一种工业副产石膏制备硅钙基料与硫酸的装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种工业副产石膏制备硅钙基料与硫酸的装置及方法，所述装置包括依次连接的化浆混合器、固液分离器、滤饼破碎器、干燥分解反应器；所述干燥分解反应器的气体出口与二氧化硫制硫酸装置的气体入口相连接，所述干燥分解反应器的固体出口与硅钙基料收集器的入口相连接。利用本发明专利技术所述装置可以实现工业副产石膏与碳材料的化浆混合，将固液分离得到的滤饼与燃料、助燃气混合进行还原热解，减少了石膏干燥和粉料均化过程，并专以分解石膏为目标，回收热解气体中的SO2获得硫酸产品，得到的硅钙基料不仅可以用于生产减碳型水泥熟料，还可以用于酸性土壤调节剂、粘合剂等其他用途，提高产品经济价值。提高产品经济价值。提高产品经济价值。

【技术实现步骤摘要】
一种工业副产石膏制备硅钙基料与硫酸的装置及方法


[0001]本专利技术涉及固体废弃物资源化
，具体涉及工业副产石膏的资源化处理，尤其涉及一种工业副产石膏制备硅钙基料与硫酸的装置及方法。

技术介绍

[0002]随着工业的快速发展，天然石膏资源在开采与消耗的同时，会排放大量的工业副产石膏，其中工业副产石膏是指工业生产中因化学反应生成的以硫酸钙为主要成分的副产品或废渣，也称化学石膏或工业废石膏，主要包括脱硫石膏、磷石膏、柠檬酸石膏、氟石膏、盐石膏、味精石膏、铜石膏、钛石膏等，其中脱硫石膏和磷石膏的产生量约占全部工业副产石膏总量的85％。我国每年9000 万吨硫酸的60
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70％最终形成磷石膏，年排放量约8000万吨，累积堆存量超过5 亿吨，已经成为威胁长江生态的头号污染源。脱硫石膏随着煤电的发展，逐年递增，目前年排放量7500万吨，累积堆存量约1.3亿吨，在西部地区成为环保难题。钛白行业每生产1吨钛白粉，副产4
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5吨钛石膏，每年高达2000万吨以上，成为制约行业发展的难题。
[0003]目前，工业副产石膏的用途包括水泥缓凝剂、石膏板、石膏砌块、石膏砂浆等，尤其是一般发电企业均配套有水泥粉磨站，直接消纳粉煤灰与脱硫石膏，脱硫石膏利用率达到了70％以上。磷石膏由于含有磷、氟等有害物质，生产的石膏建材稳定性较差，利用率低，只有30％，多用在矿井充填、水泥添加剂和石膏板中，用量小，再加之磷石膏多集中在云南、贵州、湖北、重庆及四川等地，产量集中，石膏建材附加值低，市场辐射半径小，严重制约了石膏建材产品市场的扩展。
[0004]利用石膏作为原料生产硫酸，实现硫酸的循环无疑是解决磷石膏等工业副产石膏问题最有利的技术之一，引起了广泛的关注，我国建成了十几套石膏制酸装置。国内也有鲁北化工，贵州金正大等企业建设了十万吨规模的石膏分解制硫酸和水泥的装置。
[0005]CN108675270A公开了一种磷石膏制硫酸联产水泥熟料的系统和方法，系统包括通过管路依次连接的酸解装置、第一固液分离装置、多级选洗装置、第二固液分离装置、干燥装置、粉磨装置和热分解装置；其中，第二固液分离装置的入口连接多级选洗装置的下层浆液出口；热分解装置的气相出口连接二氧化硫制硫酸装置的气相入口，热分解装置的固相出口连接水泥烧成装置的入口。通过酸解装置和多级选洗装置的配合，实现了磷石膏的高效深度净化，提高了水泥等资源化产物的品质；所得洁净磷石膏热分解后提高了钙资源的回收率，且分解产物中易分离得到具有高附加值的活性氧化钙；实现了大幅消纳磷石膏的目的，彻底消除磷石膏带来的巨大环境危害，实现磷石膏的高值化利用。
[0006]CN104555946A公开了一种由硫磺气体还原石膏制硫酸联产水泥熟料的方法，包括制备高温硫磺气体、生料配置和预热、石膏还原、石膏还原产物制水泥熟料和尾气制硫酸等步骤，包括按水泥熟料工艺要求配置水泥生料，经计量后依次通过一级旋风分离器、二级旋风分离器、三级旋风分离器和四级旋风分离器，最后与五级旋风分离器出口的高温气体进行换热后进入石膏还原炉，控制石膏还原炉内温度为800
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950℃，让制备得到的高温硫磺气
体与水泥生料进行气固反应，得到反应产物固体CaS和气体SO2，由五级旋风分离器分离出来的固体物料经下料溜管进入回转煅烧窑，在窑内经过热炉气逐步预热升温至水泥熟料要求的煅烧温度1300
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1450℃，并控制回转煅烧窑尾气中氧气的体积浓度在＜2％的条件下，发生硫化钙与石膏的固—固反应分解，得到固体CaO和气体 SO2；固体物料经高温煅烧制成硅酸盐水泥熟料，并由窑头排入冷却机回收热量，气体SO2进入还原炉；还原炉出口尾气在五级旋风分离器出口补入适量空气，氧化燃烧过量的硫后，依次通过四级旋风分离器、三级旋风分离器、二级旋风分离器和一级旋风分离器降温后，进入后续常规的硫酸生产工序进行除尘净化、转化、吸收制取硫酸。
[0007]CN112694067A公开了一种磷石膏生产水泥联产硫酸的生产方法，该方法将磷石膏经过预处理净化降低其中的不溶磷、水溶磷杂质和大部分游离水，与还原剂进行捏合造粒后的物料直接送入带有流态化预热功能的还原分解一体化转窑中，在煤粉燃烧下控制气相气氛进行分步加热、干燥、脱水、还原分解；还原分解后产生的二氧化硫气体经过除尘净化后用于生产硫酸；还原分解后的物料进入水泥熟料烧成的氧化煅烧窑中，在煤粉燃烧下控制气相气氛进行加热矿化烧成水泥熟料。
[0008]然而，现有技术中利用工业副产石膏生产水泥联产硫酸包括石膏还原与水泥烧成(石膏还原产物制水泥熟料)两个关键步骤，但石膏分解过程温度为 1200
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1350℃，需要还原气氛，而水泥烧成温度为1300
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1450℃，需要氧化气氛，反应过程存在着温度的交叉，气氛难以保证，在一个回转窑中很难控制，窑内物料极易结疤，因此操作温度要求在极其狭窄的区间控制，煤耗高，又导致回转窑处理强度下降，助燃空气量增大，烟气SO2的浓度随之减少，导致后续硫酸装置效率低，投资大。此外，水泥烧成过程中容易夹裹着未反应的石膏等，使得水泥质量不稳定，无法获得合格的水泥产品。因此，石膏生产水泥联产硫酸存在着投资大、能耗高、水泥质量不稳定和硫酸制造成本高等问题，技术没有得到大规模的应用，成为行业公认的技术难题。
[0009]现有技术中利用工业副产石膏生产水泥联产硫酸，往往是将工业副产石膏与水泥生料提前混合，再将生产水泥与硫酸交织完成，控制难度较大。本专利技术提供了一种工业副产石膏制备硅钙基料与硫酸的装置及方法，将石膏与焦炭粉化浆混合，减少了石膏干燥和粉料均化过程，并专以分解石膏为目标，煅烧易于控制，改变反应气氛，降低了分解反应温度，石膏煅烧得到的硅钙基料不仅可以用于生产减碳型水泥熟料，还可以用于酸性土壤调节剂、粘合剂等其他用途，提高产品经济价值。

技术实现思路

[0010]鉴于现有技术中存在的问题，本专利技术提供了一种工业副产石膏制备硅钙基料与硫酸的装置及方法，所述装置包括依次连接的化浆混合器、固液分离器、滤饼破碎器、干燥分解反应器；在所述化浆混合器上设置碳材料入口、石膏入口、洗涤水入口以及浆料出口；在所述干燥分解反应器设置燃料入口与助燃气入口；所述干燥分解反应器的气体出口与二氧化硫制硫酸装置的气体入口相连接，所述干燥分解反应器的固体出口与硅钙基料收集器的入口相连接。利用本专利技术所述装置可以实现工业副产石膏与碳材料的化浆混合，将固液分离得到的滤饼与燃料、助燃气混合进行还原热解，回收热解气体中的SO2获得硫酸产品，得到的硅钙基料不仅可以用于生产减碳型水泥熟料，还可以用于酸性土壤调节剂、粘合剂等
其他用途，提高产品经济价值。
[0011]为达此目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0012]本专利技术的目的之一在于提供一种工业副产石膏制备硅钙基料与硫酸的装置，所述装置包括依次连接的化浆混合器、固液分离器、滤饼破碎器、干燥分解反应器；
[0013]其中，在所述化浆混合器上设置碳材料入口、本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种工业副产石膏制备硅钙基料与硫酸的装置，其特征在于，所述装置包括依次连接的化浆混合器、固液分离器、滤饼破碎器、干燥分解反应器；其中，在所述化浆混合器上设置碳材料入口、石膏入口、洗涤水入口以及浆料出口，所述浆料出口与所述固液分离器的入口相连接，所述固液分离器的固体出口与所述滤饼破碎器的入口相连接；在所述干燥分解反应器设置燃料入口与助燃气入口；所述干燥分解反应器的气体出口与二氧化硫制硫酸装置的气体入口相连接，所述干燥分解反应器的固体出口与硅钙基料收集器的入口相连接。2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，在所述碳材料入口处设置碳材料粉碎机；优选地，在所述化浆混合器与所述固液分离器之间的管路上设置化浆混合泵。3.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，在所述化浆混合器上设置循环水入口，所述固液分离器的液体出口与所述循环水相连接；优选地，所述固液分离器包括混合过滤机。4.根据权利要求1
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3任一项所述的装置，其特征在于，在所述干燥分解反应器的入口处设置反应进料器；优选地，所述干燥分解反应器包括石膏分解窑；优选地，所述石膏分解窑为回转煅烧窑。5.根据权利要求1
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4任一项所述的装置，其特征在于，在所述干燥分解反应器与所述硅钙基料收集器之间设置冷却机，在所述冷却机上开设固体冷却入口、固体冷却出口、冷却气体入口与冷却气体出口，所述固体冷却入口与所述干燥分解反应器的固体出口相连接，所述固体冷却出口与所述硅钙基料收集器的入口相连接，所述冷却气体出口与所述干燥分解反应器的助燃气入口相连接；优选地，在所述冷却机的冷却气体入口处设置助燃引风机。6.根据权利要求1
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5任一项所述的装置，其特征在于，所述二氧化硫制硫酸装置包括依次连接的除尘装置、SO2转化器与硫酸吸收塔；优选地，所述除尘装置包括依次连接的旋风除尘器、静电除尘器、烟气引风机、湿式除尘器与气体干燥塔。7.一种利用权利要求1
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6任一项所述装置进行工业副产石膏制备硅钙基料与硫酸的方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：(1)化浆混合：将工业副产石膏与碳材料、洗涤水进行化浆混合，经固液分离得到滤饼和滤液；(2)将步骤(1)得到的滤饼破碎后，在燃料与助燃气的燃烧供热下进行还原热解，得到热解气体和硅钙基料；(3)将步骤(2)得到的热解气体经氧化和吸收后制得硫酸。8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，步骤(1)所述工业副产石膏包括磷石膏和/或脱硫石膏；优选地，步骤(1)所述工业副产石膏的硫酸钙含量为60
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75wt％，二氧化硅含量为2
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15wt％；优选地，步骤(1)所述碳材料包括焦炭；
优选地，步骤(1)所述碳材料的粒径为100
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200目；优选地，步骤(1)所述碳材料的固定碳含量≥80wt％，二氧化硅含量≤8wt％；优选地，在步骤(1)中，所述工业副产石膏中的硫酸钙与所述碳材料的质量比为10:(1
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2)；优选地，在步骤(1)中，所述工业副产石膏与所述洗涤水的质量比为1:(2
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3)；优选...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨刚，王云山，安学斌，肖炘，张意博，
申请(专利权)人：中国科学院过程工程研究所，
类型：发明
国别省市：