。但使煙氣中的SO₂得到回收的前提是煙氣中的SO₂必須達到一定的濃度，且濃度越高，回收越方便，回收成本越低。

石灰和石灰石大量用做建筑材料，也是許多工業的重要原料。生石灰是采用化學吸收法除去水蒸氣的常用干燥劑，也用于鋼鐵、農藥、醫藥、干燥劑、制革及醇的脫水等。特別適用于膨化食品、香菇、木耳等土特產，以及儀表儀器、醫藥、服飾、電子電訊、皮革、紡織等行業的產品。目前，工業上采用的生石灰均是采用煅燒石灰石得到的。生石灰與石灰石在工業上應用十分廣泛，例如煙氣脫硫與制備高爐煉鐵的燒結料，都需要消耗大量的生石灰或石灰石。石灰石的大量開采，導致了生態環境的嚴重破壞。

若能發明一種石膏聯產生石灰及硫產品的工藝及裝置，不僅可以緩解我國工業石膏(主要是二水硫酸鈣)難以處理的問題，同時還可以使其資源化利用，回收硫資源和生石灰。另外煅燒石膏產生的生石灰可代替天然石灰石作為濕法脫硫的脫硫劑以及高爐煉鐵燒結材料的添加劑，減少對天然石灰石資源的開采，保護生態環境。

然而，發明人發現，工業副產石膏的主要成分是二水硫酸鈣，硫酸鈣與碳材料、還原性氣體(CO、H₂、S₂等)等還原性物質后，硫酸鈣分解路徑發生改變。石膏在700℃-1200℃溫度區間內，同時發生兩個反應，首先是在較低的還原勢和較高的反應溫度條件下反應生成CaO與高濃度SO₂(氣中M為還原劑)，在較高的還原勢和較低的反應溫度條件下反應生成CaS而CaS的存在不但使CaO的品質大幅度下降，還會產生H₂S等污染物。

發明內容

針對現有技術中以石膏為原料制備的生石灰中包含硫化鈣，大大降低了生石灰的品質，且現有技術中石膏制備生石灰的過程中無法聯產多種硫產品的問題。