[发明专利]等离子分解石膏的方法及其装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种石膏分解制硫酸和石灰的工艺方法，属于化工、建材行业的生产技术及工业副产石膏废渣资源综合利用和环境保护治理领域。

背景技术

石膏分解技术的研究始于20世纪初。1916年，德国的缪勒和阔纳（Muller Kuhne）开发天然石膏生料在回转窑内分解并制造硫酸和水泥技术取得了成功，建立了中试装置；其后，英国、德国、波兰、奥地利、南非等相继建成了以天然石膏、硬石膏和磷石膏为原料生产硫酸和水泥装置，由于分解SO₂浓度低投资大、热耗高、运转率低、经济效益差的原因，在上世纪70年代先后停产。

1968年美国IowA大学开发了双层流化床分解石膏工艺，其上层床控制还原气氛，在较低温度下将CaSO₄分解为CaS和SO₂；分解的CaS进入下层流化床，下层床控制氧化气氛将CaS氧化成CaO和SO₂。分解的CaO可煅烧成水泥，也可做熟石灰使用；SO₂气体浓度较高，用于制造硫酸。上世纪70—80年代前苏联推出了在同一流化床控制还原、氧化两种气氛的工艺，其原理与IowA大学相似，在一定高度的流化床内下部加入石膏并控制还原气氛在较低温度下将CaSO₄分解为CaS和SO₂；在流化床上部控制氧化气氛将CaS氧化成CaO和SO₂。以上两种方法是在流态化进行的，分解SO₂浓度高、热耗低、投资少，使用前景好，但未工业化生产。1985年德国Lurgi公司推出了循环流化床工艺，完成了日处理10 t石膏的中间试验，取得了丰富的试验数据。在此基础上美国科学探险公司与上世纪90年代开发了闪速流化床工艺，其主要参数流化速度高，设备规格小。1991年美国联合矿物公司公布了采用流化床分解磷石膏建设年产250万t硫酸的大型工厂，但至今未见进展报道。近几年，印度、摩洛哥、突尼斯等国的技术人员在此领域也有新的研究成果，但无很大突破。

我国在总结国内外技术的基础上，取得在回转窑内利用盐石膏、磷石膏、天然石膏、脱硫石膏分解制造硫酸与水泥的成功，并在上世纪末建设8套生产装置，最大的达到年产磷石膏制20万吨硫酸联产30万吨水泥的规模。但是各装置都存在投资高、热耗大、动力消耗大、经济效益差的缺点，所以有的已停产。在上世纪90年代进行“循环流化床分解磷石膏制硫酸联产水泥”国家“八五”重大科技攻关项目。1990年完成了理论研究，1991年建成了冷态模型试验装置并进行了试验。1992年建成了处理能力为24t/d的循环流化床分解磷石膏热态试验装置。1993年初在热模试验的基础上建成了150t/d硫酸的工业试验装置。试烧一年多，消耗了大量的人力和财力取得了一定的数据，证明了石膏生料在旋风预热器使用的可行性。运转周期很不理想，未出合格产品而停止。

我国目前仅工业石膏年排放量已超过9000万吨，并逐年增长。由于工业副产石膏中含有有害物质，任意排放会造成严重的环境污染；设置堆场，不仅占地多、投资大、堆渣费用高，而且对堆场的地质条件要求高，长期堆积会引起地表水及地下水的污染。如果将石膏分解出石灰和SO₂，其用途更广泛，效益更高。专利号200810068831的发明虽然能改变上述问题，但是由于高温分解易结疤堵塞、分解率低、运转率低、能耗高，也未能应用。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，提供一种等离子分解石膏的方法，采用等离子技术进行石膏的脱硫处理，具有原料取材广泛，能耗低，投资少、运转率高、分解率高的优点。

为实现以上的技术目的，本发明将采取以下的技术方案：

一种等离子分解石膏的方法，包括以下步骤：首先，以石膏粉与煤粉为原料配制生料粉，且煤粉在生料粉中的质量比重不超过30%；接着，对风吹输送的生料粉依次进行一次等离子体裂解、二次等离子体裂解以及旋风分离器的气固分离处理，使得旋风分离器出气口输出的气体中SO₂体积分数不低于15%。