[發明專利]一種石膏制備生石灰過程中提煉二氧化硅的系統及方法

在審

• 申請號: 202111153539.7
• 申請日: 2021-09-29
• 公開（公告）號: CN113772969A
• 公開（公告）日: 2021-12-10
• 發明（設計）人: 張立強;王濤;周曉涵;李占堯;夏霄;成善杰;馬春元;陳桂芳
• 申請（專利權）人: 山東大學
• 主分類號: C04B2/02
• 分類號: C04B2/02;C04B2/10;C04B7/04;C01B17/50
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 張曉鵬

本發明公開了一種石膏制備生石灰過程中提煉二氧化硅的系統及方法，包括：依次連接的石膏預熱器、還原煅燒爐和生石灰儲倉，煙氣換熱器的煙氣進口與還原煅燒爐的煙氣出口連接；還原煅燒爐與還原氣源連接，所述還原氣源至少提供H₂和CO₂。石膏中的SiO₂與H₂在1000℃以上時發生反應生成氣態SiO，SiO在1100℃以上時為氣態，隨高溫煙氣排出還原煅燒爐。當將含有H₂和CO₂的混合還原氣與石膏混合還原煅燒時，既可以將石膏中的二氧化硅提煉出來，提高生石灰產品的純度和反應活性，還可以促進CaSO₄定向分解為高活性CaO，進而得到高質量的生石灰產品。

技術領域

本發明屬于固廢資源化利用技術領域，特別涉及一種石膏制備生石灰過程中提煉二氧化硅的系統及方法。

背景技術

這里的陳述僅提供與本發明相關的背景技術，而不必然地構成現有技術。

生石灰是一種以氧化鈣為主要成分的無機材料，廣泛應用于冶金、環保、精細化工、食品等行業。中國對生石灰的年需求量約為2.5億噸，其中對優質、高活性、高鈣生石灰的需求量約為1億噸。2019年中國石灰產量達3億噸，占世界總產量的70.75％。傳統的制備方法是用塊狀或粉狀石灰石、白云石等碳酸鈣含量高的原材料，經900℃-1100℃煅燒而成。利用該方法制備的生石灰，無論是塊狀還是粉狀，生石灰中有效成分CaO的孔隙結構較差，活性較低。另外，石灰石等自然資源過度開采，造成地表植被和生態環境的嚴重破壞。而且該方法不可避免地會產生大量CO₂，不利于石灰行業碳減排。

中國石膏資源豐富，探明儲量約1000億噸。另外，我國每年的工業副產石膏量約1.55億噸，其中磷石膏產量約0.55億噸，脫硫石膏產量為1億噸。其主要成分均為CaSO₄·2H₂O。工業副產石膏由于其性質不穩定，綜合利用率較低，長期堆放或者填埋，會對環境造成二次污染。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。

此外，發明人發現，工業副產石膏中含有一定量的SiO₂，不同的石膏SiO₂含量不同，一般工業石膏的SiO₂含量在0.2％-10％之間不等。SiO₂性質穩定，不易分解，在利用工業副產石膏制備高活性生石灰過程中，SiO₂會影響最終產品中CaO的含量及活性，從而導致生石灰產品價值的降低。

發明內容

針對現有技術存在的不足，本發明的目的是提供一種石膏制備生石灰過程中提煉二氧化硅的系統及方法。

為了實現上述目的，本發明是通過如下的技術方案來實現：

第一方面，本發明提供了一種石膏制備生石灰過程中提煉二氧化硅的系統，包括：依次連接的石膏預熱器、還原煅燒爐和生石灰儲倉，煙氣換熱器的煙氣進口與還原煅燒爐的煙氣出口連接；

還原煅燒爐與還原氣源連接，所述還原氣源至少提供H₂和CO₂。