[发明专利]利用高硫石油焦分解磷石膏制备石灰质原料和SO2的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种利用高硫石油焦还原分解磷石膏的方法，该方法利用二种固体废物磷石膏和高硫石油焦制备CaO质量百分含量大于50％的石灰质原料和高浓度SO₂炉气作为制酸原料气，属于环境保护以及化工技术领域。

背景技术

高硫石油焦作为石化行业的副产品，其含碳量高、含灰量少，具有较高的热值，主要的元素组成为碳，占有80wt％以上，其余的为氢、氧、氮、硫和金属元素。石油焦具有其特有的物理、化学性质及机械性质，本身是发热部份的不挥发性碳，挥发物和矿物杂质(硫、金属化合物、水、灰等)这些指标决定焦炭的化学性质。用其作为一种替代燃料来发电、供热，不仅可以缓解我国能源短缺的矛盾，而且可以变废为宝。然而，石油焦作为一种替代燃料，其燃烧特性及其燃烧后所排放污染物，到目前为止，对其研究较少，而且均为实验室小台架试验。随着石油工业的发展，石油焦的产量逐年增加。据统计中国每年大约生产200多万吨含高硫的石油焦副产品，含高硫的石油焦不适宜于电极炭棒生产及冶炼工业用，一些石化部门不得不把石油焦作为废物处理，影响了生产的正常进行，也污染了环境。

磷石膏是生产湿法磷酸时产生的固体工业副产物，其主要化学成分为CaSO₄·2H₂O，并含有少量的SiO₂、Al₂O₃、Fe₂O₃、CaO、MgO，微量的金属离子及放射性元素，及未分解的磷矿粉、P₂O₅、F^-和游离酸等杂质，通常呈现针状、板状、密实晶体和多晶核晶体。在二水法制湿法磷酸的工艺中，每生产1吨磷酸产生4吨~5吨磷石膏，据统计，到2007年底全世界磷石膏每年排放量多达2亿多吨，中国每年排放的磷石膏也多达2000多万吨，而综合利用率不足10％。未经处理的磷石膏堆放不仅占用大量的土地、资金，浪费大量的硫资源，而且会造成严重土壤、水体、大气污染。因此磷石膏的综合利用是一个世界性的难题。由于磷石膏的主要成分是CaSO₄·2H₂O，将其中的SO₄^2-还原成SO₂制取硫酸，硫酸钙还原分解后的氧化钙渣作为制水泥生产的原料。

目前磷石膏的综合利用主要集中在工业、农业和建材三个方面。磷石膏制硫酸联产水泥是一个可以大规模回收利用资源的方向，世界各国都对其进行了研究。我国现行的开发研究多采用焦炭还原磷石膏，又未将分解磷石膏和水泥烧结分开，造成分解率和脱硫率不高，产生的SO₂浓度低，波动大，设备投资比较大，能耗高，生产过程长，生产设备多，转化率低等缺点。

在公开号为CN1948131中公开了一种磷石膏与硫磺结合制酸联产水泥的工艺方法，是利用湿法磷酸生产所得废渣磷石膏制取水泥硫酸，具体是指利用磷石膏制酸系统出回转窑的低浓度SO₂气体，该窑气经洗涤、净化、干燥后，与硫磺制酸系统的高浓度SO₂气体混合，配成8～9％的SO₂气体浓度，采用先进的两转两吸制酸流程制成硫酸，同时磷石膏在回转窑中烧成为水泥熟料，经研磨配料制成水泥。本发明能够克服磷石膏制硫酸联产水泥的技术缺陷或不足，可以采用先进的两转两吸制酸流程，利用燃烧炉的高温SO₂气体，可简化两转两吸换热流程，正常生产的尾气可以不经处理直接排空，降低了污染的可能，提高了硫的利用率，从而提高装置的整体效益。

在公开号为CN101003422中公开了一种用磷石膏生产硫酸和水泥的新方法，该方法是将磷石膏和富含二氧化硅、三氧化铝、氧化铁的原料及煤按一定配比配料混匀粉磨后，加水制成块状物，然后采用隧道窑、轮窑、倒焰窑等块状烧结窑炉中进行焙烧，得到的烧结料经过破碎粉磨包装后即为水泥产品。窑炉产生的含二氧化硫的尾气用来生产硫酸。本发明方法与已有的传统的生产方法相比，具有磷石膏中硫酸钙还原率高，生产水泥煤耗低，水泥质量高，窑炉尾气二氧化硫浓度高，硫酸生产装置的投资少，生产成本低等优点。