[发明专利]一种石膏分段流体焙烧制备有价产品的系统及其方法

说明书

一种石膏分段流体焙烧制备有价产品的系统及其方法，属于石膏综合利用领域。该系统包括给料‑除尘系统、一段焙烧系统、二段焙烧系统、气固分离‑处理系统；给料‑除尘系统、一段焙烧系统、二段焙烧系统和气固分离‑处理系统依次连接。通过焙烧通入气体的不同，系统适用于：石膏→β‑半水石膏→硬石膏；石膏→无水石膏→氧化钙+二氧化硫；石膏→无水石膏→硫化钙三种不同的工艺。相对传统回转窑、竖炉焙烧，该系统实现了气固的高效传质传热。并在焙烧过程中采用分段焙烧技术，通过对二段焙烧气氛(空气、煤气、氢气)、气量和焙烧温度的精细控制，实现了石膏物相转变的精准调控。相对于其他焙烧炉，具有设备低能耗、占地面积小、运转率高的优点。

技术领域

本发明涉及石膏综合利用技术领域，具体涉及一种石膏分段流体焙烧制备有价产品的系统及其方法。

背景技术

磷石膏、氟石膏和硼石膏等化工副产品的堆存量越来越多。多数仅作简单堆积、填埋，其中的有害杂质随雨水浸入土壤和水体，造成严重环境污染。石膏的主要成分为CaSO₄·2H₂O，其含量通常在85％以上，在特定热力学条件下CaSO₄·2H₂O可转化为无水石膏、氧化钙等产品，这是实现石膏资源化利用的途径之一。

高温焙烧可去除石膏中的磷、氟杂质，是去除共晶磷唯一有效途径，但此工艺成本和能耗较高。经800℃煅烧后，可溶磷、可溶氟含量降为0％，共晶磷含量减小90％；经500℃煅烧后，可溶磷、可溶氟含量分别下降82％和98％。

但目前的石膏设备主要为回转窑、煅烧炉、沸腾炉等传统焙烧设备，但这些设备都是在一个焙烧炉体内发生两步脱水反应，无法精准控制石膏转变为β-半水石膏和β-半水石膏转变为硬石膏的晶体转变过程。也无法提供还原气氛，所以更无法实现石膏的氧化、还原两步焙烧。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，不符合行业趋势。

另外，现行系统的适应性相对较差，无法在一套系统内实现制备无水石膏、氧化钙和二氧化硫的制备。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种石膏分段流体焙烧制备有价产品的系统及其方法：采用两段流体焙烧系统，实现不同气氛的一段焙烧(空气气氛)和二段焙烧过程(空气/氢气/煤气气氛)在两个反应器内分别进行。

本发明实现了一套系统适用于三种石膏焙烧工艺：

第一种工艺：石膏→β-半水石膏→硬石膏：系统首先实现磷石膏中部分结晶水的脱除，得到β-半水石膏，随后形成无水石膏、然后再空气气氛下，进行二段高温焙烧生成硬石膏产品；

第二种工艺：石膏→无水石膏→氧化钙+二氧化硫：系统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，在煤气和空气的混合气气氛下，经过二段高温还原分解过程被还原为SO₂和CaO，最终产出SO₂和CaO产品。

第三种工艺：石膏→无水石膏→硫化钙：系统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，在氢气和氮气的混合气气氛下，经过二段还原分解过程被还原为硫化钙，最终产出硫化钙产品。

本发明将分段流体焙烧技术应用于石膏焙烧，并根据石膏不同的焙烧要求，对焙烧设备进行调整。相对原来的回转窑、竖炉焙烧技术，该技术实现了气固的高效传质传热。并在焙烧过程中采用分段焙烧技术，通过对二段焙烧气氛(空气、煤气、氢气)、气量和焙烧温度的精细控制，实现了石膏物相转变的精准调控。相对于其他焙烧炉，流体焙烧炉具有设备低能耗、占地面积小、运转率高的优点。最终，该技术实现了以废治废，资源化利用石膏的目的。

本明提供了一种石膏分段流体焙烧制备有价产品的系统，其主要包括给料-除尘系统、一段焙烧系统、二段焙烧系统、气固分离-处理系统。给料-除尘系统、一段焙烧系统、二段焙烧系统和气固分离-处理系统依次连接。