煤气还原的石膏两段流体焙烧制备SO2和CaO的方法技术

一种煤气还原的石膏两段流体焙烧制备SO2和CaO的方法，属于石膏还原焙烧技术领域。该方法为将石膏水洗沉淀后，烘干打散，在空气气氛下，进行一段低温脱水转化后，形成无水石膏，再在煤气和空气的混合气气氛下，进行二段高温还原分解，得到反应产生的气体和焙烧得到的CaO产品。又经冷却、磨矿、筛分产出SO2和CaO产品。该工艺通过一段低温脱水转化和高温煤气气氛的二段高温还原分解过程实现了石膏脱水、还原分解过程晶型转变的精准调控，并具有设备低能耗、占地面积小、运转率高的优点。该技术实现了以废治废，资源化利用磷石膏的目的。资源化利用磷石膏的目的。资源化利用磷石膏的目的。

【技术实现步骤摘要】
煤气还原的石膏两段流体焙烧制备SO2和CaO的方法


[0001]本专利技术涉及石膏还原焙烧
，具体涉及一种煤气还原的石膏两段流体焙烧制备SO2和CaO的方法。

技术介绍

[0002]废石膏种类繁多，比如磷石膏、脱硫石膏、天然石膏等，其中，磷石膏是湿法磷酸生产过程中磷矿与硫酸反应生成的工业废渣，每生产1t磷酸将产生4～5t磷石膏，中国每年排放磷石膏近2000万t。磷石膏中CaSO4·
2H2O质量分数高达90％以上，是一种重要的再生石膏资源。而利用磷石膏还原分解制备SO2和CaO是磷石膏资源化利用的重要途径之一。SO2和CaO产品分别用作制备硫酸和水泥的原料，同时减少了磷石膏对环境的污染。另一方面，高炉煤气、焦炉煤气等工业副产品煤气作为一种产出量大的工业废气难以利用。
[0003]现有的磷石膏还原焙烧工艺是将磷石膏配煤直接焙烧。煤的品质和粒径会严重影响石膏的热分解过程，并且焙烧过程煤氧化产生的CO气体浓度无法调整，还无法保证足质足量的为磷石膏还原反应提供还原环境。而且磷石膏的脱水过程和还原过程无法分开，因此无法精准控制磷石膏转变无水石膏过程和无水石膏还原为SO2和CaO的过程，导致还原效果差，产品性质不稳定。另一方面，目前的磷石膏焙烧设备主要为回转窑、竖炉等。这些传统焙烧设备具有能耗高，占地面积大，运转率低等缺点，并且不符合低碳环保的行业大趋势。急需一种高效、环保的石膏焙烧新技术。

技术实现思路

[0004]针对现有技术存在的问题，本专利技术提供了一种煤气还原的石膏两段流体焙烧制备SO2和CaO的方法，该方法采用两段流体焙烧技术，分为低温空气气氛的一段低温脱水转化和高温煤气气氛的二段高温还原分解过程，并且两个过程在两个反应器内进行。使磷石膏实现一段低温脱水转化和二段高温还原分解过程的物相精准转化。本专利技术采用工业副产品煤气(高炉煤气、焦炉煤气等)作为还原气对石膏进行还原焙烧，实现以废治废的目的。专利技术通过一段低温脱水转化过程首先实现磷石膏中结晶水的脱除，得到无水石膏；进一步地，无水石膏经过二段高温还原分解过程被还原为SO2和CaO，又经冷却、磨矿、筛分产出SO2和CaO产品。该工艺通过一段低温脱水转化和高温煤气气氛的二段高温还原分解过程实现了石膏脱水、还原分解过程晶型转变的精准调控，并具有设备低能耗、占地面积小、运转率高的优点。该技术实现了以废治废，资源化利用磷石膏的目的。
[0005]本专利技术提供了煤气还原的石膏两段流体焙烧制备SO2和CaO的方法，包括以下步骤：
[0006]一、水洗沉淀：将磷石膏原料进行水洗沉淀，得到磷石膏水洗沉淀物。
[0007]二、烘干打散：将磷石膏水洗沉淀物烘干，脱去物料中的水蒸气；随后烘干物料被打散排出，得到打散后的物料。
[0008]三、一段低温脱水转化：打散后的物料进入第一流态焙烧炉中，在空气气氛下，磷
石膏在流态化状态下发生物相转化过程：打散后的物料中的结晶水被完全脱除，磷石膏的晶格结构转变为半水石膏(CaSO4·
2H2O——CaSO4·
1/2H2O+3/2H2O)，后又转变为无水石膏(CaSO4·
1/2H2O——CaSO4+1/2H2O)。
[0009]进一步的，在步骤三中，一段低温脱水转化的温度为380℃～410℃，焙烧气量为10m3/h～15m3/h，一段低温脱水转化的时间为20min～35min。
[0010]四、二段高温还原分解：无水石膏进入第二流态焙烧炉中，在煤气和空气的混合气气氛下，无水石膏发生流态化还原反应(CaSO4+CO＝CaO+SO2+CO2)，生成SO2和CaO。得到反应产生的气体和焙烧得到的CaO产品；
[0011]所述的步骤四中，按体积比，煤气：空气＝5～10:1。
[0012]所述的步骤四中，煤气选自高炉煤气和/或焦炉煤气。
[0013]所述的步骤四中，通入的混合气的总气量为15m3/h～25m3/h，二段高温还原分解温度为950～1050℃，二段高温还原分解时间为15min～35min。
[0014]五、氧化钙磨矿筛分：焙烧得到的CaO产品被冷却至室温，又经磨矿筛分作业制备出不同粒度的CaO产品。
[0015]六、SO2洗气制备：反应产生的气体经过洗气装置洗气后得到纯的SO2气体。
[0016]本专利技术的煤气还原的石膏两段流体焙烧制备SO2和CaO的方法，其关键技术原理为：
[0017]1、本专利技术的关键是采用工业副产品煤气(高炉煤气、焦炉煤气等)作为还原气对石膏进行还原焙烧，进而制备SO2和CaO产品，实现了石膏资源化利用的目的。
[0018]2、本专利技术的关键是采用流体焙烧技术进行石膏的焙烧。该技术实现了对焙烧气氛、气量和焙烧温度的准确调控，并且热效率高、能耗低、环境污染低。
[0019]3、本专利技术采用两段流体焙烧技术，使石膏实现低温脱水转化、高温还原分解过程的物相精准转化。石煤物相转化过程实现了磷石膏向半水石膏(CaSO4·
2H2O——CaSO4·
1/2H2O+3/2H2O)和最终无水石膏的转化(CaSO4·
1/2H2O——CaSO4+1/2H2O)。需要注意的是，该焙烧过程应控制温度为380℃～410℃，气氛为空气。进一步地，无水石膏在煤气和空气的混合气气氛下还原分解为SO2和CaO(CaSO4+CO＝CaO+SO2+CO2)。
[0020]本专利技术的煤气还原的石膏两段流体焙烧制备SO2和CaO的方法，其有益效果在于：
[0021]1、以工业副产品煤气作为还原气对石膏进行还原焙烧是一种以废治废的由磷石膏制备SO2和CaO的生产工艺。相对传统的配碳焙烧，该专利技术涉及的还原反应无CO2和CO产生，所以该技术具有显著的低碳效果。
[0022]2、本专利技术创新性地将流体焙烧技术应用于石膏焙烧。相对原来的配煤焙烧技术，该技术实现了气固的高效传质传热，实现了对焙烧气氛、气量和焙烧温度的准确调控。相对于其他焙烧炉，流体焙烧炉在各个方面的优势都非常明显，其能耗降低显著、烟气量小、烟气温度低、结构紧凑且碳排放低。
[0023]3、该工艺采用两段流体焙烧工艺，能精确控制石膏脱水、还原过程的物相转变。使不同气氛、不同温度的脱水反应和还原反应分别进行，这有利于产出品质稳定的SO2和CaO产品。
附图说明
[0024]图1为基于煤气还原的石膏两段流体焙烧的工艺示意图。
[0025]图2为石膏流体焙烧装置示意图。
具体实施方式
[0026]下面结合实施例和附图，对本专利实施中的技术方案进行清楚、完整的描述。应当指出的是，本专利技术描述的实施例仅用来进一步解释和说明，而非对其应用范围进行限制。基于本专利技术，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下获得的所有其它实施例，都属于本专利技术专利的保护范围。
[0027]以下实施例采用的工艺方法，其流程示意图见图1，具体包括的步骤为：
[0028]一、水洗沉淀：将磷石膏原料进行水洗沉淀，后给本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种煤气还原的石膏两段流体焙烧制备SO2和CaO的方法，其特征在于，将石膏水洗沉淀后，烘干打散，在空气气氛下，进行一段低温脱水转化后，形成无水石膏，再在煤气和空气的混合气气氛下，进行二段高温还原分解，得到SO2和CaO。2.根据权利要求1所述的煤气还原的石膏两段流体焙烧制备SO2和CaO的方法，其特征在于，所述的一段低温脱水转化为：打散后的物料进入第一流态焙烧炉中，在空气气氛下，石膏在流态化状态下发生物相转化过程：打散后的物料中的结晶水被完全脱除，石膏的晶格结构转变为半水石膏，后又转变为无水石膏。3.根据权利要求2所述的煤气还原的石膏两段流体焙烧制备SO2和CaO的方法，其特征在于，一段低温脱水转化的温度为380℃～410℃。4.根据权利要求2所述的煤气还原的石膏两段流体焙烧制备SO2和CaO的方法，其特征在于，焙烧气量为10m3/h～15m3/h。5.根据权利要求2所述的煤气还原的石膏两段流体焙烧制备SO2和CaO的方法，其特征在于，一段低温脱水转化的时间为20min～35min。6.根据权利要求1所述的煤...

【专利技术属性】
技术研发人员：袁帅，韩跃新，白哲，李艳军，高鹏，
申请(专利权)人：东北大学，
类型：发明
国别省市：