[发明专利]利用烧结矿烟气脱硫副产物制备硫酸钙晶须的方法

说明书

技术领域

本发明属于环保技术领域，涉及烟气治理及固体废物处理技术，具体涉及利用烧结矿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灰，目前，国内外只有少部分脱硫灰得到利用，并且在有些脱硫灰中含有一定的氯离子，使其应用受到一定限制，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土地。

烧结矿烟气脱硫副产物呈细颗粒状，按质量百分比脱硫灰主要化学成分：CaO为30%～33.5%、SiO₂为0.5％～4％、Al₂O₃为0.5％～3％、其中亚硫酸钙中的亚硫酸根以SO₂计为20％～33％、Fe₂O₃为0.2％～1.5％、MgO为0.5～1％、挥发份10％～20％，含水量为8％～15％。平均粒径约4～20μm，颜色呈自色或白灰色，其中二水亚硫酸钙含量最高，一般都在60%以上，含游离水一般在8％～15％，其中还含有碳灰、碳酸钙、硫酸钙以及氯化物组成的可溶性盐等杂质。

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，如利用烧结矿烟气脱硫副产物制备硫酸、水泥缓凝剂、石膏建筑材料等。

硫酸钙晶须是在可控制条件下，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。

发明内容

针对目前烧结矿烟气脱硫副产物利用存在的问题，本发明提供一种利用烧结矿烟气脱硫副产物制备硫酸钙晶须的方法，达到减轻固体废物对环境的污染及合理利用脱硫副产物的目的。

本发明方法的工艺步骤如下：

（1）调浆

按固液体积比1：（4～20）的比例，将烧结矿烟气脱硫副产物与水混合，得到悬浮液。

（2）高温氧化

向步骤（1）制得的悬浮液中加入氧化剂和抑制剂，调节pH值为2～10，搅拌，搅拌转速控制为40转/分钟～150转/分钟，在温度为110℃～300℃、压力为0.2～10MPa的条件下，保温40min～500min，进行氧化反应。

采用的氧化剂为氧气、次氯酸钠、次氯酸钾、氯酸钾、氯酸钠、过硫酸铵、次氯酸钙或氯酸钙；采用的抑制剂为磷酸钠、硝酸、磷酸镁、氯化镁、磷酸或硫酸，其中硝酸的质量浓度为0.05%~3%，硫酸的质量浓度为0.05%~3%；按质量百分比，氧化剂的加入量为悬浮液质量的0.5%～10%，抑制剂的用量为悬浮液质量的0.5%～10%。

（3）过滤和洗涤

对高温氧化后的物料进行真空吸滤、离心过滤或板框压滤，用水洗涤滤饼。

（4）干燥

将洗涤后的物料在温度为80℃～600℃的条件下干燥，保温10min～120min，获得未改性的硫酸钙晶须。

（5）涂饰

向未改性的硫酸钙晶须中加入涂饰剂，在常温下反应1~10分钟后，过滤、干燥，获得硫酸钙晶须产品。过滤采用真空吸滤、离心过滤或板框压滤的方法；干燥温度为80℃～600℃的条件下，时间10min～120min。

涂饰剂为硬脂酸、钛酸酯、正硅酸乙酯、聚乙烯醇或磷酸酯的乙醇溶液，溶液的质量浓度为1%~5%，涂饰剂用量为未改性的硫酸钙晶须质量的0.5%~5%，最终获得改性的硫酸钙晶须产品，改性后硫酸钙晶须产品和树脂、橡胶、塑料等有机高分子化合物具有良好的相容性。