[发明专利]一种利用石膏生产硫酸和氧化钙的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种利用石膏生产硫酸和氧化钙的方法。

背景技术

随着现代工业化的发展，我国工业副产石膏的排放量也大大增加。

工业副产石膏是某些工业生产中生成的以硫酸钙为主要成分的废弃物。据报导，我国煤电厂燃煤平均含硫为1.23%，煤电厂排放的烟气中含有大量的SO₂，如不处理，势必对环境造成极大危害。国家有关部门规定煤电厂必须对排放烟气进行脱硫处理。目前，煤电厂烟气脱硫多为石灰—石膏法，以石灰吸收烟气中SO₂，生成硫酸钙，脱硫率可达95%以上，其副产品是脱硫石膏。据计算，每1MＷ装机容量年排放脱硫石膏98.8吨。

据统计，我国2009年磷石膏排放量为5840万吨，约占工业副石膏的60%，2010年我国煤电厂的脱硫石膏量达4170万吨。由此可见，我国工业副产石膏年排放量已超过了1亿吨，约占我国总工业固体废物排放量的8%，如此大量的工业废弃物，不寻找应用途径，必将给环境造成极大影响。目前，国际上大部分采用掩埋方式处理，我国硫资源贫乏，多年来一直致力于开发石膏制硫酸联产水泥工艺技术，以使得硫酸钙（CaSO₄）中的Ca、S元素得到充分利用，几乎无废料排放。但由于这项技术本身的工艺复杂性：采用原料粉磨经预热后进回转窑煅烧分解的工艺流程，在回转窑内既要使硫酸钙分解产生合乎生产硫酸要求的含SO₂窑气，又要产出合乎要求的水泥熟料，工艺过程可变因素多，操作控制难度大，这是其一；其二是，生产原料繁多，配料要求严格，热耗高，经济效益不理想；第三，由于生产工艺控制可变因素多，难以避免地使窑气SO₂浓度波动大和水泥熟料不稳定，导致硫酸生产难以控制和水泥标号的不可靠性。故此，这项技术在实际生产、推广应用上存在不少问题。

硫酸是工业应用比较广泛的基础化工原料，通常制备硫酸以硫为原料，我国硫资源短缺，但我国硬石膏（主要成分硫酸钙）储量世界第一，是潜在的制取硫酸的原料。氧化钙是很好的干燥剂，也是建筑基材的主要原料，用途广泛。目前，国内厂家多以硬石膏为主料，配合焦炭和其他辅料制备硫酸联产水泥，然而某些情况下只生产硫酸，不制取水泥，这样就会造成氧化钙的浪费，以至于成本提高。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，克服现有技术的不足，提供一种成本低的硫酸钙生产硫酸和氧化钙的方法。

本发明解决其技术问题采用的技术方案是，一种硫酸钙生产硫酸和氧化钙的方法， 包括以下步骤：

（1）将纯度≥96%、块度为9.5－19毫米的石膏装入回转炉，升温至1180℃～1220℃（优选1200℃）；

（2）将天然气和空气导入燃烧室内，使天然气在燃烧室内燃烧，得到CO₂、H₂和CO的混合气体，控制混合气体中的CO体积浓度≤5%，CO₂体积浓度≥15%；再将所得混合气体导入装有石膏的回转炉，硫酸钙在回转炉内与混合气体反应，反应式如下：CaSO₄+CO→CaO+SO₂+CO₂；CaSO4+H₂→CaO+SO₂+H₂O；

反应温度优选为1200℃，如果温度太高就会造成物料烧结，而温度太低就会产生副反应，生成硫化钙，副反应反应式如下：       CaSO₄+4CO→CaS+4CO₂     CaSO₄+4H₂→CaS+4H₂O     

为了防止产生硫化物，必须将气相中的一氧化碳体积浓度降低到5%以下，同时使二氧化碳浓度保持在超过一氧化碳浓度的3倍以上，这时在一氧化碳浓度方面的反应是单分子的；

（3）将步骤（2）回转炉内产生的含SO₂的气体经除尘，酸洗净化，干燥，转化，吸收，制得成品硫酸；

（4）回转炉内出来的固体烧渣，即为硫酸钙分解生成的氧化钙。

对完全脱硫的条件作比后证明，在温度较高和二氧化碳浓度增加时，CO：CaSO₄的最初比例影响较小。

本发明中，石膏定时地（优选每隔15分钟）装入回转炉内。装置内的层温以冷却进入其的气体混合物来调节，并用金属陶瓷管保护的铬线-镍线热点偶测定。

本发明能提高原料利用率，降低能耗，从而大大降低成本。

具体实施方式