利用脫硫石膏制備氧化鈣和二氧化硫的生產(chǎn)工藝的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種利用脫硫石膏制備氧化鈣和二氧化硫的生產(chǎn)工藝，包括以下步驟：將脫硫石膏烘干，溫度為230℃-300℃，時間為0.5h-1.5h，若炭的含水率在5%以上，則也要進行烘干預(yù)處理，溫度在40℃-50℃，時間為0.5h-1h；將脫硫石膏和炭進行篩分，控制石膏粒徑在40μm以下，炭粒徑在187.5μm以下；將上述篩分后的炭和脫硫石膏按照碳和硫酸鈣摩爾比1：1~1.2：1的比例混合，然后將混合樣品放入高溫反應(yīng)裝置中，以氮氣或惰性氣體作為保護氣體，氣流速度4-10m/s，溫度為1000℃-1100℃，反應(yīng)10-15分鐘；本發(fā)明反應(yīng)效率高，反應(yīng)速度快，炭的消耗量少，成品質(zhì)量高，不會造成大氣污染。
【專利說明】利用脫硫石膏制備氧化鈣和二氧化硫的生產(chǎn)工藝
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于氧化鈣和二氧化硫的生產(chǎn)領(lǐng)域，特別是一種利用脫硫石膏制備氧化鈣和二氧化硫的生產(chǎn)工藝。
【背景技術(shù)】
[0002]中國是世界上二氧化硫排放第一大國。以煤為主的能源資源條件，決定了中國以煤為主的能源消費結(jié)構(gòu)在相當(dāng)長時期內(nèi)不會改變。隨著能源消費結(jié)構(gòu)的不斷優(yōu)化調(diào)整，未來新增煤炭消費將主要用于發(fā)電。目前，燃煤電廠提供了中國總發(fā)電量的80%左右。預(yù)計到2020年，仍將有60%左右的發(fā)電量來自燃煤電廠。到^一五”末期，火電廠二氧化硫排放量仍呈上升趨勢，而我國有3億kW燃煤發(fā)電機組配置石灰石-石膏法脫硫設(shè)施，按I臺300MW機組燃用含硫量為1%的煤種，每年運行5000-6000小時計，將產(chǎn)生脫硫石膏4.5萬-5.0萬噸，屆時全國每年將產(chǎn)生5000萬-6000萬噸的脫硫石膏，目前我國已投運的煙氣脫硫機組脫硫石膏的利用率還很低，大部分仍以堆放、填埋和改性工程土為主，已成為繼火電廠粉煤灰后的第二大固體廢物。隨著火電廠脫硫項目的大量興建，脫硫石膏排放量劇增，若采取拋棄堆存，需要建設(shè)專門的儲存場，不僅投資巨大，占用大量寶貴的土地資源，而且對周圍生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生不利影響，同時處理廢棄、低品位石膏的運行費用也很高。目前對于脫硫石膏利用較好的主要是歐美、日本一些發(fā)達國家，不同國家和地區(qū)對脫硫石膏的應(yīng)用領(lǐng)域有所不同，主要有用于制作水泥、加工石膏板、農(nóng)業(yè)改良土壤方面等，但也存在一定的局限性，如作為建筑材料時抗壓強度沒天然石膏好，作為土壤改良劑容易導(dǎo)致鹽分過高，還會污染地下水等。
[0003] 對于脫硫石膏的研究，西方發(fā)達國家走在世界前列，如美國專利設(shè)計脫硫石膏的專利達200多篇,如美國的Westermanira John研發(fā)的Gypsum wallboard新方法,美國的Schwartz Steven A等人對Gypsum composition做了進一步的研究。從美國專利分析可知，利用脫硫石膏可開發(fā)的產(chǎn)品土要有石膏灰泥、石膏墻板、木頭及玻璃纖維加強纖維石膏板、α-半水石膏、建筑砌塊、石膏墻板、水泥及其制品、防水石膏材料、農(nóng)業(yè)土壤改良劑、不燃石膏板等，多為直接利用或改性利用，涉及將石膏分解循環(huán)利用的比較少。國內(nèi)對脫硫石膏的研究起步比較晚，但也取得了一定的成就，特別是在石膏制備硫酸及水泥應(yīng)用方面。獲得的專利主要有用石膏生產(chǎn)硫酸和水泥熟料的方法、氟石膏制備硫酸聯(lián)產(chǎn)水泥的生產(chǎn)方法等，如ZL 200610136734.8，主要研究了脫硫石膏生產(chǎn)水泥和硫酸的方法，CN 101798067 A主要研究了化學(xué)石膏分解裝置等。
[0004]《一種用磷石膏分解制備氧化鈣和二氧化硫的生產(chǎn)》是關(guān)于利用磷石膏來制備氧化鈣及二氧化硫的方法，經(jīng)過分析比較，《一種用磷石膏分解制備氧化鈣和二氧化硫的生產(chǎn)》存在一定的不足，總結(jié)起來有以下幾點:
1、只說明可以用脫硫石膏代替磷石膏，但對于脫離石膏具體特性及反應(yīng)參數(shù)等并未涉。且磷石膏CaSO4含量較低，還含有匕05、F_等有害成分，會影響產(chǎn)品質(zhì)量以及對設(shè)備造成腐蝕。[0005]2、采用煤氣或天然氣燃燒加熱，產(chǎn)生的二氧化碳濃度較高，根據(jù)化學(xué)平衡原理，二氧化碳會抑制主產(chǎn)物氧化鈣的生成，產(chǎn)量低。另外，由于含有空氣，不僅會增加炭的消耗量，而且當(dāng)溫度在1000°c以上時不可避免會產(chǎn)生NOx等有害氣體，影響二氧化硫利用率，若處理不當(dāng)，還會造成大氣污染。
[0006]3、所采用的磷石膏和炭的顆粒粒徑過大，反應(yīng)物不能充分接觸，導(dǎo)致反應(yīng)時間較長，反應(yīng)不徹底。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的在于提供一種反應(yīng)效率高，反應(yīng)速度快，炭的消耗量大幅減少，反應(yīng)成品質(zhì)量高，且不會造成大氣污染的利用脫硫石膏制備氧化鈣和二氧化硫的生產(chǎn)工藝。
[0008]實現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)解決方案為:
一種利用脫硫石膏制備氧化鈣和二氧化硫的生產(chǎn)工藝，包括以下步驟:
步驟一:將脫硫石膏烘干，溫度為230°C _300°C，時間為0.5h-l.5h ;若炭的含水率在5%以上，則也要進行烘干預(yù)處理，溫度在40°C -50°C，時間為0.5h-lh ；
步驟二:將脫硫石膏和炭進行篩分，控制石膏粒徑在40μπι以下，炭粒徑在187.5μπι以
下；
步驟三:將上述篩分后的炭和脫硫石膏按照碳和硫酸鈣摩爾比1:廣1.2:1的比例混合，然后將混合樣品放入高溫反應(yīng)裝置中，以氮氣或惰性氣體作為保護氣體，氣流速度4-10m/s，溫度為1000°C -1100°C，反應(yīng)10-15分鐘，即可得到氧化鈣和二氧化硫。
`[0009]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，其顯著優(yōu)點:
1、充分利用資源，不僅解決了脫硫石膏堆放占用土地和造成的二次污染問題，還可以減少天然石灰石開采，保護生態(tài)環(huán)境。采用本發(fā)明后，用脫硫石膏制成的氧化鈣純度高，可代替?zhèn)鹘y(tǒng)的煅燒石灰石生產(chǎn)氧化鈣，節(jié)約資源，在“十二五”規(guī)劃提出的環(huán)境要求以及發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟下具有重大意義。且脫硫石膏主要成分CaS04.2H20含量很高，是優(yōu)質(zhì)的制備氧化鈣和二氧化硫原材料。脫硫石膏不含P205有害成分，幾乎沒有F-，因此不會影響產(chǎn)品質(zhì)量，不會對設(shè)備造成腐蝕。
[0010]2、本發(fā)明中反應(yīng)在惰性氣體下進行，不僅有效避免炭被氧化，節(jié)省炭消耗量，而且整個反應(yīng)過程不會產(chǎn)生NOx等。
[0011]3、本發(fā)明工藝簡單，能耗低，效益高；脫硫石膏在不添加任何還原性物質(zhì)時的分解溫度較高，通常都在1200°C以上才開始分解，完全分解則要到1500°C左右，這對于工業(yè)生產(chǎn)應(yīng)用來說能耗、經(jīng)濟成本太高，是不可取的。本發(fā)明中對脫硫石膏和無煙煤進行了預(yù)處理，脫硫石膏粒徑在40 μ m以下，無煙煤粒徑在187.5μπι以下，使反應(yīng)物能夠充分接觸，提高反應(yīng)速率，1000°C -1100°C時反應(yīng)在10-15分鐘反應(yīng)即可完成，能耗大幅降低，產(chǎn)物中氧化鈣含量在90%左右，產(chǎn)生的二氧化硫可以用來制備硫酸。此外，還可以利用高溫煅燒的煙氣換熱，脫除脫硫石膏中的游離水和結(jié)晶水，可進一步降低能耗。與傳統(tǒng)的氧化鈣制備工藝相比，省去了石灰石開采、破碎、粉磨過程，節(jié)約了投資費用和運行費用。
[0012]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步詳細描述。
【專利附圖】

【附圖說明】[0013]圖1為本發(fā)明的工藝原理圖。
[0014]圖2為本發(fā)明的氧化鈣和二氧化硫生產(chǎn)工藝流程圖。
【具體實施方式】
[0015]本發(fā)明一種利用脫硫石膏制備氧化鈣和二氧化硫的生產(chǎn)工藝，包括以下步驟: 步驟一:將脫硫石膏烘干，溫度為230°C _300°C，時間為0.5h-l.5h ;若炭的含水率在
5%以上，則也要進行烘干預(yù)處理，溫度在40°C -50°C，時間為0.5h-lh ；
步驟二:將脫硫石膏和炭進行篩分，控制石膏粒徑在40 μ m以下，炭粒徑在187.5 μ m以下；
步驟三:將上述篩分后的炭和脫硫石膏按照碳和硫酸鈣摩爾比I 1.2:1的比例混合，然后將混合樣品放入高溫反應(yīng)裝置中，以氮氣或惰性氣體作為保護氣體，氣流速度4-10m/s，溫度為1000°C -1100°C，反應(yīng)10-15分鐘，即可得到氧化鈣和二氧化硫。
[0016]所述炭為無煙煤、焦炭或高硫煤此類主要成分為碳的物質(zhì)；所述高溫反應(yīng)裝置是指管式爐或循環(huán)流化床。
[0017]為了更好地理解本發(fā)明的反應(yīng)原理，以下列出了本發(fā)明的反應(yīng)方程式:
1、脫硫石膏脫除結(jié)晶水:
【權(quán)利要求】
1.一種利用脫硫石膏制備氧化鈣和二氧化硫的生產(chǎn)工藝，其特征在于，包括以下步驟: 步驟一:將脫硫石膏烘干，溫度為230°c -300°c，時間為0.5h-l.5h，若炭的含水率在5%以上，則也要進行烘干預(yù)處理，溫度在40°C -50°C，時間為0.5h-lh ； 步驟二:將脫硫石膏和炭進行篩分，控制石膏粒徑在40μπι以下，炭粒徑在187.5μπι以下； 步驟三:將上述篩分后的炭和脫硫石膏按照碳和硫酸鈣摩爾比I 1.2:1的比例混合，然后將混合樣品放入高溫反應(yīng)裝置中，以氮氣或惰性氣體作為保護氣體，氣流速度4-10m/s，溫度為1000°C -1100°C，反應(yīng)10-15分鐘，即可得到氧化鈣和二氧化硫。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用脫硫石膏制備氧化鈣和二氧化硫的生產(chǎn)工藝，其特征在于，所述炭為無煙煤、焦炭或高硫煤此類主要成分為碳的物質(zhì)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用脫硫石膏制備氧化鈣和二氧化硫的生產(chǎn)工藝，其特征在于，所述高溫反應(yīng)裝置是指`管式爐或循環(huán)流化床。
【文檔編號】C01F11/08GK103482584SQ201210197231
【公開日】2014年1月1日 申請日期:2012年6月15日 優(yōu)先權(quán)日:2012年6月15日
【發(fā)明者】韓衛(wèi)清, 鄭達, 魯海琳, 王連軍, 孫秀云, 李健生, 沈錦優(yōu), 劉曉東 申請人:南京理工大學(xué)