CN106757363B - 一种利用烧结烟气脱硫副产物制备硫酸钙晶须的方法 - Google Patents

一种利用烧结烟气脱硫副产物制备硫酸钙晶须的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种利用烧结烟气脱硫副产物制备硫酸钙晶须的方法，属于脱硫副产物资源应用技术领域。本发明具体步骤如下：步骤一、去除杂质，将脱硫副产物去杂后加入硫酸进行酸洗，水洗后得到中性的脱硫副产物溶液；步骤二、低温氧化，将脱硫副产物溶液加入氧化装置，向脱硫副产物溶液中吹入富氧空气进行吹气氧化；步骤三、调配浆料，向脱硫副产物粉料中加入水制得浆料；步骤四、水热反应，将上述得到的浆料加入反应釜中，在120‑150℃反应；步骤五、水洗干燥，对反应产物水洗、抽滤得到滤饼；干燥完成得到CaSO4晶须。本方法制备的硫酸钙晶体表明光洁度较高，提高了硫酸钙晶须的制备质量，实现了脱硫副产物的高附加值应用。

Description

一种利用烧结烟气脱硫副产物制备硫酸钙晶须的方法
技术领域
本发明涉及脱硫副产物的资源化应用领域，更具体地说，涉及一种利用烧结烟气脱硫副产物制备硫酸钙晶须的方法。
背景技术
随着我国钢铁工业的持续迅猛发展，所产生的环境污染问题十分突出，尤其“三废”排放方面备受国家的高度关注，在最新修订的“钢铁工业污染排放标准”中将SO2的排放控制作为重要内容之一，强制性规定钢铁行业要限期实现减排量和烟气达标排放。在我国钢铁企业，SO2排放量仅次于电力工业和工业锅炉的排放量，居第3位，而钢铁企业排放的SO2中50％-70％来自烧结工序，采用半干法脱硫技术进行烧结烟气脱硫，不仅投资低，且脱硫率较高，但是在半干法脱硫过程中产生了大量的脱硫副产物，目前，国内外只有少部分脱硫副产物得到利用，绝大部分被抛弃，如果不加以合理利用，将会造成二次污染并占用大量土地。
随着我国环境保护意识的加强，烧结矿烟气脱硫副产物的综合利用方面的研究逐渐受到人们的关注，并且烧结矿烟气脱硫副产物的利用可以减少因堆放所消耗的资金、占用土地和环境污染，减少天然石膏的用量，进而减少天然石膏的开采量，保护生态环境。因此，许多高校和企业对烧结矿烟气脱硫副产物综合利用方面进行了大量的研究，如利用烧结烟气脱硫副产物制备硫酸、水泥缓凝剂、石膏建筑材料和硫酸钙晶须等。其中，采用烧结烟气脱硫副产物制备硫酸钙晶须具有较高的附加值，硫酸钙晶须是以单晶形式生长出的一种短纤维，它具有均匀的横截面，完整的外形及高度完善的内部结构，与玻璃纤维相比，优点在于它具有极高的强度，细微的尺寸，更易与树脂、橡胶、塑料等有机高分子化合物结合，并且产品的外观质量优良。可广泛用于汽车、航空航天、化工、冶金、国防、机械、电气、船舶、石油和建材等诸多领域。以脱硫石膏为原料制备硫酸钙晶须不仅可以减少脱硫石膏对环境的污染，还可以节约天然石膏资源，并且为脱硫石膏的高附加值利用开辟了新途径，但是现有的脱硫副产物制备硫酸钙晶须的方法尚不完善，使得硫酸钙晶须的质量较差，严重限制了脱硫副产物的高效资源化应用。
经专利检索，东北大学的史培阳也进行了先关研究，并申请了相关专利，利用烧结矿烟气脱硫副产物制备硫酸钙晶须的方法(申请号：201010545829.1；申请日：2010.11.16)和利用烟气脱硫石膏制备硫酸钙晶须的方法(申请号：200810011193.5；申请日：2008.04.25)，该方法为脱硫副产物的资源化应用提供了一种途径。此外，一种利用半干法脱硫灰和废酸制备石膏晶须的工艺及装置(申请号：201210405335.2，申请日：2012.10.22)，实现了脱硫副产物的资源化应用。但是，现有的方法生产得到的硫酸钙晶须质量较差，限制了脱硫副产物的高附加值应用。
发明内容
1.发明要解决的技术问题
本发明的目的在于克服现有技术中，在采用脱硫副产物制备晶须过程中制备方法尚不完善，致使制备得到的硫酸钙晶须性能较差的问题，提供一种利用烧结烟气脱硫副产物制备硫酸钙晶须的方法，大大提高了制备的硫酸钙晶须的性能，实现了脱硫副产物的高附加值应用。
2.技术方案
为达到上述目的，本发明提供的技术方案为：
本发明的一种利用烧结烟气脱硫副产物制备硫酸钙晶须的方法，具体步骤如下：
步骤一、去除杂质
将脱硫副产物去杂后加入硫酸进行酸洗，将酸洗液进行抽滤得到脱硫副产物颗粒，对脱硫副产物颗粒进行水洗2-4次，并得到呈中性的脱硫副产物溶液；
步骤二、低温氧化
将脱硫副产物溶液加入氧化装置，向脱硫副产物溶液中吹入富氧空气进行吹气氧化，吹气氧化的过程中对脱硫副产物颗粒进行间歇研磨，并控制脱硫副产物溶液的氧化温度为50-90℃；
步骤三、调配浆料
将步骤二的脱硫副产物溶液进行干燥得到脱硫副产物粉料，向脱硫副产物粉料中加入水，并控制固液比为1/6-1/10；搅拌使其充分乳化制得浆料；
步骤四、水热反应
将上述得到的浆料加入反应釜中，在120-150℃的密闭条件下进行下反应60-180min，并得到反应产物；
步骤五、水洗干燥
对反应产物水洗1-3次，抽滤得到滤饼；再将滤饼置于干燥箱中干燥，干燥完成得到CaSO4晶须。
优选地，所述的步骤五中水洗的过程中，用于水洗的水温为80-100℃。
优选地，所述的步骤四水热反应时的搅拌速度为15-25r/min。
优选地，步骤三中加入稀硫酸调节PH至3.5-5.3。
优选地，所述的步骤二中的富氧空气中的氧气体积比为40-60％。
优选地，氧化装置包括
氧化单元，该氧化单元包括氧化吹气部件和研磨氧化腔体，其中氧化吹气部件位于研磨氧化腔体的下部，氧化吹气部件用于向研磨氧化腔体鼓入富氧空气，所述的研磨氧化腔体由弧形研磨段和研磨间隙段组成；
搅拌研磨单元，该搅拌研磨单元包括驱动电机和搅拌研磨叶片，所述的驱动电机上设置有搅拌研磨叶片，该搅拌研磨叶片的圆周上设置有叶片研磨圆弧；上述的搅拌研磨叶片位于研磨氧化腔体内，且搅拌研磨叶片的叶片研磨圆弧与弧形研磨段相配合，在驱动电机的驱动下叶片研磨圆弧与弧形研磨段发生研磨运动。
优选地，所述的氧化单元还包括锥形收集仓，该锥形收集仓为倒锥形，所述的氧化吹气部件通过锥形收集仓与研磨氧化腔体相连。
优选地，所述的搅拌研磨单元还包括电机驱动轴和叶片连接杆，所述的驱动电机通过电机驱动轴与叶片连接杆相连，该叶片连接杆上设置有搅拌研磨叶片。
优选地，所述的具体步骤为：
A、将脱硫副产物溶液加入氧化装置之中，脱硫副产物在重力作用下下沉至底部的锥形收集仓中；
B、氧化吹气部件将富氧空气吹入氧化装置，在富氧空气的驱动下，沉积在锥形收集仓的脱硫副产物颗粒运动至氧化装置顶部的研磨氧化腔体内，在搅拌研磨叶片旋转搅拌的作用下，脱硫副产物颗粒运动至研磨氧化腔体的内壁边缘位置；
C、在研磨氧化腔体的内壁边缘对脱硫副产物颗粒进行间歇研磨，所述的间歇研磨为脱硫副产物颗粒运动至弧形研磨段时，研磨氧化腔体的内壁与搅拌研磨叶片的叶片研磨圆弧发生挤压碰撞，将脱硫副产物颗粒表面的难溶物研磨去除，研磨后的脱硫副产物颗粒在研磨间隙段与叶片研磨圆弧分离，富氧空气与脱硫副产物颗粒内部反应，而后脱硫副产物颗粒再次运动至弧形研磨段时发生再次研磨、氧化。
优选地，所述的富氧空气的温度为60-150℃。
3.有益效果
采用本发明提供的技术方案，与已有的公知技术相比，具有如下显著效果：
(1)本发明的一种利用烧结烟气脱硫副产物制备硫酸钙晶须的方法，通过对脱硫副产物的充分氧化改性，提高了脱硫副产物中硫酸钙的纯度，为后续生长良好的晶须做好物质基础，在调配浆料的过程中严格控制脱硫灰的浆料的固液比为1/6-1/10，而后选择在120-150℃的密闭条件下进行下反应60-180min，使得制备的硫酸钙晶须直径小于1μm，长径比到达80，硫酸钙晶须的强度的理论强度达到0.02E-0.05E，表明光洁度较高，大大提高了硫酸钙晶须的性能，实现了脱硫副产物的高附加值应用；
(2)本发明的一种利用烧结烟气脱硫副产物制备硫酸钙晶须的方法，在水热反应结束后水洗的过程中，创造性的提出了采用水温为80-100℃的水进行水洗，从而提高了硫酸钙晶须表面光洁度，减少了制备的硫酸钙晶须的断裂面，进一步提高了硫酸钙晶须制备的质量，改善了晶须的性能；
(3)本发明的一种利用烧结烟气脱硫副产物制备硫酸钙晶须的方法，在氧化的过程中进行间歇研磨，将脱硫副产物颗粒表面的难溶物研磨去除，即将附着在脱硫副产物颗粒表面的硫酸钙在机械力研磨的作用下被研磨去除，使得颗粒内部的亚硫酸钙暴露在颗粒表面，促进了氧气分子与亚硫酸钙表面的接触，从而加快并促进了颗粒内部的亚硫酸钙的氧化，并大大提高了脱硫副产物中硫酸钙的氧化率，使得SO3 2-的氧化率达到78.52％，使得脱硫副产物得到有效改性。
附图说明
图1为本发明的氧化装置的整体结构示意图；
图2为本发明的氧化装置的搅拌研磨单元的示意图；
图3为本发明的搅拌研磨单元的仰视示意图；
图4为本发明的实施例5的结构示意图；
图5为本发明的实施例6的结构示意图；
图6为本发明的实施例7的结构示意图；
图7为本发明的一种利用烧结烟气脱硫副产物制备硫酸钙晶须的方法的流程图；
图8为本发明的实施例1制备的硫酸钙晶须的扫描电镜图片；
图9为本发明的对比例1制备的硫酸钙晶须的扫描电镜图片；
图10为现有技术制备的硫酸钙晶须的扫描电镜图片。
示意图中的标号说明：
100、氧化单元；110、氧化吹气部件；111、底吹气孔；120、锥形收集仓；130、研磨氧化腔体；131、弧形研磨段；132、研磨间隙段；133、间隙段吹气孔；140、水浴加热箱；
200、搅拌研磨单元；210、驱动电机；220、电机驱动轴；221、驱动轴顶吹气孔；230、叶片连接杆；231、连接杆顶吹气孔；232、连接杆水平气孔；240、搅拌研磨叶片；241、叶片倒角；242、叶片研磨圆弧。
具体实施方式
下文对本发明的示例性实施例的详细描述参考了附图，该附图形成描述的一部分，在该附图中作为示例示出了本发明可实施的示例性实施例。尽管这些示例性实施例被充分详细地描述以使得本领域技术人员能够实施本发明，但应当理解可实现其他实施例且可在不脱离本发明的精神和范围的情况下对本发明作各种改变。下文对本发明的实施例的更详细的描述并不用于限制所要求的本发明的范围，而仅仅为了进行举例说明且不限制对本发明的特点和特征的描述，以提出执行本发明的最佳方式，并足以使得本领域技术人员能够实施本发明。因此，本发明的范围仅由所附权利要求来限定。
下文对本发明的详细描述和示例实施例可结合附图来更好地理解，其中本发明的元件和特征由附图标记标识。
实施例1
本发明的一种利用烧结烟气脱硫副产物制备硫酸钙晶须的方法，具体步骤如下：
步骤一、去除杂质
采用100目的圆孔筛对脱硫副产物进行水筛，并将大颗粒的杂质去除，将脱硫副产物去杂后加入硫酸进行酸洗，将酸洗液进行真空抽滤得到脱硫副产物颗粒，对脱硫副产物颗粒进行水洗2-4次，本实施例优选3次，并得到呈中性的脱硫副产物溶液；其中所述的脱硫副产物为铁矿烧结过程中烧结烟气干法脱硫或者半干法脱硫的脱硫副产物，水洗过程中的水为去离子水。
步骤二、低温氧化
将脱硫副产物溶液加入氧化装置，向脱硫副产物溶液中吹入富氧空气进行吹气氧化，吹气氧化的过程中对脱硫副产物颗粒进行间歇研磨，并控制脱硫副产物溶液的氧化温度为90℃；更具体的说，吹气氧化步骤如下：
A、将脱硫副产物溶液加入氧化装置之中，脱硫副产物在重力作用下下沉至底部的锥形收集仓120中；
B、氧化吹气部件110将富氧空气吹入氧化装置，在富氧空气的驱动下，沉积在锥形收集仓120的脱硫副产物颗粒运动至氧化装置顶部的研磨氧化腔体130内，在搅拌研磨叶片240旋转搅拌的作用下，脱硫副产物颗粒运动至研磨氧化腔体130的内壁边缘位置；
C、在研磨氧化腔体130的内壁边缘对脱硫副产物颗粒进行间歇研磨，间歇研磨为脱硫副产物颗粒运动至弧形研磨段131时，研磨氧化腔体130的内壁与搅拌研磨叶片240的叶片研磨圆弧242发生挤压碰撞，脱硫副产物颗粒在弧形研磨段131的内壁与叶片研磨圆弧242的挤压、碰撞作用下，将脱硫副产物颗粒表面的难溶物研磨去除，研磨后的脱硫副产物颗粒在研磨间隙段132与叶片研磨圆弧242分离，富氧空气将内部的亚硫酸钙氧化为硫酸钙，而后脱硫副产物颗粒再次运动至弧形研磨段131时发生再次研磨、氧化。其中富氧空气的温度为150±5℃，150±5℃的氧化气体为研磨氧化腔体130内的脱硫副产物溶液进行加热，富氧空气中的氧气体积比为60％。
表1脱硫副产物的氧化率
样品名称 SO<sub>3</sub><sup>2-</sup>氧化率
现有技术 40.20％
实施例1 78.52％
在资源化利用脱硫副产物制备硫酸钙晶须的过程中，不能直接利用亚硫酸钙(CaSO3)制备硫酸钙晶须，因此采用脱硫副产物进行改性处理，其中所述的改性处理为对脱硫副产物进行氧化处理，使得脱硫副产物中的亚硫酸钙(CaSO3)转化为硫酸钙(CaSO4)。如表1所示，现有的氧化方法在氧化改性脱硫副产物时，SO3 2-的氧化率仅为40.20％，致使SO3 2-的氧化率较低，并造成脱硫副产物的利用效率较差；而采用本实施例的氧化装置，通过在氧化的过程中进行间歇研磨，将脱硫副产物颗粒表面的难溶物研磨去除，即将附着在脱硫副产物颗粒表面的硫酸钙在机械力研磨的作用下被研磨去除，使得颗粒内部的亚硫酸钙暴露在颗粒表面，促进了氧气分子与亚硫酸钙表面的接触，从而加快并促进了颗粒内部的亚硫酸钙的氧化，并大大提高了脱硫副产物中硫酸钙的氧化率，使得SO3 2-的氧化率达到78.52％，从而大大提高了脱硫副产物中硫酸钙的纯度，为后续生长良好的晶须做好物质基础。
步骤三、调配浆料
将步骤二的脱硫副产物溶液进行干燥得到脱硫副产物粉料，将脱硫副产物粉料与媒晶剂混合后向混合物中加入水，并控制固液比为1/8；加入稀硫酸调节PH为5.0，搅拌使其充分乳化制得浆料；
步骤四、水热反应
将上述得到的浆料加入反应釜中，在140±5℃的密闭条件下进行下反应120min，并得到反应产物；水热反应时的搅拌速度为15-25r/min，优选20r/min。
步骤五、水洗干燥
对反应产物水洗1-3次，优选2次，水洗的过程中，用于水洗的水温为90℃，抽滤得到滤饼，得到滤饼后采用无水乙醇对滤饼清洗，从而将脂溶性的杂质去除；再将滤饼置于干燥箱中干燥，其中干燥箱的干燥温度为90℃，干燥完成得到CaSO4晶须，制备得到的晶须如图8所示。
图10为采用现有技术制备的硫酸钙晶须的扫描电镜图片，由图10可看出采用现有技术制备得到的硫酸钙晶须粒径粗大，硫酸钙晶须表面附着较多颗粒，使得硫酸钙晶须表面光洁程度较差，大大降低了硫酸钙晶须的强度，使得制备得到的硫酸钙晶须容易发生断裂。图8相对于图10可以看出，采用本实施例的制备得到的硫酸钙晶须直径小于1μm，长径比到达80，硫酸钙晶须的强度的理论强度达到0.02E-0.05E，表明光洁度较高，提高了硫酸钙晶须的制备质量，符合工业应用要求，实现了脱硫副产物的高附加值应用。
对比例1
本对比例的基本内容同实施例1，不同之处在于：步骤五中水洗的过程中，用于水洗的水温为室温，即为20℃，抽滤得到滤饼，得到滤饼后采用无水乙醇对滤饼清洗，从而将脂溶性的杂质去除；再将滤饼置于干燥箱中干燥，其中干燥箱的干燥温度为90℃，干燥完成得到CaSO4晶须，制备得到的晶须如图9所示。
对比例1用于水洗的水温为室温制备得到的硫酸钙晶须，由图9与图8对比看出，图9表面具有少量的裂纹，硫酸钙晶须表面附着少量颗粒，致使硫酸钙晶须表面光洁程度有所降低，影响了硫酸钙晶须的性能。但是，图9相对于图10仍然具有较高的质量。
对于该问题，发明人在研究的过程中也非常诧异，但是产生该问题的机理尚不清晰，为此申请人开展多次研讨会，分析讨论产生该问题的反应机理，并认为产生该问题的机理可能是由于水洗的水温较低，使得制备得到的硫酸钙晶须在水洗的过程中容易发生断裂，使得在晶须表面出现裂纹，并使得较小的颗粒附着于晶须表面，致使使硫酸钙晶须表面光洁程度有所降低。
实施例2
本实施例的氧化装置包括氧化单元100和搅拌研磨单元200，其中氧化单元100包括氧化吹气部件110、锥形收集仓120和研磨氧化腔体130，其中氧化吹气部件110位于研磨氧化腔体130的下部，氧化吹气部件110用于向研磨氧化腔体130鼓入富氧空气，氧化吹气部件110内安放有4-8层陶瓷球，优选5层，陶瓷球促进了富氧空气的均匀分布；研磨氧化腔体130由弧形研磨段131和研磨间隙段132组成；上述的锥形收集仓120为倒锥形，氧化吹气部件110通过锥形收集仓120与研磨氧化腔体130相连。氧化吹气部件110上设置有底吹气孔111，底吹气孔111用于向研磨氧化腔体130内吹入富氧空气。
将脱硫副产物溶液加入氧化装置后，脱硫副产物在重力作用下下沉至底部，由于锥形收集仓120为倒锥形，在重力作用下脱硫副产物颗粒灰自动的聚集在锥形收集仓120中，氧化吹气部件110将富氧空气吹入氧化装置，在富氧空气的驱动下，沉积在锥形收集仓120的脱硫副产物颗粒运动至氧化装置顶部的研磨氧化腔体130内，在搅拌研磨叶片240旋转搅拌的作用下，脱硫副产物颗粒运动至研磨氧化腔体130的内壁边缘位置并发生氧化反应，部分脱硫副产物颗粒氧化后在重力作用下又再次聚集在下部的锥形收集仓120中，下部的氧化吹气部件110再次将脱硫副产物颗粒吹起，从而促进了脱硫副产物颗粒的充分氧化。
本实施例的搅拌研磨单元200包括电机驱动轴220、叶片连接杆230、驱动电机210和搅拌研磨叶片240，所述的驱动电机210上设置有搅拌研磨叶片240，具体的说明是：驱动电机210通过电机驱动轴220与叶片连接杆230相连，叶片连接杆230位于电机驱动轴220下部，该叶片连接杆230上设置有搅拌研磨叶片240，搅拌研磨叶片240能以电机驱动轴220为转动轴心转动，该搅拌研磨叶片240的圆周上设置有叶片研磨圆弧242；上述的搅拌研磨叶片240位于研磨氧化腔体130内，且搅拌研磨叶片240的叶片研磨圆弧242与弧形研磨段131相配合，在驱动电机210的驱动下叶片研磨圆弧242与弧形研磨段131发生研磨运动。
研磨氧化过程中，脱硫副产物颗粒氧化的过程中颗粒表面的亚硫酸钙先与氧气反应生成硫酸钙，由于硫酸钙微溶于水溶液，亚硫酸钙氧化生成硫酸钙后附着于颗粒表面，阻止了氧气分子向脱硫副产物颗粒内部的扩散传质，从而阻碍了颗粒内部的亚硫酸钙的充分氧化；脱硫副产物颗粒运动至弧形研磨段131时，研磨氧化腔体130的内壁与搅拌研磨叶片240的叶片研磨圆弧242发生挤压碰撞，脱硫副产物颗粒在弧形研磨段131的内壁与叶片研磨圆弧242的挤压、碰撞作用下，将脱硫副产物颗粒表面的难溶物研磨去除，即将附着在脱硫副产物颗粒表面的硫酸钙在机械力研磨的作用下被研磨去除，使得颗粒内部的亚硫酸钙暴露在颗粒表面，促进了氧气分子与亚硫酸钙表面的接触，从而加快并促进了颗粒内部的亚硫酸钙的氧化。脱硫副产物始终处于研磨的过程中，则由于研磨的过程中搅拌研磨叶片240与研磨氧化腔体130内壁之间的间隙较小，研磨过程中富氧空气的气泡难以进入搅拌研磨叶片240与研磨氧化腔体130内壁之间的间隙之中，使得在研磨过程中，脱硫副产物颗粒难以与氧结合发生氧化反应。研磨后的脱硫副产物颗粒在研磨间隙段132与叶片研磨圆弧242分离，富氧空气将内部的亚硫酸钙氧化为硫酸钙，而后脱硫副产物颗粒再次运动至弧形研磨段131时发生再次研磨、氧化。发明人创新的提出的间歇研磨大大提高了氧化过程的氧化效率，即将附着于氧化物表面的硫酸钙研磨去除后，脱硫副产物颗粒尽快与搅拌研磨叶片240分离，从而促进了脱硫副产物颗粒与氧气的接触，加快了氧化效率。
本实施例的弧形研磨段131与搅拌研磨叶片240转动轴心的距离等于弧形研磨段131与搅拌研磨叶片240转动轴心的距离，该转动轴心即为电机驱动轴220的轴心，且弧形研磨段131的圆弧半径与叶片研磨圆弧242的圆弧半径相同，所述的研磨间隙段132与搅拌研磨叶片240转动轴心的距离大于弧形研磨段131与搅拌研磨叶片240转动轴心的距离。
本实施中研磨氧化腔体130的横截面为椭圆形，所述的椭圆形的短轴顶点处为弧形研磨段131，在椭圆形的短轴顶点处搅拌研磨叶片240与研磨氧化腔体130相接处，叶片研磨圆弧242与弧形研磨段131发生相对运动，并对脱硫副产物颗粒产生挤压力，将脱硫副产物颗粒挤压破碎，叶片研磨圆弧242离开椭圆形的短轴顶点处即进入研磨间隙段132，此时脱硫副产物颗粒与叶片研磨圆弧242分离，并发生氧化反应。
实施例3
本实施例的基本内容同实施例2，不同之处在于：搅拌研磨叶片240上设置有叶片倒角241，在研磨氧化的过程中，在搅拌研磨叶片240驱动下，脱硫副产物颗粒运动至弧形研磨段131与叶片倒角241之间的间隙，后续的运动过程中，脱硫副产物颗粒继续运动至弧形研磨段131与叶片研磨圆弧242之间，而后脱硫副产物颗粒进行机械研磨，叶片倒角241促进了脱硫副产物颗粒进行机械研磨。
实施例4
本实施例的基本内容同实施例2，不同之处在于：电机驱动轴220底部设置有驱动轴顶吹气孔221(如图3所示)，研磨氧化的过程中驱动轴顶吹气孔221同样可以将富氧空气吹入研磨氧化腔体130，且驱动轴顶吹气孔221与底吹气孔111的几何中心位于同一条轴线上，驱动轴顶吹气孔221和底吹气孔111的共同作用下，脱硫副产物颗粒及液体不断的由研磨氧化腔体130的中心运动至研磨氧化腔体130的弧形研磨段131，促使着脱硫副产物颗粒在弧形研磨段131发生机械研磨，从而加速了脱硫副产物颗粒的氧化效果。
值得进一步说明的是，叶片连接杆230的底部设置有连接杆顶吹气孔231，该连接杆顶吹气孔231吹气方向向下，即气流由上至下进入脱硫副产物溶液(如图2所示)；另外，叶片连接杆230的侧面上设置有连接杆水平气孔232，该连接杆水平气孔232的出气方向平行于水平面，连接杆水平气孔232喷入的富氧空气，不仅促进了脱硫副产物颗粒与氧气分子的混合，而且促使着脱硫副产物颗粒随水流运动至研磨氧化腔体130的边缘位置，加速了脱硫副产物颗粒的研磨、氧化过程。
实施例5
如图4所示，本实施例的基本内容同实施例2，不同之处在于：本实施例研磨氧化腔体130由2个弧形研磨段131和2个研磨间隙段132组成，其中研磨间隙段132为矩形槽状。
实施例6
如图5所示，本实施例的基本内容同实施例2，不同之处在于：本实施例研磨氧化腔体130由4个弧形研磨段131和4个研磨间隙段132组成，其中研磨间隙段132为矩形槽状，且研磨间隙段132内上设置有间隙段吹气孔133，该间隙段吹气孔133向研磨氧化腔体130同时吹入富氧空气，间隙段吹气孔133的吹气流量小于底吹气孔111的吹气流量；防止脱硫副产物颗粒在研磨间隙段132停留时间过长，从而促进脱硫颗粒氧化和研磨。
实施例7
如图6所示，本实施例的基本内容同实施例2，不同之处在于：本实施例的研磨氧化腔体130外部设置有水浴加热箱140，该水浴加热箱140用于为研磨氧化腔体130进行水浴加热。
实施例8
本实施例的一种利用烧结烟气脱硫副产物制备硫酸钙晶须的方法，具体步骤如下：
步骤一、去除杂质
将脱硫副产物去杂后加入硫酸进行酸洗，将酸洗液进行真空抽滤得到脱硫副产物颗粒，对脱硫副产物颗粒进行4次水洗，并得到呈中性的脱硫副产物溶液；
步骤二、低温氧化
将脱硫副产物溶液加入氧化装置，向脱硫副产物溶液中吹入富氧空气进行吹气氧化，吹气氧化的过程中对脱硫副产物颗粒进行间歇研磨，并控制脱硫副产物溶液的氧化温度为80℃；其中富氧空气的温度为80±5℃，并辅助水浴加热，水浴加热箱140为研磨氧化腔体130内的脱硫副产物溶液进行加热，富氧空气中的氧气体积比为40％，吹气氧化的时间为3h。
步骤三、调配浆料
将步骤二的脱硫副产物溶液进行干燥得到脱硫副产物粉料，将脱硫副产物粉料与媒晶剂混合后向混合物中加入水，并控制固液比为1/6；加入稀硫酸调节PH为3.5，搅拌使其充分乳化制得浆料；
其中脱硫副产物中还加入有媒晶剂，每50g脱硫副产物中媒晶剂的加入量为0.5g，所述的媒晶剂为氯化镁。
步骤四、水热反应
将上述得到的浆料加入反应釜中，在120±5℃的密闭条件下进行下反应60min，并得到反应产物；水热反应时的搅拌速度为15-25r/min，优选20r/min。
步骤五、水洗干燥
对反应产物水洗1-3次，优选2次，水洗的过程中，用于水洗的水温为80℃，抽滤得到滤饼，得到滤饼后采用无水乙醇对滤饼清洗，从而将硅油等有机杂质去除；再将滤饼置于干燥箱中干燥，其中干燥箱的干燥温度为80℃，干燥完成得到CaSO4晶须，此时得到的CaSO4晶须以二水硫酸钙为主，若需制备半水硫酸钙，则需在500-600℃焙烧4-6h。
实施例9
本实施例的一种利用烧结烟气脱硫副产物制备硫酸钙晶须的方法，具体步骤如下：
步骤一、去除杂质
将脱硫副产物去杂后加入硫酸进行酸洗，将酸洗液进行真空抽滤得到脱硫副产物颗粒，对脱硫副产物颗粒进行水洗2次，并得到呈中性的脱硫副产物溶液；
步骤二、低温氧化
将脱硫副产物溶液加入氧化装置，向脱硫副产物溶液中吹入富氧空气进行吹气氧化，吹气氧化的过程中对脱硫副产物颗粒进行间歇研磨，并控制脱硫副产物溶液的氧化温度为50℃；其中富氧空气的温度为60±5℃，60±5℃的氧化气体为研磨氧化腔体130内的脱硫副产物溶液进行加热，并辅助水浴加热，水浴加热箱140为研磨氧化腔体130内的脱硫副产物溶液进行加热，富氧空气中的氧气体积比为50％，吹气氧化时间为3h。
步骤三、调配浆料
将步骤二的脱硫副产物溶液进行干燥得到脱硫副产物粉料，将脱硫副产物粉料与媒晶剂混合后向混合物中加入水，并控制固液比为1/10；加入稀硫酸调节PH为5.3，搅拌使其充分乳化制得浆料；
其中脱硫副产物中还加入有媒晶剂，每50g脱硫副产物中媒晶剂的加入量为0.2g，所述的媒晶剂由氯化镁和硫酸钾组成，其中各组分的质量百分比为：氯化镁：60％，硫酸钾：40％。
步骤四、水热反应
将上述得到的浆料加入反应釜中，在150±5℃的密闭条件下进行下反应180min，并得到反应产物；水热反应时的搅拌速度为15-25r/min，优选20r/min。
步骤五、水洗干燥
对反应产物水洗1-3次，优选2次，水洗的过程中，用于水洗的水温为95℃，抽滤得到滤饼，得到滤饼后采用无水乙醇对滤饼清洗，从而将硅油等有机杂质去除；再将滤饼置于干燥箱中干燥，其中干燥箱的干燥温度为60℃，干燥完成得到CaSO4晶须。
在上文中结合具体的示例性实施例详细描述了本发明。但是，应当理解，可在不脱离由所附权利要求限定的本发明的范围的情况下进行各种修改和变型。详细的描述和附图应仅被认为是说明性的，而不是限制性的，如果存在任何这样的修改和变型，那么它们都将落入在此描述的本发明的范围内。此外，背景技术旨在为了说明本技术的研发现状和意义，并不旨在限制本发明或本申请和本发明的应用领域。
值得进一步说明的是，媒晶剂也可以为硫酸镁、氯化镁、硫酸钾、氯化钾其中的一种或者两种以上的组合。
更具体地，尽管在此已经描述了本发明的示例性实施例，但是本发明并不局限于这些实施例，而是包括本领域技术人员根据前面的详细描述可认识到的经过修改、省略、(例如各个实施例之间的)组合、适应性改变和/或替换的任何和全部实施例。权利要求中的限定可根据权利要求中使用的语言而进行广泛的解释，且不限于在前述详细描述中或在实施该申请期间描述的示例，这些示例应被认为是非排他性的。例如，在本发明中，术语“优选地”不是排他性的，这里它的意思是“优选地，但是并不限于”。在任何方法或过程权利要求中列举的任何步骤可以以任何顺序执行并且不限于权利要求中提出的顺序。因此，本发明的范围应当仅由所附权利要求及其合法等同物来确定，而不是由上文给出的说明和示例来确定。

Claims (9)

1.一种利用烧结烟气脱硫副产物制备硫酸钙晶须的方法，其特征在于：具体步骤如下：
步骤一、去除杂质
将脱硫副产物去杂后加入硫酸进行酸洗，将酸洗液进行抽滤得到脱硫副产物颗粒，对脱硫副产物颗粒进行水洗2-4次，并得到呈中性的脱硫副产物溶液；
步骤二、低温氧化
将脱硫副产物溶液加入氧化装置，向脱硫副产物溶液中吹入富氧空气进行吹气氧化，吹气氧化的过程中对脱硫副产物颗粒进行间歇研磨，并控制脱硫副产物溶液的氧化温度为50-90℃；其中，氧化装置包括氧化单元(100)，该氧化单元(100)包括氧化吹气部件(110)和研磨氧化腔体(130)，其中氧化吹气部件(110)位于研磨氧化腔体(130)的下部，氧化吹气部件(110)用于向研磨氧化腔体(130)鼓入富氧空气，所述的研磨氧化腔体(130)由弧形研磨段(131)和研磨间隙段(132)组成；
搅拌研磨单元(200)，该搅拌研磨单元(200)包括驱动电机(210)和搅拌研磨叶片(240)，所述的驱动电机(210)上设置有搅拌研磨叶片(240)，该搅拌研磨叶片(240)的圆周上设置有叶片研磨圆弧(242)；
上述的搅拌研磨叶片(240)位于研磨氧化腔体(130)内，且搅拌研磨叶片(240)的叶片研磨圆弧(242)与弧形研磨段(131)相配合，在驱动电机(210)的驱动下叶片研磨圆弧(242)与弧形研磨段(131)发生研磨运动；
步骤三、调配浆料
将步骤二的脱硫副产物溶液进行干燥得到脱硫副产物粉料，向脱硫副产物粉料中加入水，并控制固液比为1/6-1/10；搅拌使其充分乳化制得浆料；
步骤四、水热反应
将上述得到的浆料加入反应釜中，在120-150℃的密闭条件下进行下反应60-180min，并得到反应产物；
步骤五、水洗干燥
对反应产物水洗1-3次，抽滤得到滤饼；再将滤饼置于干燥箱中干燥，干燥完成得到CaSO4晶须。
2.根据权利要求1所述的一种利用烧结烟气脱硫副产物制备硫酸钙晶须的方法，其特征在于：所述的步骤五中水洗的过程中，用于水洗的水温为80-100℃。
3.根据权利要求2所述的一种利用烧结烟气脱硫副产物制备硫酸钙晶须的方法，其特征在于：所述的步骤四水热反应时的搅拌速度为15-25r/min。
4.根据权利要求3所述的一种利用烧结烟气脱硫副产物制备硫酸钙晶须的方法，其特征在于：步骤三中加入稀硫酸调节pH 至3.5-5.3。
5.根据权利要求4所述的一种利用烧结烟气脱硫副产物制备硫酸钙晶须的方法，其特征在于：所述的步骤二中的富氧空气中的氧气体积比为40-60％。
6.根据权利要求1-5任一项所述的一种利用烧结烟气脱硫副产物制备硫酸钙晶须的方法，其特征在于：所述的氧化单元(100)还包括锥形收集仓(120)，该锥形收集仓(120)为倒锥形，所述的氧化吹气部件(110)通过锥形收集仓(120)与研磨氧化腔体(130)相连。
7.根据权利要求6所述的一种利用烧结烟气脱硫副产物制备硫酸钙晶须的方法，其特征在于：所述的搅拌研磨单元(200)还包括电机驱动轴(220)和叶片连接杆(230)，所述的驱动电机(210)通过电机驱动轴(220)与叶片连接杆(230)相连，该叶片连接杆(230)上设置有搅拌研磨叶片(240)。
8.根据权利要求7所述的一种利用烧结烟气脱硫副产物制备硫酸钙晶须的方法，其特征在于：所述的具体步骤为：
A、将脱硫副产物溶液加入氧化装置之中，脱硫副产物在重力作用下下沉至底部的锥形收集仓(120)中；
B、氧化吹气部件(110)将富氧空气吹入氧化装置，在富氧空气的驱动下，沉积在锥形收集仓(120)的脱硫副产物颗粒运动至氧化装置顶部的研磨氧化腔体(130)内，在搅拌研磨叶片(240)旋转搅拌的作用下，脱硫副产物颗粒运动至研磨氧化腔体(130)的内壁边缘位置；
C、在研磨氧化腔体(130)的内壁边缘对脱硫副产物颗粒进行间歇研磨，所述的间歇研磨为脱硫副产物颗粒运动至弧形研磨段(131)时，研磨氧化腔体(130)的内壁与搅拌研磨叶片(240)的叶片研磨圆弧(242)发生挤压碰撞，将脱硫副产物颗粒表面的难溶物研磨去除，研磨后的脱硫副产物颗粒在研磨间隙段(132)与叶片研磨圆弧(242)分离，富氧空气与脱硫副产物颗粒内部反应，而后脱硫副产物颗粒再次运动至弧形研磨段(131)时发生再次研磨、氧化。
9.根据权利要求7所述的一种利用烧结烟气脱硫副产物制备硫酸钙晶须的方法，其特征在于：所述的富氧空气的温度为60-150℃。
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