[发明专利]一种从石膏制取氧化钙和硫磺的方法和系统装置

说明书

本发明涉及一种从石膏制取氧化钙和硫磺的方法，包括如下步骤：(1)石膏预处理：将二水石膏干燥形成总水含量为2～10％的脱水石膏，脱水石膏磨成石膏粉；(2)石膏分解：将步骤(1)的石膏粉与含硫过程气接触，在700～1200℃进行反应，最终生成氧化钙和二氧化硫气体；(3)二氧化硫还原：将步骤(2)所制得的二氧化硫气与碳质还原剂接触，在600～1000℃反应，生成含硫过程气，含硫过程气分成两股，一股用于步骤(2)石膏分解反应，另一股则取出经冷凝、催化反应、造粒等过程，生产出硫磺；本发明的石膏转化率高，消耗石膏生产具有高附加值的氧化钙和硫磺，且原材料取材广泛、能耗低，具有良好的环保与经济效益。

技术领域

本发明涉及固体污染物治理和化工生产的技术领域，尤其涉及一种从石膏制取氧化钙和硫磺的方法。

背景技术

目前，我国烟气脱硫采用的是工业化比较成熟和应用广泛的石灰石-石膏湿法脱硫工艺。但是，这种石灰石-石膏湿法脱硫工艺产生的后遗症就是脱硫石膏大量堆放、分解造成二次污染，对环境和人体产生危害。脱硫石膏综合利用率不足八成，每年新产生的脱硫石膏超过2000万吨，脱硫石膏将成为继二氧化硫、氮氧化物后的又一大污染源。

另外，许多化工企业生产过程中的副产品石膏早已积弊为患，如生产磷酸肥产生的磷石膏，大部分磷石膏采用露天堆放和倾入大海两种方式处理，国内堆存的磷石膏渣已经超过2.5亿吨。

工业副产石膏无论纯度、抗压抗拉强度、含水率均无法与天然石膏竞争，不得不占用大量的土地堆存作为废料处理。大量工业副产石膏如不加处置，任意堆存，不但占用大片土地，而且会污染水体和土壤。

我国是硫资源贫乏的国家，每年都要靠进口硫磺来满足需求，多年来一直致力于发展石膏制硫酸联产水泥的技术，石膏的得到充分利用。但是，石膏制硫酸联产水泥技术工艺流程复杂、设备繁多、能耗高，且硫酸附加值低、不易储存和运输，存在硫酸胀库影响生产的风险。

为此，发明人提出一种从石膏制取氧化钙和硫磺的新技术，将石膏分解制成氧化钙和硫磺，易于运输和储存，附加值高。

中国专利文献(申请号为：200710303450.8)公开了一种工业废石膏制硫磺新工艺，采用工业废石膏和碳质还原材料还原制造硫磺或制硫磺副产水泥，工业废石膏为磷石膏、脱硫石膏、氟石膏、柠檬石膏、钛白粉生产排放的废石膏渣泥或工业生产中排放的以硫酸钙为主的废渣，碳质还原材料指煤、焦炭、石油渣或沥青。所述的还原工艺指采用一级或多级还原制硫工艺，尾气采用一级或多级催化还原、净化工艺。该专利能充分利用工业废石膏，并副产水泥，该专利文献利用碳质还原剂直接还原石膏，反应温度过高，反应效率不高，且不易控制。

因此，现在有必要开发一种能低成本且工艺简单安全可靠，无废水废气排放，易于运输和储存、附加值高的从石膏制取氧化钙和硫磺的工艺方法。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，石膏大量堆积造成的环境污染的问题，提供一种能够实现低成本地从石膏制取氧化钙和硫磺的工艺方法，且工艺过程安全可靠，无废水、废渣排放，环境友好。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：从石膏制取氧化钙和硫磺的方法，是将石膏同含硫过程气在高温下接触反应，得到氧化钙和二氧化硫，再由二氧化硫与碳质还原剂反应制得硫磺，具体包括以下步骤：

(1)石膏预处理：将所述石膏放入干燥脱水设备中，干燥温度为90～200℃，干燥脱水后的脱水石膏的总含水量的质量分数为2～10％，所述脱水石膏送入粉磨装置，制成平均粒径不大于800μm的脱水石膏粉；

(2)石膏分解：将步骤(1)制得的所述脱水石膏粉与含硫过程气送入高温反应装置，S和CaSO₄的摩尔比为1.0～1.4，反应温度控制700℃～1200℃，经还原反应制得氧化钙和二氧化硫气体，石膏分解率不低于99％，所制得氧化钙纯度≥85％；