一种分级孔生石灰颗粒的制备方法及其系统技术方案

本发明专利技术涉及一种分级孔生石灰颗粒制备方法及其系统。该方法包括将石膏和生物质在机械活化装置进行机械活化；送入干燥预热器进行预热；送入还原煅烧炉高温反应得到CaO；根据其中CaO的质量含量进行提质；提质后，经过气固分离器分离、生石灰颗粒冷却器冷却后送入生石灰储仓中等步骤。该制备方法绿色环保、废物利用且在生产过程中充分利用产生的高温烟气，该技术在循环经济和资源化利用领域有非常重要的意义。义。义。

【技术实现步骤摘要】
一种分级孔生石灰颗粒的制备方法及其系统


[0001]本专利技术属于固废资源化利用领域，特别是涉及一种分级孔生石灰颗粒的制备方法及其系统。

技术介绍

[0002]目前，工业副产石膏总量在八大工业固废总量中排在第四位，综合利用率在50％左右，但不同种类的工业副产石膏利用水平严重失衡。生物质是指农业副产物(玉米芯、稻壳、米糠等)，以及林业木材废料和城市垃圾等，其具有成本低廉、来源广泛、可再生、环境友好等优点。目前，只有很少的研究学者采用多种生物质制备活性炭，在生活中，常见的树叶、菜叶以及其他物质都可以加以利用，但是不同生物质混合应用的例子少之又少。
[0003]将工业副产石膏与生物质相结合，利用生物质中所含碳元素提供反应所需还原剂，以及生物质在碳化过程中体积骤缩的特性，还原分解石膏制备分级孔高活性生石灰颗粒，不仅可以解决我国工业副产石膏难以处理和多种生物质混合处理的问题，同时还可以使其资源化利用，制备具有分级孔结构的高活性氧化钙。因此，该技术在循环经济和资源化利用领域有非常重要的意义。

技术实现思路

[0004]为了解决上述技术问题，本专利技术结合石膏还原分解工艺以及生物质碳化缩核技术提出一种分级孔生石灰颗粒及其制备方法。
[0005]为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
[0006]一种分级孔生石灰颗粒的制备方法，包括如下步骤：
[0007](1)石膏和生物质分别储存在两个储料仓中，控制二者比例送入机械活化装置中进行均匀混合及机械活化研磨，同时通入由干燥预热器排出的低温烟气以提供还原性气氛。
[0008](2)将机械活化后的混合物送入成型装置中得到固体颗粒，随后送入干燥预热器；在干燥预热器中通入由还原煅烧炉排出的高温烟气；干燥预热后送入还原煅烧炉，在还原煅烧炉中控制反应温度、还原气氛和烟气量，以获取相对高温、还原势较低的反应气氛。
[0009](3)还原煅烧炉中的固体产物经气固分离器分离后，根据其中CaO的质量含量进行提质；提质后，经过生石灰颗粒冷却器冷却后送入生石灰颗粒储仓中。
[0010]进一步地，步骤(1)中石膏和生物质的质量比为1:50
‑
50:1；机械活化温度为20℃
‑
600℃；
[0011]进一步地，步骤(2)中，干燥预热的温度为100℃
‑
700℃：
[0012]进一步地，步骤(2)中，在还原煅烧炉中控制反应温度700
‑
1200℃；控制还原气氛中CO和CO2的浓度为1：3
‑
1：8之间，其中CO的质量百分比浓度为5
‑
10％；CaSO4可以完全分解且分解为CaO，CaO得率超过98％以上。
[0013]进一步地，步骤(3)中，若煅烧后的固体产物中CaO≥95％，则可以直接冷却后进入
生石灰储仓中；若煅烧后的固体产物中CaO％＜95％，则需要进入生石灰提质器进行提质。
[0014]进一步地，步骤(3)中，还原煅烧炉中产生的高浓度SO2烟气首先进入干燥预热器，利用烟气余热对固体颗粒进行预热干燥，然后进入机械活化装置提供还原性气氛，与机械活化装置中分离出的烟气混合后进入硫回收装置。
[0015]进一步地，在硫回收装置中，400
‑
1000℃温度范围内，催化剂作用下，烟气中的SO2会被还原性气体还原为单质硫蒸汽，单质硫蒸汽冷却回收得到硫磺储存在硫磺储罐中，回收完硫磺的乏气，一部分返回煅烧炉调节反应气氛，另一部分进入烟气净化系统净化后排空。
[0016]进一步地，机械活化装置、干燥预热器、还原煅烧炉均通过给料机进行给料。
[0017]所述石膏，粒径60μm
‑
3mm，含水率5％
‑
20％，可以是湿法脱硫石膏、半干法脱硫灰、磷石膏、天然石膏等硫酸钙产品；
[0018]所述生物质，粒径60μm
‑
3mm，可以是生物秸秆、柳絮、柳树枝等含碳量高的物质；
[0019]所述机械活化装置，是带有研磨功能和干燥功能的装置；
[0020]所述还原煅烧炉产生的高浓度SO2烟气中，主要成分为SO2、CO、N2、CO2等；其中，SO2质量百分比含量为2
‑
10％，CO质量百分比含量为4
‑
20％，温度700℃
‑
1200℃；
[0021]所述生石灰提质器产生的高浓度SO2气体，主要成分为SO2、CO、N2、CO2等；SO2质量百分比含量为2
‑
10％，O2质量百分比含量为4
‑
10％，温度500℃
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1200℃，
[0022]所述还原气氛，主要成分为CO、天然气、煤气等，含量根据还原气来源的不同，可以为以上几种或全部成分的组合；
[0023]所述乏气，主要成分为N2、CO、CO2等，CO2质量百分比含量为10％
‑
80％，H2O质量百分比含量为10％
‑
80％；
[0024]所述干燥预热器，可以为多级旋风分离器、管壳式换热器、板壳式换热器、板式换热器等多种形式的气固换热器；
[0025]所述成型装置，可以为球状、柱状、四叶草等多种形状的成型装置；
[0026]所述给料机，可以为螺旋给料机、星型给料机等多种给料形式；
[0027]所述气固分离器，可以为旋风分离器、轴流分离器等多种形式的分离器；
[0028]所述还原煅烧炉与生石灰提质器，可以为移动床、回转窑、固定床、湍动床、鼓泡床、微流化床、喷动床等多种形式；
[0029]所述还原煅烧炉与生石灰提质器，可以为独立的两个反应器，也可以为同一反应器的不同位置，只有能够区分不同反应气氛即可；
[0030]上述气体输送过程由引风机或送风机提供输送动力。
[0031]还原煅烧炉通过外热源提供热量，其燃料可以为煤炭、天然气、柴油、煤气等多种燃料形式的燃烧器，也可以为微波反应器或电加热反应器。
[0032]工业副产石膏中的主要成分均为CaSO4·
2H2O，二水合硫酸钙在163℃温度下失去两个结晶水变为硫酸钙，如方程(1)所示。硫酸钙与单质碳、氢气、一氧化碳等一种或多种还原性气体接触后，硫酸钙分解途径发生改变。CaSO4与C在200℃
‑
1000℃温度范围下反应生产CaS，在700
‑
1200℃下可以生产CaO，如方程(2)和(3)所示。CaSO4在700
‑
1200℃温度区间可以与CO或氢气发生反应生成CaO和CaS如方程(3)和(4)所示。通过在反应气氛中添加一定量的CO2(10％
‑
80％)，可以将CaSO4分解产生的CaS转换为活性CaO，如方程(5)所示，实现石
膏制取氧化钙的目的。同时生物质中的C与CO2在700
‑
800℃生成CO，如方程(6)所示，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种分级孔生石灰颗粒的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)按质量比将石膏和生物质送入机械活化装置中进行机械活化，同时通入低温烟气；(2)将机械活化后的混合物送入成型装置得到固体颗粒，随后送入干燥预热器；在干燥预热器中通入高温烟气；干燥预热后送入还原煅烧炉，在还原煅烧炉中控制反应温度、还原气氛和烟气量，得到CaO；(3)还原煅烧炉中的固体产物经气固分离器分离后，根据其中CaO的质量含量进行提质；提质后，经过生石灰颗粒冷却器冷却后送入生石灰颗粒储仓中；还原煅烧炉中产生的高温烟气首先进入干燥预热器，利用高温烟气余热进行预热干燥，随后形成的低温烟气进入机械活化装置提供还原性气氛，然后与机械活化装置中分离出的烟气混合后进入硫回收装置。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中石膏和生物质的质量比为1:50
‑
50:1；机械活化温度为20℃
‑
600℃；所述步骤(2)中，干燥预热的温度为100℃
‑
700℃。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中，在还原煅烧炉中控制反应温度700
‑
1200℃；控制还原气氛中CO和CO2的浓度为1：3
‑
1：8之间，其中CO的质量百分比浓度为5
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10％；CaSO4可以完全分解且分解为CaO，CaO得率超过98％以上。4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(3)中，若煅烧后的固体产物中CaO≥95％，则可以直接冷却后进入生石灰储仓中；若煅烧后的固体产物中CaO％＜95％，则需要进入生石灰颗粒提质分离器进行提质分离。5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在所述硫回收装置中，400
‑
1000℃温度范围内，催化剂作用下，烟气中的SO2会被还原性气体还原为单质硫蒸汽，单质硫蒸汽冷却回收得到硫磺储存在高硫产品储仓中，回收完硫磺的乏气，一部分返回煅烧炉调节反应气氛，另一部分进入烟气净化系统净化后排空。6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述石膏，粒径60μm
‑
3mm，含水率5％
‑
20％，包括湿法脱硫石膏、半干法脱硫灰、磷石膏、天然石膏中一种或几种；所述生物质，粒径60μm
‑
3mm，包括生物秸秆、柳絮、柳树枝中一种或几种。7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述高温烟气主要成分包括SO2、CO、N2、CO2，其中，SO2质量百分比含量为2
‑
1...

【专利技术属性】
技术研发人员：张立强，王涛，夏霄，周晓涵，李占尧，成善杰，陈桂芳，马春元，
申请(专利权)人：山东大学，
类型：发明
国别省市：