一种富含CaSO4物料的高温熔融盐处理方法技术

本发明专利技术涉及一种富含CaSO4物料的高温熔融盐处理方法，属于冶金和化工环保技术领域。首先将熔融盐体系放入到熔融盐反应器中，从熔融盐反应器顶部加入富含CaSO4物料，然后从熔融盐反应器底部氮气，碳质还原剂以氮气为载气从底部进入熔融盐反应器进行反应，制备得到SO2和CO2混合气以及CaO，生成的SO2和CO2混合气从熔融盐反应器顶部流出，经冷凝器冷凝、净化后得到富SO2尾气最后进行制酸；得到的CaO逐渐沉向底部，当反应完成后将CaO和熔融盐一同导入CaO分离器得到将CaO和熔融盐，熔融盐经熔融盐清理系统处理后进入第一个熔融盐储罐，然后通过熔融盐循环系统进入到加热器中加热，最后进去到第二个熔融盐储罐从而流进熔融盐反应器。本发明专利技术使得CaSO4物料的处理成本得到降低。

【技术实现步骤摘要】
一种富含CaSO4物料的高温熔融盐处理方法
本专利技术涉及一种富含CaSO4物料的高温熔融盐处理方法，属于冶金和化工环保

技术介绍
目前，工业生产过程中产生的富含CaSO4的物料磷石膏、脱硫石膏、石灰铁盐法废水污泥等都属于固体废弃物，其中部分还是属于危险废弃物。富含CaSO4的物料大都属于工业固体废弃物，冶金工业每年都产生大量的固废物，据相关报告显示，我国截止目前堆存的工业固体废弃物高达20亿吨，仅我国有色金属冶炼行业每年就要产生超过7000万吨的固体废物。以铜冶炼企业为例，我国是铜冶炼生产大国，由于近年来铜产量持续快速增长，导致铜火法冶炼企业每年需要处理大量含重金属及含砷的酸性废水，大量含重金属的酸性废水经废水处理工艺处理后产生大量的固体废渣，称为铜污泥，而铜污泥就属于一种富含CaSO4的物料。还有，在磷化工领域，2014年全国磷石膏产生量约7500万吨，堆存量已达2.5亿吨。在国家与行业已出台市场准入标准、设计图集、施工、技术规程等情况下，20余年来全国20多个省市都大力开发应用磷石膏。但是，2014年磷石膏的利用率仍只有25%左右，并且仅用于水泥缓凝剂和建筑石膏等。随着全球工业持续快速的发展，人们对生态环境保护意识的增强，因此，如何有效、合理、科学地处理这些富含CaSO4物料已引起相关行业和环保部门的重点关注，将其无害化和资源化处理必将成为国内外冶金与环保工作者研究的重点。本专利探求出一种新的富含CaSO4物料的处置方法—高温熔融盐处理法，有理由相信，这不仅会产生一定经济效益，更重要的在于其带来的环保效益和社会效益。
技术实现思路
针对上述现有技术存在的问题及不足，本专利技术提供一种富含CaSO4物料的高温熔融盐处理方法。本专利技术在熔融盐体系下，用碳质还原剂（煤、焦炭、天然气等）作为还原剂来还原分解CaSO4制取SO2与CaO，SO2可用于制酸，CaO可作化工原料。熔融盐起到反应介质和储放热的功能，既可达到节能降耗的目的，又能避免反应过程热点和三废的产生，用于处理富含CaSO4物料可以避免结渣，有利于连续性生产。本专利技术的系统充分利用了CaSO4物料中Ca元素和S元素，使得CaSO4物料的处理成本得到较大降低，本专利技术通过以下技术方案实现。一种富含CaSO4物料的高温熔融盐处理方法，其具体步骤如下：（1）处理富含CaSO4物料的高温熔融盐处理装置包括熔融盐反应器、CaO分离器、熔融盐储存罐和熔融盐储存加热系统；（2）首先将熔融盐体系加热到1323K~1423K放入到熔融盐反应器中，从熔融盐反应器顶部加入富含CaSO4物料，然后从熔融盐反应器底部通入流量为100~800Ncm3·min-1的氮气，碳质还原剂以氮气为载气从底部进入熔融盐反应器进行反应0.5~10h，制备得到SO2和CO2混合气以及CaO，生成的SO2和CO2混合气从熔融盐反应器顶部流出，经冷凝器冷凝、净化后得到富SO2尾气最后进行制酸；（3）步骤（2）制备得到的CaO逐渐沉向底部，当反应完成后将CaO和熔融盐一同导入CaO分离器（由于两者的密度不一样，上层为熔融盐，下层为氧化钙，通过现有分离器即能将熔融盐和氧化钙分离）得到将CaO和熔融盐，熔融盐经熔融盐清理系统处理后（清理即将漂浮在熔融盐上面的显而易见的残渣清理掉）进入第一个熔融盐储罐，然后通过熔融盐循环系统进入到加热器中加热，最后进去到第二个熔融盐储罐从而流进熔融盐反应器（选择两个熔融盐储存罐是为了便于控制生产过程，提高安全系数，熔融盐主要储存在两个罐子里，一个高温，一个低温，一旦出现漏液或者其他状况，两个罐子可以将整个流程的熔融盐储存起来）。所述步骤（1）中的富含CaSO4物料为铜污泥或磷石膏。富含CaSO4物料占熔融盐质量的比例为5~40%。所述步骤（2）中熔融盐体系为Na2CO3、K2CO3、Li2CO3中的一种、两种或三种的混合物，两种混合物时质量比为0.5~1.5:0.5~1.5，三种混合物时质量比为0.5~1.5：0.5~1.5：0.5~1.5。所述步骤（2）中碳质还原剂为煤、焦炭或天然气，碳质还原剂的加入量为富含CaSO4物料中CaSO4与碳质还原剂中碳的摩尔比为1.5~2.0：1。本专利技术的有益效果是：（1）反应在熔融盐体系中进行，反应的动力学条件和热力学条件极其优越，使得反应十分容易控制，留给工程设计和实际生产环节的自由量十分宽裕；（2）反应在熔融盐体系中进行，通过熔融盐优越的热传导性能使反应温度场更加均匀，避免热点问题的产生，使反应更易进行；（3）利用熔融盐的储热功能，使反应过后的余热大部分储存于熔融盐中，熔融盐循环使用，同时提高混合气及CaO的系统热利用率，达到节能降耗的目的；（4）该熔融盐处置方法与传统的还原分解CaSO4物料相比，反应尾废气极其容易控制，不会向大气排放有毒有害的污染物，是环境友好的富含CaSO4物料的处置方法；（5）整个工艺流程短，可以避免固定床或者回转窑反应过程中存在的结渣等问题。附图说明图1是本专利技术工艺流程图。具体实施方式下面结合附图和具体实施方式，对本专利技术作进一步说明。实施例1如图1所示，该富含CaSO4物料的高温熔融盐处理方法，其具体步骤如下：（1）处理富含CaSO4物料的高温熔融盐处理装置包括熔融盐反应器、CaO分离器、熔融盐储存罐和熔融盐储存加热系统；其中富含CaSO4物料为磷石膏，其质量百分比成分如表1所示；表1（2）首先将熔融盐体系加热到1323K放入到熔融盐反应器中，从熔融盐反应器顶部加入富含CaSO4物料，然后从熔融盐反应器底部通入流量为100Ncm3·min-1的氮气，碳质还原剂以氮气为载气从底部进入熔融盐反应器进行反应2h，制备得到SO2和CO2混合气以及CaO，生成的SO2和CO2混合气从熔融盐反应器顶部流出，经冷凝器冷凝、净化后得到富SO2尾气最后进行制酸；其中富含CaSO4物料与熔融盐体系的质量比为2：5；熔融盐体系为质量比为1:1的Na2CO3和K2CO3；碳质还原剂为煤，碳质还原剂的加入量为富含CaSO4物料中CaSO4与碳质还原剂中碳的摩尔比为1.5：1；（3）步骤（2）制备得到的CaO逐渐沉向底部，当反应完成后将CaO和熔融盐一同导入CaO分离器得到将CaO和熔融盐，熔融盐经熔融盐清理系统处理后进入第一个熔融盐储罐，然后通过熔融盐循环系统进入到加热器中加热，最后进去到第二个熔融盐储罐从而流进熔融盐反应器（为了安全和便于控制生产流程）。上述生成的SO2和CO2混合气中SO2体积百分比为10%~25%，CO2百分比5%~13%，绝大部分硫元素已经被还原为SO2。实施例2如图1所示，该富含CaSO4物料的高温熔融盐处理方法，其具体步骤如下：（1）处理富含CaSO4物料的高温熔融盐处理装置包括熔融盐反应器、CaO分离器、熔融盐储存罐和熔融盐储存加热系统；其中富含CaSO4物料为磷石膏，其质量百分比成分如表2所示；表2（2）首先将熔融盐体系加热到1323K放入到熔融盐反应器中，从熔融盐反应器顶部加入富含CaSO4物料，然后从熔融盐反应器底部通入流量为100Ncm3·min-1的氮气，碳质还原剂以氮气为载气从底部进入熔融盐反应器进行反应2h，制备得到SO2和CO2混合气以及CaO，生成的SO2和CO2混合气从本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种富含CaSO4物料的高温熔融盐处理方法，其特征在于具体步骤如下：（1）处理富含CaSO4物料的高温熔融盐处理装置包括熔融盐反应器、CaO分离器、熔融盐储存罐和熔融盐储存加热系统；（2）首先将熔融盐体系加热到1323K~1423K放入到熔融盐反应器中，从熔融盐反应器顶部加入富含CaSO4物料，然后从熔融盐反应器底部通入流量为100~800Ncm3·min‑1的氮气，碳质还原剂以氮气为载气从底部进入熔融盐反应器进行反应0.5‑10h，制备得到SO2和CO2混合气以及CaO，生成的SO2和CO2混合气从熔融盐反应器顶部流出，经冷凝器冷凝、净化后得到富SO2尾气最后进行制酸；（3）步骤（2）制备得到的CaO逐渐沉向底部，当反应完成后将CaO和熔融盐一同导入CaO分离器得到将CaO和熔融盐，熔融盐经熔融盐清理系统处理后进入第一个熔融盐储罐，然后通过熔融盐循环系统进入到加热器中加热，最后进去到第二个熔融盐储罐从而流进熔融盐反应器。

【技术特征摘要】
1.一种富含CaSO4物料的高温熔融盐处理方法，其特征在于具体步骤如下：（1）处理富含CaSO4物料的高温熔融盐处理装置包括熔融盐反应器、CaO分离器、熔融盐储存罐和熔融盐储存加热系统；首先将熔融盐体系加热到1323K~1423K放入到熔融盐反应器中，从熔融盐反应器顶部加入富含CaSO4物料，然后从熔融盐反应器底部通入流量为100~800Ncm3·min-1的氮气，碳质还原剂以氮气为载气从底部进入熔融盐反应器进行反应0.5-10h，制备得到SO2和CO2混合气以及CaO，生成的SO2和CO2混合气从熔融盐反应器顶部流出，经冷凝器冷凝、净化后得到富SO2尾气最后进行制酸；（2）步骤（1）制备得到的CaO逐渐沉向底部，当反应完成后将CaO和熔融盐一同导入CaO分离器得到CaO和熔融盐，熔融盐经熔融盐清理系统处理后进入第一个熔融盐储存罐，然后通过熔融...

【专利技术属性】
技术研发人员：祝星，赵占冲，翟康，王华，祁先进，魏永刚，李孔斋，胡建杭，
申请(专利权)人：昆明理工大学，
类型：发明
国别省市：云南;53