[发明专利]多种工业废渣石膏为原料制备硫酸钙晶须的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种利用工业废渣石膏制备硫酸钙晶须的方法，属于资源循环利用和无机填料制备技术领域。

背景技术

工业废渣石膏是工业生产中由化学反应生成的以硫酸钙为主要成分的工业副产物。在磷素化学肥料和复合肥料、各类添加剂的生产过程中会产生磷石膏、大型燃煤设施采用石灰湿法脱硫产生的脱硫石膏、发酵法制柠檬酸的过程中产生柠檬酸石膏、用硫酸分解萤石制氟化氢的过程中产生的氟石膏、以及其它各化工生产中产生的盐石膏等均为废渣的主要品种。2010年我国各类工业废渣石膏的排放总量已突破1亿吨，其中磷石膏、脱硫石膏和氟石膏的排放量居世界第一。如果不能很好处置和利用，不仅要占用大量土地，而且对生态环境产生严重的危害。大量堆积的工业废渣石膏如何处置和资源化利用已经成了我国乃至世界范围内的一个迫在眉睫的问题。因此，开发先进适用资源化创新技术，实现大宗工业废渣石膏的综合利用，已成为我国发展循环经济，建设资源节约型、环境友好型社会的重要任务之一。

我国是世界上 SO₂排放量最大的国家。SO₂污染已使我国 1/3的国土出现酸雨，是世界三大酸雨区之一。SO₂排放主要来自煤炭的大量燃烧。我国煤炭生产和消费占能源总量的 75%，其中煤电占 41%。燃煤电厂 SO₂排放量已占全国排放总量的47%以上。控制燃煤电厂 SO₂ 排放，是我国大气污染防治的迫切任务。《中华人民共和国国民经济和社会发展第十一个五年规划纲要》指出到 2010 年,全社会 S--O₂排放量要从 2005 年的 2549 万吨减少到 2295 万吨。其中,燃煤电厂 SO₂排放总量必须控制在 951.7 万吨以下,比 2005 年降低近 30%。燃煤电厂 SO₂治理和减排工作面临着严峻的形势。目前，石灰石/石灰石湿法脱硫技术是世界范围内燃煤电厂应用最广泛的一项脱硫技术，具有脱硫效率高、技术成熟、运转可靠性好、对煤种变化的适应性强、吸收剂资源丰富、价格便宜、技术进步快、处理烟气量大、脱硫副产物便于综合利用等优点，目前其国内市场的占有率已超过 80%。石灰石/石灰湿法烟气脱硫过程中产生大量的以亚硫酸钙为主的固体残渣。因亚硫酸钙不稳定，在空气中或采用强制氧化剂时易被氧化成硫酸钙。因其结晶形式形同石膏，即烟气工业废渣石膏。在装备脱硫装置的电厂，烟气工业废渣石膏日益增多，面临二次污染和昂贵的回填处理费用，使研究综合利用脱硫残渣成为当务之急。

磷石膏是硫酸萃取磷矿制磷酸的副产物 ，生产1吨磷酸（以100%P₂O₅计）副产磷石膏约5吨。磷石膏呈酸性,主要成分与天然石膏一样，主要由CaSO₄.2H₂O,组成，并含有少量的氟化合物、酸不溶物、磷酸残液等杂质。我国磷矿中重金属和放射性元素含量很少，因此，磷石膏中重金属和放射性物质很低。磷矿中重金属含量比美国佛罗里达、摩洛哥、约旦等磷矿低7-10倍。我国磷石膏的排放量随着高浓度磷复肥产量的提高而大幅度增加，环保压力也越来越大。2000年副产约1100万吨，2007年排放量超过了4000万吨。一些重点磷肥企业的排放量都在100万吨/年以上，瓮福、开磷、云南三环、富瑞等企业超过了300万吨/年。预计到2010年，全行业副产磷石膏约5000万吨/年。堆存这些磷石膏不仅占用大量土地，而且易造成环境污染，越来越受到环保部门的关注。特别是江、河、湖、海沿岸，旅游点等环境敏感地区的企业，环保压力越来越大。

氟石膏是氢氟酸生产过程中的副产品，是由硫酸与萤石反应产出的以含硫酸钙为主的废渣，主要产自无机氟化物和有机氟化物生产厂及其他氢氟酸生产厂，产量相当可观，每生产1t氢氟酸约产氟石膏3.6t左右。目前，国内年产出量达100多万吨。新排出的氟石膏主要成分是无水硫酸钙，难溶于水，水化速度极慢，不能直接作胶凝材料使用。大量的氟石膏仍需建堆场处理，不但浪费大量的人力和物力，而且，对环境亦造成了较大的污染。