一种重金属化学石膏钙硫资源化的方法技术

一种重金属化学石膏钙硫资源化的方法，涉及重金属化学石膏生产硫酸和氧化钙，并收集重金属粉尘，属于循环经济和环境保护技术领域。本发明专利技术所采用的原料是工业副产重金属化学石膏，即主要矿物为CaSO4·2H2O。经干燥、球磨筛分、分解、除尘、二次燃烧、制酸等工序，最终将得到硫酸、氧化钙和重金属粉尘，实现了石膏中钙和硫的资源化以及重金属收集。本发明专利技术具有工艺简单、生产过程稳定、环保的特点，具有广泛的经济、环境和社会效益。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】，涉及重金属化学石膏生产硫酸和氧化钙，并收集重金属粉尘，属于循环经济和环境保护
。本专利技术所采用的原料是工业副产重金属化学石膏，即主要矿物为CaSO4·2H2O。经干燥、球磨筛分、分解、除尘、二次燃烧、制酸等工序，最终将得到硫酸、氧化钙和重金属粉尘，实现了石膏中钙和硫的资源化以及重金属收集。本专利技术具有工艺简单、生产过程稳定、环保的特点，具有广泛的经济、环境和社会效益。【专利说明】—种重金属化学石膏钙硫资源化的方法
本专利技术提供了重金属化学石膏生产硫酸和氧化钙，并收集重金属粉尘，属于循环经济和环境保护
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技术介绍
随着现代工业的发展，排放出的副产物石膏堆存量与日俱增，以株洲清水塘工业区为例，截至2013年，重金属废石膏已经达到20多万吨，目前并没有得到有效的综合利用，占地堆存近百亩，造成湘江水体严重污染，资源极大浪费，迫切需要开发新的资源化处理及工业化技术。于是人们开始重视工业副产石膏的综合利用问题，一些专家提出了利用这些副产石膏取代天然石膏作为原料来生产硫酸的想法。针对石膏的资源化处理技术，国内外已经有一些研究和报道。早在第一次世界大战期间，德国人穆勒(Mueller)和库内(Kuhne)就开始使用天然石膏生产硫酸(M-K法)，并在德国成功完成了工业化试验，建立了世界第一座天然石膏制硫酸联产水泥工厂。之后，世界上许多国家，如英国、法国、奥地利、波兰等也相继建成了 26条类似于M-K法的生产线。在这80多年后，M-K法并没有在很大程度上改变，只是改装了部分装置，例如在回转窑和制酸环节上作了部分改进，目的是提高热效率和减轻制酸时排出的炉气对空气的污染。但是其工艺依旧存在着诸多问题制约着其发展，例如流程过长、能耗高、设备生产能力小等。相较于德国，我国利用石膏生产硫酸技术起步较晚。1954年，原重工部化工局派专家去波兰进行技术考察，带回第一手资料。1958年上海化工研究院与水泥院在这些资料提供的技术基础上完成了实验室的研究，并在1959年完成了扩大实验研究。从那时起我国在石膏生产硫酸方面快速的发展。I960至1964年期间，各大研究所通过不断的试验基本解决了原料、石膏脱水、生料制备、熟料煅烧、窑气净化及操作等技术难题，于1966年9月通过鉴定，安排了云南磷肥厂、太原磷肥`厂年产10万吨硫酸与水泥厂的设计与筹建。30年后，在1995至1996年期间，全国建设了 6套年产4万吨石膏制硫酸联产6万吨水泥装置(称四、六工程)。1997年5月，山东鲁北企业集团总公司开工建设年产20万吨石膏制硫酸联产30万吨水泥工程，并于1999年相继建成投产，通过不断的改进和完善技术，目前已达到年产40万吨石膏制硫酸联产60万吨水泥的生产能力。目前，我国现有的工艺多采用焦炭或煤(主要成分均为炭)作为还原剂还原分解石膏，但是由于该过程中容易生成副产物硫造成设备结渣、粘结、堵塞等问题，因此现在仍旧开展碳还原石膏分解制酸工艺的企业已经不是很多了，远不能满足现代工业排放出的副产石膏的循环利用，因此需要开发新的资源化处理工业化技术。专利CN1227824A中公开了一种在原料中掺入I~7% (wt%)的硫磺来提高产物中二氧化硫浓度的方法，通过掺入硫磺窑气中的二氧化硫浓度从之前的不足7%提高到了 9%以上。专利CN101456542A中公开了一种利用一氧化碳还原分解磷石膏的方法,在温度为750~850°C，N2气氛下通入一氧化碳还原分解磷石膏，使得尾气中二氧化硫浓度> 10%，磷石膏分解率> 98wt%,脱硫率> 94wt%。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对现有技术石膏分解率(石膏分解率是指石膏中已分解CaSO4质量与石膏中总CaSO4质量的百分比)低、环保差等问题，提供一种新的石膏钙硫资源化的方法。 本专利技术以重金属化学石膏为原料，经干燥、球磨筛分、分解、除尘、二次燃烧和制酸等工序，最终将得到硫酸、氧化钙和重金属粉尘。具体包括以下步骤:(I)将重金属化学石膏置于干燥器中干燥得到半水石膏，半水石膏含水率为5~9%，干燥过程采用步骤(3)产生的烟气的余热进行加热；(2)将步骤(1)得到的半水石膏进行机球磨筛分得到石膏粉末，石膏粉末粒度为50~140目；(3)将步骤(2)得到的石膏粉末送入分解炉中进行分解，得到氧化钙和烟气，分解过程包括两个阶段，第一阶段通入还原气体，还原气体为煤气、天然气、一氧化碳、氢气中的一种或者其中几种混合气体，还原气体流速为5~30米/小时，分解温度为600~800°C，分解时间为10~60分钟；第二阶段不通入气体，分解温度为900~1200°C，分解时间为10~30分钟；(4)将步骤(3)中得到的烟气经除尘得到重金属粉尘和除尘烟气；(5)将步骤(4)中得到的除尘烟气经二次燃烧系统将除尘烟气中的还原气体点燃去除，得到含有二氧化硫的窑气；(6)将步骤(5)中含有二氧化硫的窑气经制酸系统得到硫酸。本专利技术与CN101456542A不同点在于本专利技术采用两阶段分解模式，具有更高的石膏分解率。同时，第一阶段充入纯还原气体作为化学石膏分解气氛，避免引入氮气等保护气氛存在的气氛控制问题，且后端引入二次燃烧工序，去除还原气体，提高烟气中硫含量，避免后端制酸还原气体带来的不利影响；第二阶段不充入气体进行分解，同样具有提高烟气中硫含量的作用。本专利技术的优点在于:以工业副产重金属化学石膏为原料，以清洁还原气体为还原分解介质，通过后续的除尘、二次燃烧等工序，对重金属粉尘进行有效回收，烟气中的还原气氛燃烧去除，对环境没有污染；本专利技术采用的还原气体与石膏的反应属于气-固反应，与现有技术的固-固反应相比具有速率更快、反应更彻底等特点。因此，本专利技术具有工艺简单、生产过程稳定、环保的特点，具有广泛的经济、环境和社会效益。【专利附图】【附图说明】图1为工艺流程图。【具体实施方式】实施例1将重金属化学石膏置于干燥器中干燥得到半水石膏，半水石膏含水率为9%，干燥过程采用分解工序产生的烟气的余热进行加热；将半水石膏进行球磨筛分得到石膏粉末，石膏粉末粒度为50目；将石膏粉末送入分解炉中进行分解，第一阶段通入煤气，气体流速为5米/小时，分解温度为600°C，分解时间为10分钟，第二阶段不通入气体，分解温度为900°C，分解时间为10分钟；将分解烟气经除尘得到重金属粉尘和除尘烟气；将除尘烟气经二次燃烧系统将除尘烟气中的还原气体点燃去除，得到含有二氧化硫的窑气；将含有二氧化硫的窑气经制酸系统得到硫酸。石膏分解率为98.7%。实施例2将重金属化学石膏置于干燥器中干燥得到半水石膏，半水石膏含水率为5%，干燥过程采用分解工序产生的烟气的余热进行加热；将半水石膏进行球磨筛分得到石膏粉末，石膏粉末粒度为140目；将石膏粉末送入分解炉中进行分解，第一阶段通入天然气，气体流速为30米/小时，分解温度为800°C，分解时间为60分钟，第二阶段不通入气体，分解温度为1200°C，分解时间为60分钟；将分解烟气经除尘得到重金属粉尘和除尘烟气；将除尘烟气经二次燃烧系统将除尘烟气中的还原气体点燃去除，得到含有二氧化硫的窑气；将含有二氧化硫的窑气经制酸系统得到硫酸。石膏分解率为98.2%。实施例3将重金属化学石膏置于干燥器中干燥得到半水石本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种重金属化学石膏钙硫资源化的方法，其特征在于：重金属化学石膏经干燥、球磨筛分、分解、除尘、二次燃烧和制酸工序，最终将得到硫酸、氧化钙和重金属粉尘；具体包括以下步骤：（1）将重金属化学石膏置于干燥器中干燥得到半水石膏,得到的半水石膏含水率为5～9%，干燥过程采用以下步骤（3）产生的烟气的余热进行加热；（2）将步骤（1）得到的半水石膏进行球磨筛分得到石膏粉末，石膏粉末粒度为50～140目；（3）将步骤（2）得到的石膏粉末送入分解炉中进行分解，分解过程包括两个阶段，第一阶段通入还原气体，还原气体为煤气、天然气、一氧化碳、氢气中的一种或者其中几种混合气体，还原气体流速为5～30米/小时，分解温度为600～800℃，分解时间为10～60分钟；第二阶段不通入气体，分解温度为900～1200℃，分解时间为10～60分钟，得到氧化钙和烟气；（4）将步骤（3）中得到的烟气经除尘得到重金属粉尘和除尘烟气；（5）将步骤（4）中得到的除尘烟气经二次燃烧系统将除尘烟气中的还原气体点燃去除，得到含有二氧化硫的窑气；（6）将步骤（5）中含有二氧化硫的窑气经制酸系统得到硫酸。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：潘德安，张深根，李灵洁，田建军，郭斌，
申请(专利权)人：北京科技大学，
类型：发明
国别省市：