一种钢铁脱硫副产物的协同利用方法技术

本发明专利技术属于固体弃物资源化利用技术领域，公开了一种钢铁脱硫副产物的协同利用方法。该方法包括以下步骤：1)将钙基脱硫灰和钠基脱硫灰混合，控制钠基脱硫灰中的NaHCO3与钙基脱硫灰中的Ca(OH)2的物质的量之比为2:1，加水搅拌，制成悬浊液；2)在搅拌条件下，向悬浊液中通入空气进行反应；3)将反应后的悬浊液进行固液分离，得到的液体产物为钠盐溶液，得到的固体产物干燥后为钙系产品。本发明专利技术将钙基脱硫灰和钠基脱硫灰协同利用，制备为钠盐溶液和钙系产品，可分别回用于钢企内部的废水零排放脱盐系统和石灰石

【技术实现步骤摘要】
一种钢铁脱硫副产物的协同利用方法


[0001]本专利技术属于固体弃物资源化利用
，具体涉及一种钢铁脱硫副产物的协同利用方法。

技术介绍

[0002]硫元素是钢铁冶金中的有害元素，钢铁全流程85％以上的硫元素以SO2的形式向大气排放，烟气脱硫是重要的环保措施，半干法脱硫工艺因工艺简单，脱硫效率较高，成本较低等原因被广泛采用，并由此产生大量难利用的副产物脱硫灰，成为钢企环保难题。
[0003]根据工况场合、脱硫工艺、脱硫剂等的不同，半干法脱硫灰分为钙基脱硫灰和钠基脱硫灰，钙基脱硫灰主要含有Ca(OH)2、CaSO4、Ca2SO3、CaCO3、CaCl2等物质，目前的利用方式有水泥缓凝剂、石灰石
‑
石膏法脱硫工艺协同处置、返回烧结利用、用于尾矿处理等。钠基脱硫灰主要含有Na2SO4、Na2SO3、NaHCO3等物质，相关利用技术研究较少，大规模工业化应用案例报道也较少，文献中有类似材料用于废水处理，生产复合肥以及转化利用等报道。但是现有的利用技术普遍存在处置成本高，应用适应性不足等问题，钢厂脱硫副产物资源化利用问题未完全得到解决。

技术实现思路

[0004]本专利技术所要解决的技术问题是针对现有技术存在的不足，提供一种钢铁脱硫副产物的协同利用方法，将钙基脱硫灰和钠基脱硫灰协同利用，制备为可在烟气治理和水处理过程中使用的原料，回用于钢企内部，解决钢企固废处置问题。
[0005]为解决本专利技术所提出的技术问题，本专利技术提供一种钢铁脱硫副产物的协同利用方法，包括以下步骤：
[0006]1)将钙基脱硫灰和钠基脱硫灰混合后，加水搅拌，制成悬浊液；
[0007]2)在搅拌条件下，向悬浊液中通入空气进行反应；
[0008]3)将反应后的悬浊液进行固液分离，得到的液体产物为钠盐溶液，得到的固体产物干燥后为钙系产品。
[0009]上述方案中，所述钙基脱硫灰包括如下质量百分含量的成分：Ca(OH)225～40％，CaSO
3 25～40％，CaSO
4 10～20％，CaCO
3 5～15％，CaCl
2 1.5～5％，且CaSO3与CaSO4的质量比＞2，余量为结晶水及其它微量杂质。
[0010]上述方案中，所述钙基脱硫灰中80％以上质量的颗粒粒径≤75μm。
[0011]上述方案中，所述钠基脱硫灰包括如下质量百分含量的成分：Na2SO430～60％，Na2SO
3 10～20％，NaHCO
3 20～60％，且Na2SO4与Na2SO3的质量比＞2，余量为结晶水及其它微量杂质。
[0012]上述方案中，所述钠基脱硫灰中90％以上质量的颗粒粒径≤75μm。
[0013]上述方案中，所述钙基脱硫灰和钠基脱硫灰混合时，控制NaHCO3与Ca(OH)2的物质的量之比为2:1。
[0014]上述方案中，所述水为纯水、工业用水或钢企中水。
[0015]上述方案中，所述水的质量为钠基脱硫灰质量的6～12倍。
[0016]优选地，所述水的质量为钠基脱硫灰质量的6～8倍。
[0017]上述方案中，所述搅拌速率为30～60rpm。
[0018]上述方案中，步骤1)中的搅拌时间为5～10min。
[0019]上述方案中，步骤2)中的通气风速为3.5～8m/s，通气反应时间为30～60min。
[0020]优选地，步骤2)中的通气反应时间为40～50min。
[0021]上述方案中，所述钠盐溶液包括如下质量百分含量的成分：Na2SO
4 5～15％，Na2CO
3 0～1％，NaCl 0.05～0.5％，余量为水及其它杂质；所述钠盐溶液可以回用于废水零排放脱盐系统，生产固体Na2SO4和NaCl粗盐。
[0022]上述方案中，所述钙系产品包括如下质量百分含量的成分：CaCO
3 75～99.9％，CaSO
3 0～25％，余量为不可避免的其它杂质；所述钙系产品可以回用于石灰石
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石膏法脱硫系统替代石灰石。
[0023]本专利技术技术方案的主要化学原理如下：
[0024]反应1：2NaHCO3+Ca(OH)2＝Na2CO3+CaCO3↓
+2H2O
[0025]反应2：Na2CO3+CaCl2＝2NaCl+CaCO3↓
[0026]反应3：Na2CO3+CaSO4＝Na2SO4+CaCO3↓
[0027]反应4：Na2CO3+CaSO3＝Na2SO3+CaCO3↓
[0028]反应5：2Na2SO3+O2＝2Na2SO4[0029]反应6：2CaSO3+O2＝2CaSO4[0030]常温下，钙基脱硫灰中的Ca(OH)2与钠基脱硫灰中的NaHCO3发生反应1，生成可溶性钠盐Na2CO3和不溶的CaCO3。反应后Na2CO3进一步与各种钙盐依次发生反应2～4，生产可溶性钠盐和不溶的CaCO3，从而实现固相和液相中的阴阳离子交换和自发性纯化。CaCO3不溶，CaSO3难溶主要存在于固相，而Na2SO4、NaCl易溶，存在于溶液中。
[0031]向水中通入过量的空气，空气中的氧气将Na2SO3氧化为Na2SO4(反应5)，极少量的CaSO3氧化为CaSO4(反应6)也可能发生，生产的CaSO4可能存在于水中，也可能存在于固体中，但不影响所得固、液两种产物的进一步返生产利用。另外，通入空气也能扰动溶液，具有一定加快反应的作用。
[0032]本专利技术产生的固体产物主要为CaCO3，或者为CaCO3与CaSO3的混合物，呈粉末状，可作为钙系原料替代石灰石用于石灰石
‑
石膏法脱硫系统，而CaSO3在石灰石
‑
石膏法浆液(pH 5～6)中具有较好的溶解性，可随该工艺转化为CaSO4，并以石灰石
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石膏法副产物脱硫石膏的形式获得资源化利用。
[0033]本专利技术产生的液体产物主要为Na2SO4和NaCl的混合溶液，可回用于钢厂废水零排放脱盐系统，用于该系统生产固体Na2SO4和NaCl粗盐，得到高附加值利用。溶液中可能还含有Na2CO3，不影响水溶液返回零排放脱盐系统利用，该类物质在脱盐系统中可转化，可进一步加硫酸转化为Na2SO4。
[0034]专利技术中控制加水量可以合理控制溶液产物的浓度，根据Na2SO4的溶解度，钠基脱硫灰质量6～12倍的水可以保证其溶解，形成浓溶液，有利于降低脱盐系统运行成本，而超过12倍过量加水将使得溶液稀释，不利于降低脱盐成本。
27.7％，Na2SO4与Na2SO3的质量比为3.83，还含有一定量的结晶水及其它微量杂质；粒度为90％以上质量的颗粒粒径≤75μm。
[0053]采用以下方法对以上两种副产物进行协同利用，包括以下步骤：
[0054]1)将钙基脱硫灰和钠基脱硫灰混合，用量使钠基脱硫灰中的NaHCO3与钙基脱硫灰中的Ca(OH)2的物质的量之比为2:1本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种钢铁脱硫副产物的协同利用方法，其特征在于，包括以下步骤：1)将钙基脱硫灰和钠基脱硫灰混合，控制钠基脱硫灰中的NaHCO3与钙基脱硫灰中的Ca(OH)2的物质的量之比为2:1，加水搅拌，制成悬浊液；2)在搅拌条件下，向悬浊液中通入空气进行反应；3)将反应后的悬浊液进行固液分离，得到的液体产物为钠盐溶液，得到的固体产物干燥后为钙系产品。2.根据权利要求1所述的钢铁脱硫副产物的协同利用方法，其特征在于，所述钙基脱硫灰中CaSO3与CaSO4的质量比＞2；所述钠基脱硫灰中Na2SO4与Na2SO3的质量比＞2。3.根据权利要求1所述的钢铁脱硫副产物的协同利用方法，其特征在于，所述水的质量为钠基脱硫灰质量的6～12倍。4.根据权利要求1所述的钢铁脱硫副产物的协同利用方法，其特征在于，步骤2)中的通气风速为3.5～8m/s，通气反应时间为30～60min。5.根据权利要求1所述的钢铁脱硫副产物的协同利用方法，其特征在于，所述钠盐溶液包括如下质量百分含量的成分：Na2SO
4 5～15％，Na2CO
3 0～1％，NaCl 0.05～0.5％，余量为水及其它杂质。6.根据权利要求1所述的钢铁脱硫副产物的协同利用方法，其特征在于，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：康凌晨，汪颖，付庆伟，周克飞，易祥，陆婷，李富智，林钰全，刘瑛，叶兵，
申请(专利权)人：武汉钢铁有限公司，
类型：发明
国别省市：