CN103482584B - 利用脱硫石膏制备氧化钙和二氧化硫的生产工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种利用脱硫石膏制备氧化钙和二氧化硫的生产工艺，包括以下步骤：将脱硫石膏烘干，温度为230℃-300℃，时间为0.5h-1.5h，若炭的含水率在5%以上，则也要进行烘干预处理，温度在40℃-50℃，时间为0.5h-1h；将脱硫石膏和炭进行筛分，控制石膏粒径在40μm以下，炭粒径在187.5μm以下；将上述筛分后的炭和脱硫石膏按照碳和硫酸钙摩尔比1：1~1.2：1的比例混合，然后将混合样品放入高温反应装置中，以氮气或惰性气体作为保护气体，气流速度4-10m/s，温度为1000℃-1100℃，反应10-15分钟；本发明反应效率高，反应速度快，炭的消耗量少，成品质量高，不会造成大气污染。
Description
技术领域
本发明属于氧化钙和二氧化硫的生产领域，特别是一种利用脱硫石膏制备氧化钙和二氧化硫的生产工艺。
背景技术
中国是世界上二氧化硫排放第一大国。以煤为主的能源资源条件，决定了中国以煤为主的能源消费结构在相当长时期内不会改变。随着能源消费结构的不断优化调整，未来新增煤炭消费将主要用于发电。目前，燃煤电厂提供了中国总发电量的80%左右。预计到2020年，仍将有60%左右的发电量来自燃煤电厂。到“十一五”末期，火电厂二氧化硫排放量仍呈上升趋势，而我国有3亿kW燃煤发电机组配置石灰石-石膏法脱硫设施，按1台300MW机组燃用含硫量为1%的煤种，每年运行5000-6000小时计，将产生脱硫石膏4.5万-5.0万吨，届时全国每年将产生5000万- 6000万吨的脱硫石膏，目前我国已投运的烟气脱硫机组脱硫石膏的利用率还很低，大部分仍以堆放、填埋和改性工程土为主，已成为继火电厂粉煤灰后的第二大固体废物。随着火电厂脱硫项目的大量兴建，脱硫石膏排放量剧增，若采取抛弃堆存，需要建设专门的储存场，不仅投资巨大，占用大量宝贵的土地资源，而且对周围生态环境产生不利影响，同时处理废弃、低品位石膏的运行费用也很高。目前对于脱硫石膏利用较好的主要是欧美、日本一些发达国家，不同国家和地区对脱硫石膏的应用领域有所不同，主要有用于制作水泥、加工石膏板、农业改良土壤方面等，但也存在一定的局限性，如作为建筑材料时抗压强度没天然石膏好，作为土壤改良剂容易导致盐分过高，还会污染地下水等。
对于脱硫石膏的研究，西方发达国家走在世界前列，如美国专利设计脱硫石膏的专利达200多篇，如美国的Westermanira John研发的Gypsum wallboard新方法，美国的Schwartz Steven A等人对Gypsum composition做了进一步的研究。从美国专利分析可知，利用脱硫石膏可开发的产品土要有石膏灰泥、石膏墙板、木头及玻璃纤维加强纤维石膏板、α-半水石膏、建筑砌块、石膏墙板、水泥及其制品、防水石膏材料、农业土壤改良剂、不燃石膏板等，多为直接利用或改性利用，涉及将石膏分解循环利用的比较少。国内对脱硫石膏的研究起步比较晚，但也取得了一定的成就，特别是在石膏制备硫酸及水泥应用方面。获得的专利主要有用石膏生产硫酸和水泥熟料的方法、氟石膏制备硫酸联产水泥的生产方法等，如ZL 200610136734.8，主要研究了脱硫石膏生产水泥和硫酸的方法，CN 101798067 A主要研究了化学石膏分解装置等。
《一种用磷石膏分解制备氧化钙和二氧化硫的生产》是关于利用磷石膏来制备氧化钙及二氧化硫的方法，经过分析比较，《一种用磷石膏分解制备氧化钙和二氧化硫的生产》存在一定的不足，总结起来有以下几点：
1、只说明可以用脱硫石膏代替磷石膏，但对于脱离石膏具体特性及反应参数等并未涉。且磷石膏CaSO4含量较低，还含有P2O5、F-等有害成分，会影响产品质量以及对设备造成腐蚀。
2、采用煤气或天然气燃烧加热，产生的二氧化碳浓度较高，根据化学平衡原理，二氧化碳会抑制主产物氧化钙的生成，产量低。另外，由于含有空气，不仅会增加炭的消耗量，而且当温度在1000℃以上时不可避免会产生NOx等有害气体，影响二氧化硫利用率，若处理不当，还会造成大气污染。
3、所采用的磷石膏和炭的颗粒粒径过大，反应物不能充分接触，导致反应时间较长，反应不彻底。
发明内容
本发明的目的在于提供一种反应效率高，反应速度快，炭的消耗量大幅减少，反应成品质量高，且不会造成大气污染的利用脱硫石膏制备氧化钙和二氧化硫的生产工艺。
实现本发明目的的技术解决方案为：
一种利用脱硫石膏制备氧化钙和二氧化硫的生产工艺，包括以下步骤：
步骤一：将脱硫石膏烘干，温度为230℃-300℃，时间为0.5h-1.5h；若炭的含水率在5%以上，则也要进行烘干预处理，温度在40℃-50℃，时间为0.5h-1h；
步骤二：将脱硫石膏和炭进行筛分，控制石膏粒径在40μm以下，炭粒径在187.5μm以下；
步骤三：将上述筛分后的炭和脱硫石膏按照碳和硫酸钙摩尔比1：1~1.2：1的比例混合，然后将混合样品放入高温反应装置中，以氮气或惰性气体作为保护气体，气流速度4-10m/s，温度为1000℃-1100℃，反应10-15分钟，即可得到氧化钙和二氧化硫。
本发明与现有技术相比，其显著优点：
1、充分利用资源，不仅解决了脱硫石膏堆放占用土地和造成的二次污染问题，还可以减少天然石灰石开采，保护生态环境。采用本发明后，用脱硫石膏制成的氧化钙纯度高，可代替传统的煅烧石灰石生产氧化钙，节约资源，在“十二五”规划提出的环境要求以及发展循环经济下具有重大意义。且脱硫石膏主要成分CaSO4·2H2O含量很高，是优质的制备氧化钙和二氧化硫原材料。脱硫石膏不含P2O5有害成分，几乎没有F-，因此不会影响产品质量，不会对设备造成腐蚀。
2、本发明中反应在惰性气体下进行，不仅有效避免炭被氧化，节省炭消耗量，而且整个反应过程不会产生NOx等。
3、本发明工艺简单，能耗低，效益高；脱硫石膏在不添加任何还原性物质时的分解温度较高，通常都在1200℃以上才开始分解，完全分解则要到1500℃左右，这对于工业生产应用来说能耗、经济成本太高，是不可取的。本发明中对脱硫石膏和无烟煤进行了预处理，脱硫石膏粒径在40μm以下，无烟煤粒径在187.5μm以下，使反应物能够充分接触，提高反应速率，1000℃-1100℃时反应在10-15分钟反应即可完成，能耗大幅降低，产物中氧化钙含量在90%左右，产生的二氧化硫可以用来制备硫酸。此外，还可以利用高温煅烧的烟气换热，脱除脱硫石膏中的游离水和结晶水，可进一步降低能耗。与传统的氧化钙制备工艺相比，省去了石灰石开采、破碎、粉磨过程，节约了投资费用和运行费用。
下面结合附图对本发明作进一步详细描述。
附图说明
图1为本发明的工艺原理图。
图2为本发明的氧化钙和二氧化硫生产工艺流程图。
具体实施方式
本发明一种利用脱硫石膏制备氧化钙和二氧化硫的生产工艺，包括以下步骤：
步骤一：将脱硫石膏烘干，温度为230℃-300℃，时间为0.5h-1.5h；若炭的含水率在5%以上，则也要进行烘干预处理，温度在40℃-50℃，时间为0.5h-1h；
步骤二：将脱硫石膏和炭进行筛分，控制石膏粒径在40μm以下，炭粒径在187.5μm以下；
步骤三：将上述筛分后的炭和脱硫石膏按照碳和硫酸钙摩尔比1：1~1.2：1的比例混合，然后将混合样品放入高温反应装置中，以氮气或惰性气体作为保护气体，气流速度4-10m/s，温度为1000℃-1100℃，反应10-15分钟，即可得到氧化钙和二氧化硫。
所述炭为无烟煤、焦炭或高硫煤此类主要成分为碳的物质；所述高温反应装置是指管式炉或循环流化床。
为了更好地理解本发明的反应原理，以下列出了本发明的反应方程式：
1、脱硫石膏脱除结晶水：
2、制备氧化钙和二氧化硫：
各电厂的脱硫石膏成分略有不同，为了使工艺具有代表性，取3种不同的脱硫石膏进行试验。不同反应条件如下表所示：
| 序号 | 石膏 | 烘干温度/℃ | 时间/h | 炭 | C/S | 惰性气体 | 气流速度/(m/s) | 反应温度/℃ | 反应时间/Min | 反应装置 |
| （1） | 样品1 | 230 | 1.5 | 无烟煤 | 1.0 | 氮气 | 4 | 1000 | 15 | 管式炉 |
| （2） | 样品2 | 270 | 1 | 焦炭 | 1.2 | 氮气 | 8 | 1100 | 10 | 管式炉 |
| （3） | 样品3 | 300 | 0.5 | 高硫煤 | 1.2 | 氮气 | 10 | 1100 | 10 | 管式炉 |
| （4） | 样品1 | 230 | 1.5 | 无烟煤 | 1.0 | 氦气 | 4 | 1000 | 15 | 管式炉 |
| （5） | 样品2 | 270 | 1 | 无烟煤 | 1.2 | 氩气 | 10 | 1100 | 10 | 管式炉 |
| （6） | 样品1 | 230 | 1.5 | 无烟煤 | 1.2 | 氮气 | 8 | 1100 | 10 | 循环流化床 |
| （7） | 样品1 | 300 | 0.5 | 焦炭 | 1.2 | 氦气 | 8 | 1100 | 10 | 循环流化床 |
| （8） | 样品3 | 300 | 0.5 | 高硫煤 | 1.0 | 氮气 | 10 | 1000 | 15 | 循环流化床 |
注：数据误差在允许范围之内。
实施例1：
1．脱硫石膏原料成分（不包含游离水和结晶水）见表1-1：
表1-1 脱硫石膏成分分析
| 名称 | SO3 | CaO | SiO2 | Al2O3 | Fe2O3 | MgO | K2O | TiO2 | SRO |
| 含量% | 55.9 | 40.1 | 2.12 | 1.23 | 0.29 | 0.18 | 0.073 | 0.035 | 0.018 |
注：数据误差在允许范围之内。
根据成分分析结果可知，脱硫石膏的SO3含量和CaO含量较高。参照石膏和硬石膏国家标准（GB/T5483-1996），石膏按其品位分为三级，一级：石膏中CaSO4质量分数≥80%，二级、三级要求CaSO4质量分数分别为70%和60%。试验中脱硫石膏样品脱除结晶水后的CaSO4成分高达96%，达到石膏分级标准的一级标准，是优质的制备氧化钙和二氧化硫原材料。
无烟煤成分见表1-2：
表1-2 无烟煤工业分析
| 名称 | 水分 | 挥发份 | 固定碳 | 灰分 | 其它 |
| 含量% | 1.05% | 5.88% | 82.49% | 10.55% | 0.03% |
注：数据误差在允许范围之内。
2．取100g脱硫石膏，在230℃下烘干1.5h，然后用200目泰勒标准筛进行筛分，取粒径在40μm以下的脱硫石膏为试验样品。取20g无烟煤，测其含水率为1%，直接用80目泰勒标准筛进行筛分，取粒径在187.5μm以下的无烟煤为试验样品。
3．取与处理后的脱硫石膏50g，无烟煤5.0g，即保持C/S=1.0（摩尔比），两种样品充分混合，将混合好的样品置于管式炉中。通氮气以防止无烟煤氧化，气流速度控制在4m/s，升温至1000℃，保温15分钟，冷却后测各组分含量。
表1-3 反应产物成分分析
| 成分 | CaSO4 | CaO | CaS | 其它 |
| 含量（%） | 0.22 | 89.20 | 1.63 | 8.95 |
注：数据误差在允许范围之内。
由表1-3中分析结果表明，脱硫石膏几乎完全分解，生成的氧化钙含量高。
实施例2：
1．脱硫石膏原料成分（不包含游离水和结晶水）见表2-1：
表2-1 脱硫石膏成分分析
| 名称 | SO3 | CaO | SiO2 | Al2O3 | Fe2O3 | MgO | K2O | TiO2 | SRO |
| 含量% | 53.8 | 38.0 | 3.12 | 2.23 | 1.29 | 1.18 | 0.10 | 0.235 | 0.045 |
注：数据误差在允许范围之内。
根据成分分析结果可知，脱硫石膏的SO3含量和CaO含量较高。参照石膏和硬石膏国家标准（GB/T5483-1996），石膏按其品位分为三级，一级：石膏中CaSO4质量分数≥80%，二级、三级要求CaSO4质量分数分别为70%和60%。试验中脱硫石膏样品脱除结晶水后的CaSO4成分高达91.8%，达到石膏分级标准的一级标准，是优质的制备氧化钙和二氧化硫原材料。
焦炭成分见表2-2：
表2-2 焦炭工业分析
| 名称 | 水分 | 挥发份 | 固定碳 | 灰分 | 其它 |
| 含量% | 0.8% | 2.88% | 77.72% | 18.55% | 0.05% |
注：数据误差在允许范围之内。
2．取100g脱硫石膏，在270℃下烘干1h，然后用200目泰勒标准筛进行筛分，取粒径在40μm以下的脱硫石膏为试验样品。取20g焦炭，测其含水率为0.8%，直接用80目泰勒标准筛进行筛分，取粒径在187.5μm以下的无烟煤为试验样品。
3．取预处理后的脱硫石膏50g，焦炭6.3g，即保持C/S=1.2（摩尔比），两种样品充分混合，将混合好的样品置于管式炉中。通氮气以防止焦炭氧化，气流速度控制在8m/s，升温至1100℃，保温10分钟，冷却后测各组分含量。
表2-3 反应产物成分分析
| 成分 | CaSO4 | CaO | CaS | 其它 |
| 含量（%） | 0.32 | 82.83 | 1.06 | 15.79 |
注：数据误差在允许范围之内。
由表2-3中分析结果表明，脱硫石膏几乎完全分解，生成的氧化钙含量高。
实施例3：
1．脱硫石膏原料成分（不包含游离水和结晶水）见表3-1：
表3-1 脱硫石膏成分分析
| 名称 | SO3 | CaO | SiO2 | Al2O3 | Fe2O3 | MgO | K2O | TiO2 | SRO |
| 含量% | 56.8 | 40.5 | 1.98 | 0.20 | 0.23 | 0.18 | 0.072 | 0.028 | 0.010 |
注：数据误差在允许范围之内。
根据成分分析结果可知，脱硫石膏的SO3含量和CaO含量较高。参照石膏和硬石膏国家标准（GB/T5483-1996），石膏按其品位分为三级，一级：石膏中CaSO4质量分数≥80%，二级、三级要求CaSO4质量分数分别为70%和60%。试验中脱硫石膏样品脱除结晶水后的CaSO4成分高达97.3%，达到石膏分级标准的一级标准，是优质的制备氧化钙和二氧化硫原材料。
焦炭成分见表3-2：
表3-2 高硫煤工业分析
| 名称 | 水分 | 挥发份 | 固定碳 | 灰分 | 其它 |
| 含量% | 1.17% | 9.02% | 71.56% | 18.03% | 0.22% |
注：数据误差在允许范围之内。
2．取100g脱硫石膏，在300℃下烘干0.5h，然后用200目泰勒标准筛进行筛分，取粒径在40μm以下的脱硫石膏为试验样品。取20g高硫煤，测其含水率为1.17%，直接用80目泰勒标准筛进行筛分，取粒径在187.5μm以下的高硫煤为试验样品。
3．取预处理后的脱硫石膏50g，焦炭7.2g，即保持C/S=1.2（摩尔比），两种样品充分混合，将混合好的样品置于管式炉中。通氮气以防止焦炭氧化，气流速度控制在10m/s，升温至1100℃，保温10分钟，冷却后测各组分含量。
表3-3 反应产物成分分析
| 成分 | CaSO4 | CaO | CaS | 其它 |
| 含量（%） | 0.38 | 90.02 | 1.02 | 8.58 |
注：数据误差在允许范围之内。
由表3-3中分析结果表明，脱硫石膏几乎完全分解，生成的氧化钙含量高。
实施例4：
1．脱硫石膏原料成分（不包含游离水和结晶水）见表4-1：
表4-1 脱硫石膏成分分析
| 名称 | SO3 | CaO | SiO2 | Al2O3 | Fe2O3 | MgO | K2O | TiO2 | SRO |
| 含量% | 55.9 | 40.1 | 2.12 | 1.23 | 0.29 | 0.18 | 0.073 | 0.035 | 0.018 |
注：数据误差在允许范围之内。
根据成分分析结果可知，脱硫石膏的SO3含量和CaO含量较高。参照石膏和硬石膏国家标准（GB/T5483-1996），石膏按其品位分为三级，一级：石膏中CaSO4质量分数≥80%，二级、三级要求CaSO4质量分数分别为70%和60%。试验中脱硫石膏样品脱除结晶水后的CaSO4成分高达96%，达到石膏分级标准的一级标准，是优质的制备氧化钙和二氧化硫原材料。
无烟煤成分见表4-2：
表4-2 无烟煤工业分析
| 名称 | 水分 | 挥发份 | 固定碳 | 灰分 | 其它 |
| 含量% | 1.05% | 5.88% | 82.49% | 10.55% | 0.03% |
注：数据误差在允许范围之内。
2．取100g脱硫石膏，在230℃下烘干1.5h，然后用200目泰勒标准筛进行筛分，取粒径在40μm以下的脱硫石膏为试验样品。取20g无烟煤，测其含水率为1%，直接用80目泰勒标准筛进行筛分，取粒径在187.5μm以下的无烟煤为试验样品。
3．取与处理后的脱硫石膏50g，无烟煤5.0g，即保持C/S=1.0（摩尔比），两种样品充分混合，将混合好的样品置于管式炉中。通氦气以防止无烟煤氧化，气流速度控制在4m/s，升温至1000℃，保温15分钟，冷却后测各组分含量。
表4-3 反应产物成分分析
| 成分 | CaSO4 | CaO | CaS | 其它 |
| 含量（%） | 0.20 | 89.60 | 0.63 | 9.57 |
注：数据误差在允许范围之内。
由表4-3中分析结果表明，脱硫石膏几乎完全分解，生成的氧化钙含量高。
实施例5：
1．脱硫石膏原料成分（不包含游离水和结晶水）见表5-1：
表5-1 脱硫石膏成分分析
| 名称 | SO3 | CaO | SiO2 | Al2O3 | Fe2O3 | MgO | K2O | TiO2 | SRO |
| 含量% | 53.8 | 38.0 | 3.12 | 2.23 | 1.29 | 1.18 | 0.10 | 0.235 | 0.045 |
注：数据误差在允许范围之内。
根据成分分析结果可知，脱硫石膏的SO3含量和CaO含量较高。参照石膏和硬石膏国家标准（GB/T5483-1996），石膏按其品位分为三级，一级：石膏中CaSO4质量分数≥80%，二级、三级要求CaSO4质量分数分别为70%和60%。试验中脱硫石膏样品脱除结晶水后的CaSO4成分高达91.8%，达到石膏分级标准的一级标准，是优质的制备氧化钙和二氧化硫原材料。
焦炭成分见表5-2：
表5-2 焦炭工业分析
| 名称 | 水分 | 挥发份 | 固定碳 | 灰分 | 其它 |
| 含量% | 0.8% | 2.88% | 77.72% | 18.55% | 0.05% |
注：数据误差在允许范围之内。
2．取100g脱硫石膏，在270℃下烘干1h，然后用200目泰勒标准筛进行筛分，取粒径在40μm以下的脱硫石膏为试验样品。取20g焦炭，测其含水率为0.8%，直接用80目泰勒标准筛进行筛分，取粒径在187.5μm以下的无烟煤为试验样品。
3．取预处理后的脱硫石膏50g，焦炭6.3g，即保持C/S=1.2（摩尔比），两种样品充分混合，将混合好的样品置于管式炉中。通氩气以防止焦炭氧化，气流速度控制在10m/s，升温至1100℃，保温10分钟，冷却后测各组分含量。
表5-3 反应产物成分分析
| 成分 | CaSO4 | CaO | CaS | 其它 |
| 含量（%） | 0.36 | 84.83 | 0.98 | 13.83 |
注：数据误差在允许范围之内。
由表5-3中分析结果表明，脱硫石膏几乎完全分解，生成的氧化钙含量高。
实施例6：
1．脱硫石膏原料成分（不包含游离水和结晶水）见表6-1：
表6-1 脱硫石膏成分分析
| 名称 | SO3 | CaO | SiO2 | Al2O3 | Fe2O3 | MgO | K2O | TiO2 | SRO |
| 含量% | 55.9 | 40.1 | 2.12 | 1.23 | 0.29 | 0.18 | 0.073 | 0.035 | 0.018 |
注：数据误差在允许范围之内。
根据成分分析结果可知，脱硫石膏的SO3含量和CaO含量较高。参照石膏和硬石膏国家标准（GB/T5483-1996），石膏按其品位分为三级，一级：石膏中CaSO4质量分数≥80%，二级、三级要求CaSO4质量分数分别为70%和60%。试验中脱硫石膏样品脱除结晶水后的CaSO4成分高达96%，达到石膏分级标准的一级标准，是优质的制备氧化钙和二氧化硫原材料。
无烟煤成分见表6-2：
表6-2 无烟煤工业分析
| 名称 | 水分 | 挥发份 | 固定碳 | 灰分 | 其它 |
| 含量% | 1.05% | 5.88% | 82.49% | 10.55% | 0.03% |
注：数据误差在允许范围之内。
2．取100g脱硫石膏，在230℃下烘干1.5h，然后用200目泰勒标准筛进行筛分，取粒径在40μm以下的脱硫石膏为试验样品。取20g无烟煤，测其含水率为1%，直接用80目泰勒标准筛进行筛分，取粒径在187.5μm以下的无烟煤为试验样品。
3．取与处理后的脱硫石膏50g，无烟煤6.1g，即保持C/S=1.2（摩尔比），两种样品充分混合，将混合好的样品置于循环流化床中。通氮气以防止无烟煤氧化，气流速度控制在8m/s，升温至1100℃，保温10分钟，冷却后测各组分含量。
表6-3 反应产物成分分析
| 成分 | CaSO4 | CaO | CaS | 其它 |
| 含量（%） | 0.16 | 90.02 | 0.58 | 9.24 |
注：数据误差在允许范围之内。
由表6-3中分析结果表明，脱硫石膏几乎完全分解，生成的氧化钙含量高。
实施例7：
1．脱硫石膏（样品1）原料成分（不包含游离水和结晶水）见表7-1：
表7-1 脱硫石膏成分分析
| 名称 | SO3 | CaO | SiO2 | Al2O3 | Fe2O3 | MgO | K2O | TiO2 | SRO |
| 含量% | 55.9 | 40.1 | 2.12 | 1.23 | 0.29 | 0.18 | 0.073 | 0.035 | 0.018 |
注：数据误差在允许范围之内。
根据成分分析结果可知，脱硫石膏的SO3含量和CaO含量较高。参照石膏和硬石膏国家标准（GB/T5483-1996），石膏按其品位分为三级，一级：石膏中CaSO4质量分数≥80%，二级、三级要求CaSO4质量分数分别为70%和60%。试验中脱硫石膏样品脱除结晶水后的CaSO4成分高达96%，达到石膏分级标准的一级标准，是优质的制备氧化钙和二氧化硫原材料。
焦炭成分见表7-2：
表7-2 焦炭工业分析
| 名称 | 水分 | 挥发份 | 固定碳 | 灰分 | 其它 |
| 含量% | 0.8% | 2.88% | 77.72% | 18.55% | 0.05% |
注：数据误差在允许范围之内。
2．取100g脱硫石膏，在230℃下烘干1.5h，然后用200目泰勒标准筛进行筛分，取粒径在40μm以下的脱硫石膏为试验样品。取20g焦炭，测其含水率为0.8%，直接用80目泰勒标准筛进行筛分，取粒径在187.5μm以下的焦炭为试验样品。
3．取与处理后的脱硫石膏50g，焦炭6.5g，即保持C/S=1.2（摩尔比），两种样品充分混合，将混合好的样品置于循环流化床中。通氦气以防止焦炭氧化，气流速度控制在8m/s，升温至1100℃，保温10分钟，冷却后测各组分含量。
表7-3 反应产物成分分析
| 成分 | CaSO4 | CaO | CaS | 其它 |
| 含量（%） | 0.12 | 90.20 | 1.55 | 8.13 |
注：数据误差在允许范围之内。
由表7-3中分析结果表明，脱硫石膏几乎完全分解，生成的氧化钙含量高。
实施例8：
1．脱硫石膏原料（样品3）成分（不包含游离水和结晶水）见表8-1：
表8-1 脱硫石膏成分分析
| 名称 | SO3 | CaO | SiO2 | Al2O3 | Fe2O3 | MgO | K2O | TiO2 | SRO |
| 含量% | 56.8 | 40.5 | 1.98 | 0.20 | 0.23 | 0.18 | 0.072 | 0.028 | 0.010 |
注：数据误差在允许范围之内。
根据成分分析结果可知，脱硫石膏的SO3含量和CaO含量较高。参照石膏和硬石膏国家标准（GB/T5483-1996），石膏按其品位分为三级，一级：石膏中CaSO4质量分数≥80%，二级、三级要求CaSO4质量分数分别为70%和60%。试验中脱硫石膏样品脱除结晶水后的CaSO4成分高达97.3%，达到石膏分级标准的一级标准，是优质的制备氧化钙和二氧化硫原材料。
高硫煤成分见表8-2：
表8-2 高硫煤工业分析
| 名称 | 水分 | 挥发份 | 固定碳 | 灰分 | 其它 |
| 含量% | 1.17% | 9.02% | 71.56% | 18.03% | 0.22% |
注：数据误差在允许范围之内。
2．取100g脱硫石膏，在300℃下烘干0.5h，然后用200目泰勒标准筛进行筛分，取粒径在40μm以下的脱硫石膏为试验样品。取20g高硫煤，测其含水率为1.17%，直接用80目泰勒标准筛进行筛分，取粒径在187.5μm以下的高硫煤为试验样品。
3．取预处理后的脱硫石膏50g，高硫煤5.9g，即保持C/S=1.0（摩尔比），两种样品充分混合，将混合好的样品置于循环流化床中。通氮气以防止高硫煤氧化，气流速度控制在10m/s，升温至1000℃，保温15分钟，冷却后测各组分含量。
表8-3 反应产物成分分析
| 成分 | CaSO4 | CaO | CaS | 其它 |
| 含量（%） | 0.21 | 89.65 | 1.65 | 8.49 |
注：数据误差在允许范围之内。
由表8-3中分析结果表明，脱硫石膏几乎完全分解，生成的氧化钙含量高。
根据试验结果及物料衡算，利用本发明所述的工艺每分解1吨脱硫石膏（干基），可产生大约390公斤氧化钙和600公斤硫酸。目前氧化钙市场价在600元/吨左右，硫酸在700元/吨左右，综合材料费、设备投资等，初步核算本发明处理1吨脱硫石膏成本只有500元左右。由此可见，脱硫石膏利用率很高，经济效益较好。
Claims (2)
1.一种利用脱硫石膏制备氧化钙和二氧化硫的生产工艺，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一：将脱硫石膏烘干，温度为230℃-300℃，时间为0.5h-1.5h，若炭的含水率在5%以上，则也要进行烘干预处理，温度在40℃-50℃，时间为0.5h-1h；
步骤二：将脱硫石膏和炭进行筛分，控制石膏粒径在40μm以下，炭粒径在187.5μm以下；
步骤三：将上述筛分后的炭和脱硫石膏按照碳和硫酸钙摩尔比1：1~1.2：1的比例混合，然后将混合样品放入高温反应装置中，以惰性气体作为保护气体，气流速度4-10m/s，温度为1000℃-1100℃，反应10-15分钟，即可得到氧化钙和二氧化硫；
所述炭为无烟煤、焦炭或高硫煤。
2.根据权利要求1所述的一种利用脱硫石膏制备氧化钙和二氧化硫的生产工艺，其特征在于，所述高温反应装置是指管式炉或循环流化床。
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