[发明专利]利用脱硫石膏制备氧化钙和二氧化硫的生产工艺

说明书

技术领域

本发明属于氧化钙和二氧化硫的生产领域，特别是一种利用脱硫石膏制备氧化钙和二氧化硫的生产工艺。

背景技术

中国是世界上二氧化硫排放第一大国。以煤为主的能源资源条件，决定了中国以煤为主的能源消费结构在相当长时期内不会改变。随着能源消费结构的不断优化调整，未来新增煤炭消费将主要用于发电。目前，燃煤电厂提供了中国总发电量的80%左右。预计到2020年，仍将有60%左右的发电量来自燃煤电厂。到“十一五”末期，火电厂二氧化硫排放量仍呈上升趋势，而我国有3亿kW燃煤发电机组配置石灰石-石膏法脱硫设施，按1台300MW机组燃用含硫量为1%的煤种，每年运行5000-6000小时计，将产生脱硫石膏4.5万-5.0万吨，届时全国每年将产生5000万- 6000万吨的脱硫石膏，目前我国已投运的烟气脱硫机组脱硫石膏的利用率还很低，大部分仍以堆放、填埋和改性工程土为主，已成为继火电厂粉煤灰后的第二大固体废物。随着火电厂脱硫项目的大量兴建，脱硫石膏排放量剧增，若采取抛弃堆存，需要建设专门的储存场，不仅投资巨大，占用大量宝贵的土地资源，而且对周围生态环境产生不利影响，同时处理废弃、低品位石膏的运行费用也很高。目前对于脱硫石膏利用较好的主要是欧美、日本一些发达国家，不同国家和地区对脱硫石膏的应用领域有所不同，主要有用于制作水泥、加工石膏板、农业改良土壤方面等，但也存在一定的局限性，如作为建筑材料时抗压强度没天然石膏好，作为土壤改良剂容易导致盐分过高，还会污染地下水等。

对于脱硫石膏的研究，西方发达国家走在世界前列，如美国专利设计脱硫石膏的专利达200多篇，如美国的Westermanira John研发的Gypsum wallboard新方法，美国的Schwartz Steven A等人对Gypsum composition做了进一步的研究。从美国专利分析可知，利用脱硫石膏可开发的产品土要有石膏灰泥、石膏墙板、木头及玻璃纤维加强纤维石膏板、α-半水石膏、建筑砌块、石膏墙板、水泥及其制品、防水石膏材料、农业土壤改良剂、不燃石膏板等，多为直接利用或改性利用，涉及将石膏分解循环利用的比较少。国内对脱硫石膏的研究起步比较晚，但也取得了一定的成就，特别是在石膏制备硫酸及水泥应用方面。获得的专利主要有用石膏生产硫酸和水泥熟料的方法、氟石膏制备硫酸联产水泥的生产方法等，如ZL 200610136734.8，主要研究了脱硫石膏生产水泥和硫酸的方法，CN 101798067 A主要研究了化学石膏分解装置等。

《一种用磷石膏分解制备氧化钙和二氧化硫的生产》是关于利用磷石膏来制备氧化钙及二氧化硫的方法，经过分析比较，《一种用磷石膏分解制备氧化钙和二氧化硫的生产》存在一定的不足，总结起来有以下几点：

1、只说明可以用脱硫石膏代替磷石膏，但对于脱离石膏具体特性及反应参数等并未涉。且磷石膏CaSO₄含量较低，还含有P₂O₅、F^-等有害成分，会影响产品质量以及对设备造成腐蚀。

2、采用煤气或天然气燃烧加热，产生的二氧化碳浓度较高，根据化学平衡原理，二氧化碳会抑制主产物氧化钙的生成，产量低。另外，由于含有空气，不仅会增加炭的消耗量，而且当温度在1000℃以上时不可避免会产生NO_x等有害气体，影响二氧化硫利用率，若处理不当，还会造成大气污染。

3、所采用的磷石膏和炭的颗粒粒径过大，反应物不能充分接触，导致反应时间较长，反应不彻底。

发明内容

本发明的目的在于提供一种反应效率高，反应速度快，炭的消耗量大幅减少，反应成品质量高，且不会造成大气污染的利用脱硫石膏制备氧化钙和二氧化硫的生产工艺。

实现本发明目的的技术解决方案为：

一种利用脱硫石膏制备氧化钙和二氧化硫的生产工艺，包括以下步骤：

步骤一：将脱硫石膏烘干，温度为230℃-300℃，时间为0.5h-1.5h；若炭的含水率在5%以上，则也要进行烘干预处理，温度在40℃-50℃，时间为0.5h-1h；

步骤二：将脱硫石膏和炭进行筛分，控制石膏粒径在40μm以下，炭粒径在187.5μm以下；

步骤三：将上述筛分后的炭和脱硫石膏按照碳和硫酸钙摩尔比1：1~1.2：1的比例混合，然后将混合样品放入高温反应装置中，以氮气或惰性气体作为保护气体，气流速度4-10m/s，温度为1000℃-1100℃，反应10-15分钟，即可得到氧化钙和二氧化硫。

本发明与现有技术相比，其显著优点：