[发明专利]火力煤电厂烟气脱硫石膏废渣的分离回收利用方法有效
| 申请号： | 201410430509.X | 申请日： | 2014-08-23 |
| 公开（公告）号： | CN104211104B | 公开（公告）日： | 2018-11-23 |
| 发明（设计）人： | 耿兆翔 | 申请（专利权）人： | 耿兆翔 |
| 主分类号： | C01F11/46 | 分类号： | C01F11/46;C01B33/32;C01B33/12;C01D5/06 |
| 代理公司： | 暂无信息 | 代理人： | 暂无信息 |
| 地址： | 238000 安徽省*** | 国省代码： | 安徽;34 |
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| 摘要： | |||
| 搜索关键词： | 火力 电厂 烟气 脱硫 石膏 废渣 分离 回收 利用 方法 | ||
1.火力煤电厂烟气脱硫石膏废渣的分离回收利用方法，其特征主要在于：
火力煤电厂烟气脱硫石膏废渣的分离回收：
一、 向上述废渣加入50％以下的稀硫酸，搅拌反应，反应式：
CaSO3+H2SO4＝CaSO4+SO2+H2O；
MgCO3+H2SO4＝MaSO4+CO2↑+H2O；
CaCO3+H2SO4＝CaSO4+CO2+H2O；
Fe2O3+3H2SO4＝Fe2(SO4)3+3H2O；
Al2O3+H2O→Al(OH)3；
2Al(OH)3+3H2SO4＝Al2(SO4)3+6H2O；
Na2O+H2O＝2NaOH；
K2O+H2O＝2KOH；
2NaOH+H2SO4＝Na2SO4+2H2O；
2KOH+H2SO4＝K2SO4+2H2O；
二、向上述(一)的生成物加入适量的水洗涤废渣，得到CaSO4·2H2O和SiO2废渣及H2SO3、MgSO4、Fe2(SO4)3、Al2(SO4)3、Na2SO4、K2SO4水溶液；
三、将上述(二)的CaSO4·2H2O、SiO2废渣进行处理：
(1)常温下，向石膏CaSO4·2H2O和SiO2废渣中加入足量的NaOH或KOH水溶液，使SiO2生成Na2SiO3或K2SiO3水溶液；将SiO2转化成水溶性物质；CaSO4与NaOH或KOH的反应是可逆反应，可以不考虑；
SiO2+2NaOH＝Na2SiO3+H2O；
SiO2+2KOH＝K2SiO3+H2O；
CaSO4+2NaOH＝Na2SO4+Ca(OH)2，可逆反应；
CaSO4+2KOH＝K2SO4+Ca(OH)2，可逆反应；
(2)将上述(1)的生成物沉淀或过滤，分离回收石膏CaSO4·2H2O，使上述可逆反应向反方向移动，并得到Na2SiO3或K2SiO3水溶液；
(3)向上述(2)的Na2SiO3水溶液或K2SiO3水溶液中加入适量的H2SO4；充分搅拌反应：
使Na2SiO3生成Na2SO4和正硅酸沉淀，或使K2SiO3生成K2SO4和正硅酸沉淀；回收正硅酸即原硅酸；Na2SiO3或K2SiO3含量可通过实验室检测，并据此计算H2SO4的加入反应量；
(4)将上述(3)的硫酸钠Na2SO4水溶液或硫酸钾K2SO4水溶液真空浓缩干燥，得到硫酸钠Na2SO4或硫酸钾K2SO4；
四、向上述(二)的H2SO3、MgSO4、Fe2(SO4)3、Al2(SO4)3、Na2SO4、K2SO4水溶液中加入足量的Ca(OH)2反应，搅拌反应，反应式：
H2SO3+Ca(OH)2＝CaSO3+2H2O；
MgSO4+Ca(OH)2＝CaSO4↓+Mg(OH)2↓；
Fe2(SO4)3+3Ca(OH)2＝3CaSO4↓+2Fe(OH)3↓；
Al2(SO4)3+3Ca(OH)2＝3CaSO4↓+2Al(OH)3↓；
Na2SO4+Ca(OH)2＝CaSO4↓+2NaOH可逆反应；
K2SO4+Ca(OH)2＝CaSO4↓+2KOH可逆反应；
五、将上述(四)的生成物沉淀或过滤，分离CaSO3·1/2H2O和CaSO4·2H2O，使上述可逆反应向正方向移动，将Na2SO4或K2SO4完全转化成石膏CaSO4·2H2O；并得到Mg(OH)2、Fe(OH)3、Al(OH)3的水相悬浮液；因CaSO3·1/2H2O数量少，可输入O2或空气，加热氧化得到CaSO4·2H2O；回收石膏CaSO4·2H2O；
CaSO3·1/2H2O+1/2O2+H2O→CaSO4·2H2O；
六、将上述(五)的Mg(OH)2、Fe(OH)3、Al(OH)3的水相悬浮液过滤或沉淀，分离回收Mg(OH)2、Fe(OH)3、Al(OH)3；含NaOH和少量KOH 的水溶液在下述(八)中循环利用；
七、向上述(六)的Mg(OH)2、Fe(OH)3、Al(OH)3中加入适量的水和CO2或空气，搅拌反应，使Mg(OH)2与CO2充分反应，沉淀分离回收碱式碳酸镁或碳酸镁；
八、再向上述(七)的Fe(OH)3、Al(OH)3水相悬浮液中加入NaOH/KOH，充分搅拌反应，使Al(OH)3生成铝酸钠或铝酸钾及水的水溶液，沉淀分离回收Fe(OH)3，并得铝酸钠或铝酸钾水溶液，再将铝酸钠或铝酸钾水溶液真空浓缩干燥，得到铝酸钠或铝酸钾；或利用Fe(OH)3、Al(OH)3在水中沉降速度的明显的和较大的差异，Fe(OH)3沉降速度快，Al(OH)3的沉降比Fe(OH)3要缓慢和落后5-10分钟，这就可以分离先沉淀的Fe(OH)3，过滤Fe(OH)3，再沉淀或过滤Al(OH)3，回收Al(OH)3，水循环利用。
2.如权利要求1所述的火力煤电厂烟气脱硫石膏废渣的分离回收利用方法，石膏CaSO4·2H2O和SiO2废渣也可以按以下方法分离回收：
(1)在常温下，向CaSO4·2H2O、SiO2混合废渣中，加入相当于CaSO4·2H2O被完全反应并稍微过量的浓硫酸H2SO4和SO3，搅拌反应；转速50转/分-150转/分；可适当加热至40℃-50℃，以加快反应速度；反应时间8小时-24小时，主要反应：
CaSO4+浓H2SO4＝Ca(HSO4)2；
浓硫酸H2SO4吸收CaSO4·2H2O中的结晶水，SO3吸收浓硫酸H2SO4中的水而呈放热反应，这既节约了能源，也加快了反应速度；H2SO4与SO3的摩尔数比为1∶1.5-2.0，或H2SO4与SO3的质量比为49∶60-80；所加入的浓硫酸的浓度应在98％以上，使反应更加迅速和彻底；反应中，应将反应釜密封；
(2)将上述(1)中的生成物Ca(HSO4)2、SiO2分次加入质量比20％-30％的相对于反应物硫酸氢钙Ca(HSO4)2、二氧化硅SiO2配比稍微过量的NaOH或KOH水溶液，搅拌反应；搅拌速度500转/分-800转/分，以避免Ca(OH)2对反应的阻隔作用，反应式：
Ca(HSO4)2+4NaOH＝2Na2SO4+Ca(OH)2↓+2H2O；
反应时间1小时-8小时；
或，Ca(HSO4)2+4KOH＝2K2SO4+Ca(OH)2↓+2H2O；
反应时间1小时-8小时；
SiO2+2NaOH＝Na2SiO3+H2O；
或，SiO2+2KOH＝K2SiO3+H2O；
此步反应生成物温度可高达90℃-100℃或100℃以上；
(3)将上述(2)的生成物沉淀或过滤，得Ca(OH)2沉淀物及硫酸钠Na2SO4、Na2SiO3水溶液或硫酸钾K2SO4、K2SiO3水溶液；
(4)向上述(3)的硫酸钠Na2SO4及Na2SiO3水溶液或硫酸钾K2SO4及K2SiO3水溶液中加入适量的H2SO4；充分搅拌反应：
使Na2SiO3生成Na2SO4和正硅酸沉淀，或使K2SiO3生成K2SO4和正硅酸沉淀；回收正硅酸即原硅酸；Na2SiO3或K2SiO3含量可通过实验室检测，并据此计算H2SO4的加入反应量；
(5)将上述(4)的硫酸钠Na2SO4水溶液或硫酸钾K2SO4水溶液真空浓缩干燥，得到硫酸钠Na2SO4或硫酸钾K2SO4。
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