一種分解磷石膏制備輕質(zhì)硅鈣磚和硫酸的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于磷石膏處理技術(shù)領(lǐng)域。具體涉及一種分解磷石膏制備輕質(zhì)硅鈣磚和硫酸的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]磷石膏是我國(guó)磷肥產(chǎn)業(yè)主要的固體廢棄物，其排放在很大程度上造成了環(huán)境的污染和對(duì)環(huán)境的破壞，產(chǎn)生了系列環(huán)保問題，已成為該行業(yè)面臨的重大問題?！吨袊?guó)磷化工十一五發(fā)展指南》中早已明確提出，要加強(qiáng)自主創(chuàng)新及技術(shù)進(jìn)步，促進(jìn)磷化工業(yè)可持續(xù)發(fā)展；《磷化工“十二五”發(fā)展規(guī)劃思路》也指出，“十二五”期間，我國(guó)無機(jī)磷化工產(chǎn)量年均增長(zhǎng)率將保持在10%左右，行業(yè)“三廢”治理率和綜合利用率分別實(shí)現(xiàn)到95%和80%以上的目標(biāo)。在《工業(yè)副產(chǎn)石膏綜合利用指導(dǎo)意見》中，工業(yè)和信息化部提出到2015年底，磷石膏綜合利用率由目前的20%提高到40%。故對(duì)磷石膏的有效處理更是刻不容緩。
[0003]對(duì)于磷石膏的處理問題，國(guó)內(nèi)外不少研究者在磷石膏的綜合利用方面做了大量研究，其中利用磷石膏富含的S資源制備硫酸被認(rèn)為是當(dāng)前最具前景的處理方法，不僅可以緩解我國(guó)硫資源短缺的局面，并可起到資源循環(huán)再利用效果，而對(duì)于該方法而言，還原劑和催化劑的選擇是其關(guān)鍵。目前已報(bào)到的還原劑主要包括焦炭、還原性氣體(如CH4、CO、H2),硫磺等，但都存在分解能耗高、效率低、成本高的問題。也有研究者提出在原有的焦炭及還原氣氛還原磷石膏的工藝上添加Fe2O3和Al 203等作為催化劑，可一定程度降低磷石膏分解制硫酸過程的能耗，但Fe、Al等雜質(zhì)的引入會(huì)使得窯爐結(jié)皮堵塞進(jìn)而導(dǎo)致生產(chǎn)停滯。此外，目前采取的磷石膏生產(chǎn)硫酸的技術(shù)方法，對(duì)其反應(yīng)尾渣主要是用于聯(lián)產(chǎn)水泥，但水泥行業(yè)面臨的產(chǎn)能嚴(yán)重過剩問題，極大的阻礙了上述技術(shù)的有效推廣。
[0004]—種利用生物質(zhì)還原分解磷石膏制硫酸(CN201110097225.X)的專利技術(shù)，提出采用生物質(zhì)原料作為還原劑分解磷石膏制硫酸，但該方法所采生物質(zhì)灰分中催化劑含量少，催化效果不明顯，仍存在能耗高的問題。一種催化分解磷石膏的方法(CN201410095622.7)的專利技術(shù)，提出采用炭化稻殼作為還原劑分解磷石膏制備硫酸，但該方法并未針對(duì)制硫酸殘留的尾渣進(jìn)行高附加值利用，存在尾渣利用率不高的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明旨在克服現(xiàn)有技術(shù)缺陷，目的是提供一種分解磷石膏制備輕質(zhì)硅鈣磚和硫酸的方法，該方法生產(chǎn)成本低、能耗小和硫轉(zhuǎn)化率高，分解磷石膏制備硫酸的同時(shí)能高效利用其尾渣制備輕質(zhì)硅鈣磚；制備的輕質(zhì)硅鈣磚體積密度小、導(dǎo)熱率低和耐壓強(qiáng)度高。
[0006]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:以70~90wt%的磷石膏和10~30wt%的發(fā)酵后的稻殼為原料，外加所述原料l~4wt%的結(jié)合劑、所述原料l~2wt%的珍珠巖和所述原料10~20wt%的水，混合10~15min，制得泥料。將制得的泥料于10~40MPa條件下壓制成型，自然干燥l~3h，在110°C條件下烘烤5~10h，制得預(yù)制體。
[0007]將制得的預(yù)制體在氮?dú)鈿夥蘸?00~1000°C條件下進(jìn)行催化分解反應(yīng)，制得輕質(zhì)硅鈣磚和二氧化硫氣體；所制得的二氧化硫經(jīng)氧化和吸收即得硫酸。
[0008]所述發(fā)酵后的稻殼是指:先將稻殼粉碎，在30~80°C條件下發(fā)酵24~48h，即得到發(fā)酵后的稻殼。
[0009]所述結(jié)合劑為硅酸鈉、磷酸二氫鋁、糊精、羧甲基纖維素鈉中的一種。
[0010]由于采用上述技術(shù)方案，本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下優(yōu)點(diǎn)和積極效果:
(O由于本發(fā)明采用的還原劑為農(nóng)業(yè)廢棄物稻殼，來源廣泛和成本低廉，故本發(fā)明生產(chǎn)成本低。
[0011](2)由于本發(fā)明采用的還原劑稻殼含有豐富量的纖維素和二氧化硅，經(jīng)還原氣氛燃燒時(shí)，稻殼中的有機(jī)成分(如纖維素、木質(zhì)素)可裂解出CO等還原性氣體，不僅能增大催化分解磷石膏的孔隙率，提高比表面積，而且為體系提供還原氣氛，促進(jìn)催化分解反應(yīng)的進(jìn)行，可降低反應(yīng)溫度、減少能耗；其次，稻殼熱解后原位生成孔結(jié)構(gòu)更為發(fā)達(dá)、比表面積更大的炭化稻殼，其成分主要為多孔二氧化硅和多孔活性炭，多孔活性炭可作為催化分解磷石膏的還原劑，而多孔二氧化硅可作為催化分解磷石膏的有效催化劑，實(shí)現(xiàn)還原催化一體化，能進(jìn)一步降低磷石膏分解溫度、減少能耗。此外，二氧化硅作為分解磷石膏的催化劑，還可有效降低二氧化硫生成溫度，提高硫轉(zhuǎn)化率，硫的轉(zhuǎn)化率為75~85wt%。故本發(fā)明能耗小和硫轉(zhuǎn)化率高。
[0012](3)本發(fā)明采用一步法分解磷石膏制備硫酸，并在制備硫酸的同時(shí)原位燒成制備輕質(zhì)硅鈣磚，有效實(shí)現(xiàn)在生產(chǎn)硫酸的同時(shí)對(duì)反應(yīng)尾渣進(jìn)行高附加值利用，所制備的輕質(zhì)硅鈣磚的體積密度為0.5-1.2g/cm3，導(dǎo)熱系數(shù)為0.3-0.6 ff/m.K，耐壓強(qiáng)度為3.5-8.0MPa0
[0013]因此，本發(fā)明生產(chǎn)成本低、能耗小和硫轉(zhuǎn)化率高，分解磷石膏制備硫酸的同時(shí)能高效利用其尾渣制備輕質(zhì)硅鈣磚；制備的輕質(zhì)硅鈣磚體積密度小、導(dǎo)熱率低和耐壓強(qiáng)度高。
【具體實(shí)施方式】
[0014]下面結(jié)合【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的描述，并非對(duì)其保護(hù)范圍的限制。
[0015]本【具體實(shí)施方式】所述發(fā)酵后的稻殼是指:先將稻殼粉碎，在30~80°C條件下發(fā)酵24~48h，即得到發(fā)酵后的稻殼。
[0016]
實(shí)施例1
一種分解磷石膏制備輕質(zhì)娃1丐磚和硫酸的方法。以70~80wt%的磷石膏和20~30wt%的發(fā)酵后的稻殼為原料，外加所述原料l~2wt%的結(jié)合劑、所述原料1.0-1.6wt%的珍珠巖和所述原料10~14wt%的水，混合10~15min，制得泥料。將制得的泥料于10~20MPa條件下壓制成型，自然干燥l~3h，在110°C條件下烘烤5~10h，制得預(yù)制體。
[0017]將制得的預(yù)制體在氮?dú)鈿夥蘸?00~900°C條件下進(jìn)行催化分解反應(yīng)，制得輕質(zhì)硅鈣磚和二氧化硫氣體；所制得的二氧化硫經(jīng)氧化和吸收即得硫酸。
[0018]所述結(jié)合劑為硅酸鈉。
[0019]實(shí)施例2
一種分解磷石膏制備輕質(zhì)硅鈣磚和硫酸的方法。本實(shí)施例除結(jié)合劑為磷酸二氫鋁外，其余同實(shí)施例1。
[0020]實(shí)施例3 一種分解磷石膏制備輕質(zhì)硅鈣磚和硫酸的方法。本實(shí)施例除結(jié)合劑為糊精外，其余同實(shí)施例1。
[0021]實(shí)施例4
一種分解磷石膏制備輕質(zhì)硅鈣磚和硫酸的方法。本實(shí)施例除結(jié)合劑為羧甲基纖維素鈉夕卜，其余同實(shí)施例1。
[0022]本實(shí)施例1~4中:磷石膏中硫的轉(zhuǎn)化率為81~85wt% ;所制備的輕質(zhì)硅鈣磚的體積密度為0.5-0.8g/cm3，導(dǎo)熱系數(shù)為0.3-0.4ff/m.K，耐壓強(qiáng)度為3.5-5.0MPa0
[0023]實(shí)施