[发明专利]一种二氧化硫工业原料气的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种以石膏为原料生产工业SO₂气体的生产方法，属于化工技术及工业固体废弃物资源化综合利用领域。

背景技术

传统的工业SO₂气生产方法是用硫磺焚烧或采用硫铁矿为原料，反应产生SO₂气体，将所得SO₂工业气体（质量百分浓度为10%～12%）为原料用于生产液体二氧化硫、焦亚硫酸钠等产品；而我国硫磺、硫铁矿资源匮乏，每年需要大量进口硫磺满足硫酸和液体SO₂的生产。我国天然石膏和各种化学石膏（磷石膏、脱硫石膏等）资源十分丰富，尤其化学石膏堆积如山，不仅占用大量土地还污染环境，积极开发利用石膏生产液体二氧化硫的产品，变废为宝、是利在当代功在千秋的事业。

采用石膏为原料制备二氧化硫气体是以焦炭为还原剂，还原分解石膏中的CaSO₄在高温下产生以下反应：第一阶段，温度在800～1000℃时CaSO₄+2C----CaS+2CO₂,第二阶段，温度在1000～1250℃时3CaSO₄+CaS---4CaO+4SO₂分解产生SO₂气体，分解出的CaO等窑渣作为建筑材料使用可直接出售。但由于以各类石膏为原料生产的原料气浓度过低，从而在利用以石膏为原料产生的SO₂气体（SO₂浓度最高仅达7-9%）制备其他下游产品时失去了经济价值、难以参与市场竞争，因此在行业内还无人采用石膏为原料工业化生产气体二氧化硫。

发明内容

本发明的目的在于提供一种低成本的二氧化硫工业原料气的制备方法。

本发明目的是通过如下技术方案实现的：

一种二氧化硫工业原料气的制备方法，其特征在于：它包括以石膏、焦炭为原料在回转窑内煅烧反应的步骤，其中控制回转窑窑尾气中O₂含量在0.05%～1.0%、CO＜0.4%，以质量百分含量计。

石膏原料在回转窑中的分解通常会伴随副反应产生，生成升华硫而造成严重的硫损失，发明人在长期实验中发现，当氧气含量高于上述范围值则会出现石膏中CaSO₄熔点降低、CaSO₄大量转变为熔融状态从而大大影响其分解反应效率，当氧气含量低于上述范围值时升华硫不断生成、带来了硫损失。本发明控制窑尾气中O₂和CO的含量在上述范围从而有效地杜绝了升华硫的出现、同时提高了CaSO₄的分解反应效率，提高了所得二氧化硫气体的浓度。

优选地，在上述制备中，控制回转窑的窑速在1.5～2.5转/分钟；进风采用二次进风，一次风采用外界冷空气、保证煤粉均匀地进入窑内并燃烧，二次风来自窑排出的对熟料冷却处理后的热风，一次风量占总风量的20～30%、二次风量占总风量的70～80%，以体积百分含量计。

石膏生料在回转窑内煅烧分解，总有一部分未能分解，残存在熟料中，为了进一步提高石膏中的分解效率、从而进一步提高所得二氧化硫气体的浓度，上述制备气体二氧化硫的原料中石膏选择CaSO₄含量≥85%的石膏、焦炭选择含固定碳≥75%的焦炭，均以质量百分含量计；其中石膏粒度为0.08㎜筛筛余在15～20%，焦炭粒度为0.2㎜筛筛余＜20%。

发明人在长期实验中发现，若反应原料的粒度控制不合适易出现焦炭在CaSO₄未开始分解前就被烧掉、易使得CaSO₄分解不完全从而影响CaSO₄的分解效率，将各原料粒度合理控制在上述范围提高了CaSO₄的分解效率。

上述原料中若C过多会造成最终熟料中CaS的残留、从而造成了硫损失，同时剩余C燃烧产生烟气还降低了二氧化硫的浓度，为了进一步提高分解效率、降低硫损失，本发明将上述石膏、焦炭原料按C/SO₃摩尔比控制在0.6～0.65∶1。

最优选地说，为了更进一步提高CaSO₄的分解效率、同时减少硫损失，本发明反应混合原料中，按质量配比：石膏83～88%、焦炭4～8%、黄沙3～5%、页岩2～5%、铁粉1～2%；石膏选择CaSO₄含量≥85%的石膏、焦炭选择含固定碳≥75%的焦炭。