CN114132901B - 一种sds脱硫渣制备硫化钠的方法及其产品 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种SDS脱硫渣制备硫化钠的方法，所述制备方法包括具体步骤为：先将煤粉、SDS脱硫渣和三氧化二铝按比例混合，粉碎得到混合物料；再将混合物料在1050℃‑1200℃温度下煅烧2h‑10h，煅烧产物趁热出料，待自然冷却后破碎，加水浸出，再固液分离得到澄清溶液；最后将澄清溶液进行浓缩，得到硫化钠。利用本发明得到硫化钠的反应转化率高，处理工艺简单，制备得到的硫化钠可应用在氧化矿硫化浮选中。

Description

一种SDS脱硫渣制备硫化钠的方法及其产品
技术领域
本发明属于固废物资源化利用技术领域，具体涉及一种SDS脱硫渣制备硫化钠的方法及其产品。
背景技术
SDS脱硫技术是去除焦炉烟气中SO3或SO2的一种技术，以碳酸氢钠为脱硫剂，碾磨成超细粉末喷入烟气中，碳酸氢钠与高温烟气接触，瞬间产生多孔的碳酸钠，与烟气中的SO3或SO2直接反应生成硫酸钠和亚硫酸钠，从而达到脱硫的目的。由于SDS法脱硫具有脱硫效率高、设备投资小、占地面积小和烟气温度降低小等优点，受到越来越广泛应用，但随之产生的脱硫渣难以综合利用，带来新的环境污染问题。
目前，SDS脱硫渣的利用方法主要是通过硫酸钠与碳酸氢铵复分解反应生产硫酸铵和碳酸氢钠，如CN111701419A，先通入氧气将亚硫酸钠氧化成硫酸钠，然后加入硫酸将碳酸钠和碳酸氢钠转变成硫酸钠，再通过复分解反应，降温及滤液蒸发产生碳酸氢钠和硫酸铵，此方法工艺复杂，能耗高，钠离子综合利用率低，难以在实际生产中应用。CN111039305A，CN111039310A等通过加入复分解反应促进剂等来促使复分解反应进行，提高钠离子的综合利用率，但仍未解决硫酸铵、碳酸氢钠纯度低等问题，并且混有碳酸氢铵的硫酸铵母液蒸发时，又产生二氧化碳和氨气，带来新的处理问题。在实际应用领域，将SDS脱硫废渣用于制备水泥添加剂，但由于在脱硫工艺中存在焦炉窜漏的问题，会造成煤粉或者煤气燃烧不完全，使得SDS脱硫废渣中会混入炭粉，导致SDS脱硫废渣的质量不能满足水泥添加剂的制备需求。
由于SDS脱硫渣有硫酸钠、亚硫酸钠、碳酸氢钠、碳酸钠和少量的焦油及碳粉，成分复杂，现有技术方案工艺复杂，操作繁琐，产品纯度及产品附加值低，难以大规模工业化应用。因此，如何充分利用脱硫渣并提高产品附加值成为亟需解决的问题。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种简单SDS脱硫渣制备硫化钠的方法，还涉及该方法制备得到的硫化钠。
为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：
1.一种SDS脱硫渣制备硫化钠的方法，其特征在于，所述制备方法的步骤为：
a.将煤粉、SDS脱硫渣和三氧化二铝混合，粉碎得到混合物料；粉碎方法可通过研磨或机械破碎等方法进行，不需要破碎太细，尽量将三种物质均匀混合并分散，以保障煅烧时更充分接触反应；
b.将混合物料在1050-1200℃温度下煅烧2h-10h，煅烧产物趁热出料，待自然冷却后破碎，加水浸出，再固液分离得到澄清溶液；固液分离可采取离心，过滤或者压滤等方式进行；
c.将澄清溶液进行浓缩，得到硫化钠。
进一步SDS脱硫渣制备硫化钠的方法中，煤粉、SDS脱硫渣和三氧化二铝按质量比21～32:100:2-5进行混合。
优选的，SDS脱硫渣制备硫化钠的方法中，煤粉、SDS脱硫渣和三氧化二铝按质量比21:100:2进行混合。
进一步SDS脱硫渣制备硫化钠的方法中，混合物料在1050-1200℃温度下煅烧2h-4h。
进一步SDS脱硫渣制备硫化钠的方法中，步骤b中加水浸出具体为按脱硫渣质量2-3倍加入80-90℃水浸出；在80-90℃条件下，更有利于硫化钠的析出。
进一步SDS脱硫渣制备硫化钠的方法中，步骤c中浓缩具体为蒸发结晶浓缩。
进一步SDS脱硫渣制备硫化钠的方法中，所述SDS脱硫渣为SDS脱硫法得到的废渣，其主要成分为硫酸钠，亚硫酸钠及少量的碳酸钠、碳酸氢钠、碳粉、焦油。
进一步SDS脱硫渣制备硫化钠的方法中，所述SDS脱硫渣中硫酸钠含量为60-80％，亚硫酸钠含量为10-20％，碳酸钠含量为5％-10％，碳粉含量低于5％。
进一步SDS脱硫渣制备硫化钠的方法中，所述煤粉的固定碳含量为68％以上。
2.由以上任一项所述SDS脱硫渣制备硫化钠的方法得到的硫化钠。
3.由以上任一项所述SDS脱硫渣制备硫化钠的方法得到的硫化钠在氧化矿硫化浮选中的应用；当产物作为氧化矿浮选时的硫化剂时，产品中的残余少量碳酸钠本身即为浮选调整剂，有利于浮选分离，杂质不需要进行分离处理。
本发明的有益效果在于：本发明的制备方法处理工艺简单，可高效回收利用脱硫废渣，成本较低。在加入三氧化二铝做催化剂的基础上，配比碳和脱硫渣的质量比，使脱硫渣中亚硫酸钠在高温下发生歧化反应分解成硫酸钠和硫化钠，分解得到硫酸钠及脱硫渣中原有的硫酸钠经煤粉还原后加速和高效得到硫化钠，脱硫渣中焦油、碳粉都可以充当还原剂使用，不需进一行分离。亚硫酸钠不需要进行氧化处理，减少了分离步骤，所得的产物主要为硫化钠。其次，脱硫渣中的少量碳酸氢钠在加热情况下发生分解，使脱硫渣产生疏松多孔结构，增加了比表面积，从而使脱硫渣与煤粉反应更加充分。本发明的制备方法不需对产品进行复杂分离，最后得到的硫化钠产品中还含有部分碳酸钠，有利于在氧化矿硫化浮选中的应用，产品中的残余碳酸钠可作为浮选调整剂，有利于浮选分离，杂质不需要进行分离处理。矿物浮选所需量大，有广阔的市场前景和商业化应用。因此，本发明能充分利用了脱硫渣的各个组分，所得产品符合应用市场，具有处理工艺简单，附加值高等优点。
附图说明
为了使本发明的目的、技术方案和有益效果更加清楚，本发明提供如下附图进行说明：
图1为本发明制备方法工艺流程图。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的优选实施例进行详细的描述。实施例中未注明具体条件的实验方法，通常按照常规条件或按照制造厂商所建议的条件。
SDS脱硫渣：其主要成分为硫酸钠，其余为亚硫酸钠，及少量碳酸钠、碳酸氢钠、焦油、碳粉，按质量百分比计，其中，硫酸钠含量为60-80％，亚硫酸钠含量为10-20％，碳酸钠含量为5％-10％，碳粉含量低于5％。
煤粉要求选择固定碳含量为68％以上的煤粉。
实施例中，所采用的SDS脱硫渣成分为：硫酸钠71.5wt％，亚硫酸钠12.6wt％，碳酸钠7.8wt％，碳粉3.3wt％。
实施例1
图1为本发明制备方法工艺流程图，具体利用SDS脱硫渣制备硫化钠的方法为：将煤粉、SDS脱硫渣和三氧化二铝按质量比21：100：2混合，粉碎得到混合物料；将混合物料在1050-1200℃温度下煅烧2h，煅烧产物趁热出料，待自然冷却后破碎，按脱硫渣质量2-3倍加入80-90℃水浸出，过滤得到澄清溶液，将澄清溶液进行蒸发结晶浓缩，得到硫化钠，硫化钠含量为61.9％，反应转化率为82.6％，单位质量的脱硫渣中的硫化钠的产率见表1所示。最后得到的硫化钠产品中还含有部分碳酸钠，硫化钠纯度在60％以上，符合工业化应用于氧化矿硫化浮选中要求，产品中的残余碳酸钠可作为浮选调整剂，有利于浮选分离，所以产品中的杂质不需要进一步的分离处理。
制备方法中在加入三氧化二铝做催化剂的基础上，通过大量实验配比碳和脱硫渣的质量比，使脱硫渣中亚硫酸钠在高温下发生歧化反应分解成硫酸钠和硫化钠，继续高效和快速经煤粉还原的分解得到硫酸钠及脱硫渣中原有的硫酸钠得到硫化钠，回收利用SDS脱硫渣。
实施例2
将煤粉、SDS脱硫渣和三氧化二铝按质量比25:100:3混合，粉碎得到混合物料；将混合物料在1050-1200℃温度下煅烧3h，煅烧产物趁热出料，待自然冷却后破碎，破碎，按脱硫渣质量2-3倍加入80-90℃水浸出，过滤得到澄清溶液，将澄清溶液进行蒸发结晶浓缩，得到硫化钠，硫化钠含量为61.7％，反应转化率为85.9％，单位质量的脱硫渣中的硫化钠的产率见表1所示。
实施例3
将煤粉、SDS脱硫渣和三氧化二铝按质量比28:100:5混合，粉碎得到混合物料；将混合物料在1050-1200℃温度下煅烧3h，煅烧产物趁热出料，待自然冷却后破碎，按脱硫渣质量2-3倍加入80-90℃水浸出，过滤得到澄清溶液，将澄清溶液进行蒸发结晶浓缩，得到硫化钠，硫化钠含量为60.8％，反应转化率为87.5％，单位质量的脱硫渣中的硫化钠的产率见表1所示。
实施例4
将煤粉、SDS脱硫渣和三氧化二铝按质量比32：100：4混合，粉碎得到混合物料；将混合物料在1050-1200℃温度下煅烧2.5h，煅烧产物趁热出料，待自然冷却后破碎，按脱硫渣质量2-3倍加入80-90℃水浸出，过滤得到澄清溶液，将澄清溶液进行蒸发结晶浓缩，得到硫化钠，硫化钠含量为60.3％，反应转化率为88.3％，单位质量的脱硫渣中的硫化钠的产率见表1所示。
对比例1
将煤粉、SDS脱硫渣按质量比21：100混合，粉碎得到混合物料；将混合物料在1050-1200℃温度下煅烧2h，煅烧产物趁热出料，待自然冷却后破碎，按脱硫渣质量2-3倍加入80-90℃水浸出，过滤得到澄清溶液，将澄清溶液进行蒸发结晶浓缩，得到硫化钠，硫化钠含量为43.1％，反应转化率为59.4％，单位质量的脱硫渣中的硫化钠的产率见表1所示。
表1单位质量的脱硫渣中硫化钠的产率
名称 硫化钠含量/％ 反应转化率/％ 产率/％
实施例1 61.9 82.6 62.82
实施例2 61.7 85.9 65.54
实施例3 60.8 87.5 67.75
实施例4 60.3 88.3 68.93
对比例1 43.1 59.4 64.88
最后说明的是，以上优选实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管通过上述优选实施例已经对本发明进行了详细的描述，但本领域技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其作出各种各样的改变，而不偏离本发明权利要求书所限定的范围。

Claims (5)

1.一种SDS脱硫渣制备硫化钠的方法，其特征在于，所述制备方法的步骤为：
a.将煤粉、SDS脱硫渣和三氧化二铝混合，粉碎得到混合物料；煤粉、SDS脱硫渣和三氧化二铝按质量比21～32:100:2～5进行混合；所述SDS脱硫渣为SDS脱硫法得到的废渣，其主要成分为硫酸钠，亚硫酸钠及少量的碳酸钠、碳酸氢钠、碳粉、焦油；所述SDS脱硫渣中硫酸钠含量为60-80％，亚硫酸钠含量为10-20％，碳酸钠含量为5％-10％，碳粉含量低于5％；
b.将混合物料在1050-1200℃温度下煅烧2h-10h，煅烧产物趁热出料，待自然冷却后破碎，加水浸出，再固液分离得到澄清溶液；
c.将澄清溶液进行浓缩，得到硫化钠。
2.根据权利要求1所述SDS脱硫渣制备硫化钠的方法，其特征在于，混合物料在1050-1200℃温度下煅烧2h-4h。
3.根据权利要求1所述SDS脱硫渣制备硫化钠的方法，其特征在于，步骤b中加水浸出具体为按脱硫渣质量2-3倍加入80-90℃水浸出。
4.根据权利要求1所述SDS脱硫渣制备硫化钠的方法，其特征在于，步骤c中浓缩具体为蒸发结晶浓缩。
5.根据权利要求1所述SDS脱硫渣制备硫化钠的方法，其特征在于，所述煤粉的固定碳含量为68％以上。
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