專利名稱：一種高硫煤分解磷石膏催化還原的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種高硫煤分解磷石膏催化還原的方法，屬于磷化工技術(shù)領(lǐng)域。
二背景技術(shù)：
磷石膏是濕法磷酸生產(chǎn)過程中磷礦石和硫酸發(fā)生反應而產(chǎn)生的工業(yè)廢渣，經(jīng) 計算每生產(chǎn)1噸的磷酸將產(chǎn)生4 5噸磷石膏，目前全世界磷石膏每年的排放量達 2億多噸，但磷石膏的利用率未超過10%。磷石膏的處理、處置及綜合利用已成 為一個世界性的難題，磷石膏的堆放不僅占用大量的土地，耗費大量資金，污染 環(huán)境。而且成為制約磷化工行業(yè)實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的因素之一。因此從資源綜合利 用和環(huán)境保護考慮，磷石膏的開發(fā)利用是值得大力發(fā)展的。
磷石膏中含有豐富的硫資源，而我國又是一個硫資源相對缺乏的國家，因此 開展磷石膏中硫資源的循環(huán)利用是一個可以大規(guī)?；厥樟蛸Y源的方向，最早利用 磷石膏制硫酸聯(lián)產(chǎn)水泥的是奧地利的林茨化學公司。國內(nèi)對磷石膏制硫酸聯(lián)產(chǎn)水 泥已進行了較長時間的開發(fā)研究工作，但是現(xiàn)行的開發(fā)研究中多采用焦碳還原磷 石膏，分解率和脫硫率不高，產(chǎn)生的S02濃度低，波動大，設(shè)備投資比較大，能 耗高，生產(chǎn)過程長，轉(zhuǎn)化率低等缺點，在經(jīng)濟和環(huán)保上不可行，全面推廣應用尚 需進行很多工作。
在公開號為CN1724338A的中國專利申請中公開了一種以濕法磷酸固體殘 渣磷石膏為原料的工業(yè)硫酸的生產(chǎn)方法，它包括如下工業(yè)步驟A.沸騰燃燒；
B.除塵降溫；C.爐氣的洗滌；D.干燥爐氣；E.第一次轉(zhuǎn)化；F.第一次吸收；H.第
二次吸收。但是在第一步工藝沸騰燃燒中將磷石膏及占磷石膏重量20%燃燒還原 碳一并加入1000 110(TC的沸騰爐中燃燒，才可以得到二氧化硫、二氧化碳爐氣
及氧化鈣固體粉塵。
在公開號為CN1884048A的中國專利申請中公開了一種用高硫煤還原分解 磷石膏的方法，該方法是"將磷石膏與硫含量^3%的高硫煤混均后，送入高溫 分解爐，爐溫高達1350。C時，才產(chǎn)出體積百分含量大于15。/。的S02爐氣及CaO 質(zhì)量百分含量大于70%固體產(chǎn)物。
3在上述磷石膏的利用方法中，幾乎都存在能耗高，投資大的缺點，使得處理 磷石膏的成本增加。經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，在用高硫煤做還原劑高溫分解磷石膏過程中， 可以大大降低磷石膏的分解溫度，降低能耗，為磷石膏制硫酸聯(lián)產(chǎn)水泥的工藝又 提供了技術(shù)支持。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種高硫煤分解磷石膏催化還原的方法，該法是在用 高硫煤還原分解磷石膏制硫酸聯(lián)產(chǎn)水泥過程中，加入催化劑降低磷石膏的分解溫
度至800 1050°C，降低能耗，達到降低處理固體廢物的成本的目的，同時主要 生成氧化鈣和二氧化硫。二氧化硫可直接用做制酸原料氣，氧化鈣可直接用作水 泥原料。還原分解過程中發(fā)生的主要反應方程式為-
2CaS04+C— 2CaO+2S02+C02 1)
CaS04+4C—CaS+C02 2)
3CaS04+ CaS—4CaO+4S02 3)
2C+02—2C0 4)
2C0+02—2C02 5) 本發(fā)明按以下步驟完成-
1)、磷石膏和高硫煤破碎至小于150um,經(jīng)過100 11(TC烘干至水份含量《
5wtc/c備用；所述高硫煤硫含量^3.0wtQ/a;所述的磷石膏的主要化學成分質(zhì)量百分
比為氧化鈣25~37%， 二氧化硫39~50%， 二氧化硅8.20 15.38%，五氧化二磷 0.47~1.28%;
2)、催化劑為A1203、 ZnO、 Fe203、 Si02、 CaCl2或FeS04中的一種，還 可以將上述兩種化合物按質(zhì)量比1:1混均制成復合型催化劑；
3) 、將烘干的磷石膏和高硫煤按8~15:1比例混勻得混合料，再加入混合料 總重量5~10%的催化劑，混勻備用；
4) 、加熱還原分解爐至80(TC,將混合料放入分解爐中，控制爐溫800 1050 °C,進行磷石膏分解反應，反應時間為0.5 1.5小時，產(chǎn)出體積百分含量^15%的 S02爐氣及質(zhì)量百分含量大于70%的氧化鈣固體產(chǎn)物。
與公知技術(shù)相比本發(fā)明具有的優(yōu)點及積極效果
1)高硫煤與催化劑的加入同時起到了還原、催化和助熔的作用，有效地降 低磷石膏的分解溫度；2) 與公知的工藝相比，磷石膏在達到相同的分解率和脫硫率的前提下，磷石膏的分解溫度降低了 100~200°C，降低了能耗；
3) 高硫煤與催化劑中的一些元素可直接固化在固體產(chǎn)物中，稀釋了磷石膏中的有害雜質(zhì)，同時可以使生成的固體產(chǎn)物直接作為優(yōu)質(zhì)水泥原料。
具體實施例方式
實施例1:磷石膏主要化學成分質(zhì)量百分比為氧化鈣35.24%二氧化硫
46.12%，五氧化二磷U4%， 二氧化硅9.45%;將干燥過的磷石膏、硫含量為3.56%的高硫煤和Fe203催化劑以質(zhì)量比10丄1比例混均后送入還原分解爐，控制爐溫為1050°C,進行還原分解反應，用煙氣分析儀在線連續(xù)檢測爐氣中二氧化硫，煙氣中二氧化硫濃度可達15.7%,最后反應至煙氣中檢測不到二氧化硫，反應完成，停止加熱還原分解爐，反應時間為1.0小時，自然冷卻后，取出固體產(chǎn)物進行分析計算，可計算出磷石膏分解率為97%，脫硫率為95%,生成的固體產(chǎn)物中氧化鈣含量為71.9%。
實施例2:磷石膏主要化學成分質(zhì)量百分比為氧化鈣29.89%， 二氧化硫41.25%，五氧化二磷0.89%, 二氧化硅10.56%;將干燥過的磷石膏、硫含量為4.06。/。的高硫煤和ZnO催化劑以質(zhì)量比12:1:1.2比例混均后送入還原分解爐，控制爐溫為940'C，進行還原分解反應，用煙氣分析儀在線連續(xù)檢測爐氣中二氧化硫，煙氣中二氧化硫濃度可達16.4%，最后至煙氣中檢測不到二氧化硫，反應完成，停止加熱還原分解爐，反應時間為52分鐘，自然冷卻后，取出固體產(chǎn)物進行分析計算，可計算出磷石膏分解率為95%，脫硫率為96%,生成的固體產(chǎn)物中氧化l丐含量為70.3%。
實施例3:磷石膏主要化學成分質(zhì)量百分比為氧化鈣33.56。/。二氧化硫43.18%,五氧化二磷1.17%， 二氧化硅12.10%;將干燥過的磷石膏、硫含量為4.63%的高硫煤和質(zhì)量比ZnO: CaCl O:l)的催化劑以質(zhì)量比8:1:0.5比例混均后送入還原分解爐，控制爐溫為89(TC，進行還原分解反應，用煙氣分析儀在線連續(xù)檢測爐氣中二氧化硫，煙氣中二氧化硫濃度可達17.8%,最后至煙氣中檢測不到二氧化硫，反應完成，停止加熱還原分解爐，反應時間為38分鐘，自然冷卻后，取出固體產(chǎn)物進行分析計算，可計算出磷石膏分解率為96%，脫硫率為
權(quán)利要求
1、一種高硫煤分解磷石膏催化還原的方法，其特征在于其按以下步驟完成，1)、磷石膏和高硫煤破碎至小于150um，經(jīng)過100～110℃烘干備用；2)、將烘干的磷石膏和高硫煤按8～15∶1比例混勻得混合料，再加入混合料總重量5～10％的催化劑，混勻備用；所述催化劑為Al2O3、ZnO、Fe2O3、SiO2、CaCl2或FeSO4中的一種，或?qū)⑸鲜鰞煞N化合物按質(zhì)量比1∶1混均制成復合型催化劑；3)、加熱還原分解爐至800℃，將混合料放入分解爐中，控制爐溫800～1050℃，進行磷石膏分解反應，反應時間為0.5～1.5小時，產(chǎn)出體積百分含量≥15％的SO2爐氣及質(zhì)量百分含量大于70％的氧化鈣固體產(chǎn)物。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高硫煤分解磷石膏催化還原的方法，其特征在于 所述高硫煤硫含量S.Owtn/。,所述的磷石膏的主要化學成分質(zhì)量百分比為氧化鈣 25~37%， 二氧化硫39~50%， 二氧化硅8.20~15.38%，五氧化二磷0.47~1.28%。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種高硫煤分解磷石膏催化還原的方法，在磷石膏還原分解過程中，用高硫煤做還原劑，加入催化劑可將磷石膏的分解溫度降低至800～1050℃，降低磷石膏分解溫度100～200℃，達到節(jié)能降耗的目的。同時，生成的氧化鈣可用作生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)水泥的原料，而生成的二氧化硫可用作制酸原料氣。緩解我國硫資源短缺的現(xiàn)狀。
文檔編號C01B17/00GK101462699SQ200910094008
公開日2009年6月24日 申請日期2009年1月5日 優(yōu)先權(quán)日2009年1月5日
發(fā)明者平 寧, 偉 張, 杜亞雷, 牛學奎, 鄭紹聰, 馬麗萍 申請人:昆明理工大學