[发明专利]一种硫磺气体还原石膏制硫铝酸盐水泥联产硫酸的方法

说明书

本发明涉及一种硫磺气体还原石膏制硫铝酸盐水泥联产硫酸的方法，包括以下步骤：A、气体硫磺制备；B、配料：将脱水石膏与铝土矿、硅质校正料和铁质校正料配置为成分均匀的生料；C、预热预还原：生料预热后进入还原炉中，与气体硫磺发生还原反应，气固分离，烟气进入多级悬浮预热系统，预还原生料进入回转窑；D、深度还原与熟料烧结：还原生料在回转窑内发生深度还原反应，之后高温烧结形成硫铝酸盐水泥熟料；E、熟料冷却、热量回用及净化制硫酸，水泥熟料添加石膏和组合料加工获得不同性能要求的硫铝酸盐水泥产品。与现有技术相比，本发明方法既可大量消耗工业石膏等工业废渣，又可节省石灰石和天然石膏资源，同时能获得高品质硫铝酸盐水泥和工业硫酸产品。

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、铝矾土、石膏为原料经高温(1200～1350℃)烧结而成的以硫铝酸钙()、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。

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。

石膏分解方法有碳还原法和硫还原法。工业副产石膏碳还原烧制硅酸盐水泥熟料联产硫酸已经得到工业应用，石膏原料多采用磷石膏，我国以鲁西化工、鲁北化工、贵州金正大等企业为代表，目前建成运行的生产线达到11条，年产硫酸80万吨、水泥120万吨，单条最大规模是贵州金正大的15万吨硫酸+20万吨硅酸盐水泥生产线。经过三十多年的发展，“第三代”碳还原生产硅酸盐水泥熟料的技术已经较为成熟。石膏碳还原能耗高，尾气中含有大量的CO₂，尾气含SO₂浓度偏低，制酸成本较高。硫还原方法“以硫代碳”，用硫磺代替焦炭作还原剂，相比于碳还原法具有可观的节能减排效益。