[发明专利]一种硫化氢尾气分解磷石膏制取硫化钙的方法

说明书

技术领域

本发明公开一种硫化氢尾气分解磷石膏制取硫化钙的方法，磷化工处理技术领域，即磷石膏资源化领域。

背景技术

磷石膏是磷酸生产过程中产生的工业固体废弃物，其主要成分是CaSO₄·2H₂O。随着磷化工的快速发展，磷石膏的产生量急剧增加，每生产1t磷酸约排放5t磷石膏，全世界每年排放的磷石膏达1．5亿t以上，国内每年磷石膏排放量接近5000万t，仅云南省就达1000万t/a，中国作为世界第一大磷肥生产国，同时也是第一大磷石膏副产国。在湿法生产磷酸中，每生产1t磷酸消耗硫酸2.5-2.8t，产生5t磷石膏。磷石膏堆放占用大量土地，经雨水浸泡后，其中的可溶性P₂O₅和氟化物等有害成分通过水体向周围环境扩散渗透，对土壤、水、大气造成严重污染，磷石膏的堆积给环境带来了很大的压力。因此，磷石膏的处理与资源化问题极为迫切。目前，磷石膏无害化处理及综合利用成为固体废弃物处理处置与资源化领域的研究热点，也是磷化工持续发展的迫切需要。

现有技术研究了一些磷石膏综合利用的方法，磷石膏制备硫化钙其中之一，硫化钙用途广泛，可用于制备硫脲、硫化碱、硫磺、硫酸等化工产品，可以做磷光体，发光材料，也可用于医药、环保、重金属处理等工业中。所以用磷石膏为原料制备硫化钙是充分利用固体废物磷石膏中的钙、硫资源的一个出路。用磷石膏生产硫化钙，不但可以大规模消耗磷石膏以减缓磷化工业的压力及减轻磷石膏对生态环境的影响，而且能产生很高的经济经济效益。

硫化氢（H2S）是一种无色有臭鸡蛋气味的有毒气体，对环境污染极为严重。在天然气脱硫、甲醇装置再生气脱硫、以渣油为原料生产合成氨、以硫化钡为原料用碳化法生产碳酸钡、石油钻井和炼油厂的催化干气脱硫、液态烃脱硫、含硫污水汽提等过程中常常产生一些含硫化氢的酸性气体。处理含硫化氢废气时，在吸收或再生过程中必须转为可以利用的其他化合物，而不至于造成二次污染。目前，工业上普遍采用催化氧化法通过克劳斯装置把硫化氢转化为硫磺。

在本实验课题组中三相流化床中碳酸化磷石膏分解渣的项目中也产生了含硫化氢的尾气，因硫化氢是还原性气体，用其来还原分解磷石膏制取硫化钙，实现以废治废，废物循环利用。直接将H₂S尾气与磷石膏进行反应不能有效的将磷石膏还原为硫化钙，且也没有相应的现有技术公开。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：现有技术中没有将H₂S尾气与磷石膏综合利用的有效方法，且直接用H₂S尾气不能有效的将磷石膏还原为硫化钙。

本发明的目的在于提供一种硫化氢尾气分解磷石膏制取硫化钙的方法，具体包括以下步骤：

（1）磷石膏经自然风干、破碎、研磨、筛分，得到磷石膏粉末；

（2）将步骤（1）得到的磷石膏粉末置于管式炉内，然后通入CO和H₂S尾气，其中CO的气体流速为8-10ml/min，H₂S尾气的流速为72-90ml/min，在800-950℃下反应1-1.5小时得到硫化钙。

优选的，步骤（1）所述磷石膏粉末的粒度为100-120目。

优选的，CO的体积百分比含量≥99.9%，H₂S尾气中H₂S的体积百分比含量≥5%。

本发明反应过程中用烟气分析仪在线连续检测炉气中SO₂体积百分含量，直至反应完全，停止加热还原分解炉，产出SO₂体积百分含量≥10%的炉气，和CaS质量百分含量85%以上的固体产物，炉气经过浓缩可用作二转二吸制硫酸工艺过程中的原料气体，固体产物可用于制备硫脲、硫化碱、硫磺、硫酸等化工产品，也可用于环保、重金属处理等工业中，或进步一提纯制备超纯硫化钙。整个过程中无废物产生，磷石膏分解率≥95%。

本发明所述磷石膏为湿法磷酸工艺所产生固体废弃物，其主要成分如表1所示：

表1：磷石膏原料主要组分的质量百分比

本发明的有益效果：

（1）本发明所述H₂S尾气还原分解磷石膏制备硫化钙的方法，工艺简单易行，做到“以废治废”，废物利用，将H₂S尾气通到分解炉中，一是增强了反应体系中的还原性，二是减少了H₂S尾气的尾气处理；