[发明专利]一种利用脱硫石膏与铝灰生产硫铝酸盐水泥联产硫磺的系统和方法

说明书

本发明公开了一种利用脱硫石膏与铝灰生产硫铝酸盐水泥联产硫磺的系统和方法，1)将铝灰烘干，将脱硫石膏加热脱水，使其转变为半水石膏；2)将铝灰和半水石膏按设定比例混匀后，粉磨、均化；3)将粉磨、均化后的铝灰和半水石膏的混合物进行煅烧，煅烧时，向混合物中投入煤粉，进行富氧燃烧，得到硫铝酸盐水泥熟料和含二氧化硫烟气；4)硫铝酸盐水泥熟料与脱硫石膏按比例混合、粉磨后，得到硫铝酸盐水泥；5)含二氧化硫烟气经过除尘、催化还原，制得硫磺产品；其中，铝灰、脱硫石膏、碳粉的质量比为：33‑39：61‑66：1。

技术领域

本发明专利涉及化工、建材技术及脱硫石膏与铝灰资源综合利用和环境保护治理领域，具体涉及一种利用脱硫石膏与铝灰生产硫铝酸盐水泥联产硫磺的系统和方法。

背景技术

在土地资源日趋紧张、环境保护日趋重要的当今社会，中国工信部在《“十二五”大宗工业固体废物综合利用专项规划》中将来自五大行业的尾矿、煤矸石、粉煤灰、冶炼渣、副产石膏和赤泥列为大宗工业固废，将其作为处理的主要对象。其中，赤泥、铝灰、脱硫石膏是越来越受到重点关注的几种典型工业固废。

脱硫石膏是工业生产中烟气脱硫产生的副产物，主要成分是结晶硫酸钙(CaSO₄·2H₂O)含水率一般在10％～20％，颜色呈淡黄色，颗粒较细，其酸碱度与天然石膏相当，硫酸钙和二水硫酸钙的质量分数一般在90％以上，天然石膏的硫酸钙和二水硫酸钙质量分数一般在70％～80％。脱硫石膏纯度较高，成分稳定，含有的主要杂质为未反应掉的氧化钙和亚硫酸钙，与天然石膏相比，主要区别在于含水率较高，粒度更微小，含水溶性盐类较多。脱硫石膏的型态受温度影响较大，脱硫石膏从135℃开始失去结晶水，到185℃脱除全部的结晶水，140℃条件下烘干的脱硫石膏主要矿物成分已由二水石膏变成了半水石膏。随着我国基础设施的不断完善，对于电力的需求不断加剧，而我国的火电发电量占总发电量的80％左右，根据近10年相应火力发电量、火力发电燃煤平均含硫量及脱硫设施平均脱硫效率，预估现有的工业副产脱硫石膏已达到6亿吨，若不能综合利用将会占用大量的土地污染环境，仅单纯堆放所需要的土地量则达到5万亩。由于含有多种危害人体健康及生物生长的有害杂质，所以在脱硫石膏堆放的同时不仅占用大量土地，浪费了宝贵的硫资源，而且会污染环境，给生态带来危害。

铝灰是在一次和二次铝工业中所产生的一种废弃物，铝元素的含量可达30-55％，是一种可再生的资源。随着我国铝工业的快速发展，铝灰的产量也越来越多。以2012年为例，中国原铝产量约2000万吨，而每生产1吨原铝，则会产生约30千克铝灰；在二次铝工业中，我国2012年再生铝产量约480万吨，而每生产1吨再生铝，会相应产生约300千克铝灰；两者相加，2012年我国铝灰产量约达200万吨。铝灰的主要化学成分包括：Al₂O₃占40-60％wt，AlN占15-30％wt，金属Al占5-10％wt，另外含有部分SiO₂和Na、Mg、K的盐酸盐等，含量多在10％wt以下，成分复杂，包含很多污染环境的重金属杂质。一次铝灰呈白色，二次铝灰多呈现黑灰色，铝灰渣的可磨性好，硬度不高，颗粒外观形貌很不规则，具有多种不同的形状，颗粒之间粒度不均，大小有明显差别，致使其流动性差。虽然铝灰的排放量很大，但由于成分复杂、处置困难而缺乏高效利用途径，目前多被堆积处理，一方面占用土地，污染土壤，颗粒状的粉尘也对大气造成影响，另一方面也造成了资源的浪费。

我国几乎没有天然硫磺矿，硫磺主要从石油炼制、天然气净化中回收，以及从煤化工、化肥生产、火力发电、有色金属冶炼等行业的环保副产物获得。硫磺回收及尾气处理技术已经由单纯的环保技术发展成为兼具环保效益和经济效益的重要工艺技术。国内硫磺年产量仅为1000多万吨，而年消费量超过1000万吨，每年需从国外进口约900万吨，呈现出严重的供不应求局面。目前在国内外硫磺已不再作为石油、天然气回收的副产品，而是作为一种重要资源在流通。