[发明专利]气体硫磺和高硫铝土矿协同还原石膏制硫铝酸盐水泥联产硫酸的方法

说明书

本发明涉及一种气体硫磺和高硫铝土矿协同还原石膏制硫铝酸盐水泥联产硫酸的方法，该方法以工业副产石膏为主要原料，以气体硫磺和高硫铝土矿中的硫化铁为还原剂，以高硫铝土矿为主要配料，制备硫铝酸盐水泥联产硫酸。与现有技术相比，本发明既能获得水泥生料中石膏的高分解率，完全利用石膏分解的CaO替代石灰石中的CaO，又可利用目前很难被氧化铝、耐火、建材水泥工业直接利用的高硫铝土矿作为原料，其中的Al₂O₃作为水泥中的铝质原料，FeS₂作为铁质原料和石膏分解的辅助还原剂，并通过进一步补充还原剂硫磺气体，使石膏的分解反应快速高效进行，并获得高浓度的气相SO₂烟气，为后续联产硫酸生产提供最佳工艺条件。

技术领域

本发明涉及建材和化工产品，尤其涉及一种由硫磺气体和高硫铝土矿协同还原含石膏生料制硫铝酸盐水泥联产硫酸的方法。

背景技术

硫铝酸盐水泥具有低碱度、高早强、微膨胀、耐腐蚀和抗冻性能好等优点，特别适合沿海和寒冷地区及应急抢修工程使用需要。传统硫铝酸盐水泥采用石灰石、

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铝矾土、石膏为原料经高温(1200～1350℃)烧结而成的以硫铝酸钙(C₄A₃S)、硅酸二钙(C₂S)为主要矿物相组成，再掺入少量石膏并经研磨获得硫铝酸盐水泥产品。与普通硅酸盐水泥相比，由于原料石灰石用量降低、烧成温度也比硅酸盐水泥1300～1450℃要低100～150℃，因此，在能耗和CO₂排放方面也具有明显优势。但是，现有传统硫铝酸盐生产因对含铝质原材料Al₂O₃含量(大于60％)的要求相对较高，不仅增加了原料成本，而且原料来源及取材范围也受到限制，导致国内硫铝酸盐水泥的年产量并不高，该系列水泥的应用也受到了一定程度的影响，传统硫铝酸盐水泥的产量无法满足市场和工程需要，另外以石灰石为钙源也增加了CO₂排放；如何提高硫铝酸盐水泥原料的适应性、减少排放、降低能耗和原料成本已成为业内外科研人员研究的重点。

现有化学工业生产及烟气脱硫副产大量的工艺石膏废渣，其中脱硫石膏和磷石膏的产生量占工业副产石膏的85％以上。目前，我国脱硫石膏年产量约8000万吨，综合利用率约83％；磷石膏年产量约8000万吨，综合利用率不足40％；其他副产石膏约2500万吨，综合利用率约40％。目前工业副产石膏中磷石膏堆存量最多，达5亿吨以上。工业副产石膏大量堆存，既占用土地，又浪费资源，含有的酸性及其他有害物质容易对周边环境造成污染，已经成为制约我国燃煤机组烟气脱硫和磷肥企业可持续发展的重要因素。

我国已探明高硫型铝土矿约占资源储量5.6亿t。高硫铝土矿中硫质量分数0.7～20％，其中80％～95％的硫以黄铁矿(FeS₂)状态存在。铝土矿中的硫会造成溶出碱液中Na₂O损失、腐蚀钢材、造成管道结疤并危害产品质量，无法直接有效利用。目前，针对高硫铝土矿的研究和应用主要是通过湿法或者火法脱硫，使脱硫产品满足拜耳法生产工艺的要求。

目前，我国工业副产石膏的主要利用方向是水泥缓凝剂、外售或外供、石膏板和石膏砌块、筑路或充填、建筑石膏粉等，仍然是以初级化、低值化、小规模利用为主。对于工业副产石膏综合大规模高效利用技术的研究应用主要集中在石膏分解领域，即“硫为硫用、钙为钙用”，可大致分为两个方向，一是石膏分解方法的研究，一是利用工业副产石膏分解制备高附加值产品的研究。