[发明专利]一种基于酸式氧化的烧结烟气半干法脱硫灰制备硫酸钙晶须的方法

说明书

本发明公开了一种基于酸式氧化的烧结烟气半干法脱硫灰制备硫酸钙晶须的方法，属于脱硫灰资源化应用领域。本发明将助氧剂与水混合得到助氧剂溶液，在向脱硫灰与水的混合液中吹入含氧气体，且将助氧剂溶液均匀的注入脱硫灰混合液底部，助氧剂包括酸性助剂，该酸性助剂的pKa₁酸度系数介于亚硫酸与硫酸的pKa₁酸度系数之间，将氧化后的脱硫灰调浆乳化得到浆料，并将浆料通过水热反应制备得到硫酸钙晶须。本发明通过改变了脱硫灰氧化过程中的反应界面对脱硫灰的充分氧化改性，提高了硫酸钙的纯度，制备的硫酸钙晶须的强度的理论强度达到0.02E‑0.05E，表面光洁度较高，大大提高了硫酸钙晶须的性能。

技术领域

本发明涉及脱硫灰资源化应用领域，更具体地说，涉及一种基于酸式氧化的烧结烟气半干法脱硫灰制备硫酸钙晶须的方法。

背景技术

2016年全球粗钢总产量高达16.285亿吨，同比增长0.8％；其中我国粗钢产量为8.084亿吨(占全球粗钢产量的49.6％)，同比仍增长1.2％。烧结工序作为现代钢铁生产流程中重要环节，也是钢铁工业主要的污染物排放源，其中钢铁工业70％以上的SO₂来自烧结工序。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，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，国内外只有少部分脱硫灰得到利用，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大量土地。

随着我国环境保护意识的加强，烧结矿烟气脱硫灰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灰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灰综合利用方面进行了大量的研究，如利用烧结烟气脱硫灰制备硫酸、水泥缓凝剂、石膏建筑材料和硫酸钙晶须等。其中，采用烧结烟气脱硫灰制备硫酸钙晶须具有较高的附加值，硫酸钙晶须是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。以脱硫石膏为原料制备硫酸钙晶须不仅可以减少脱硫石膏对环境的污染，还可以节约天然石膏资源，并且为脱硫石膏的高附加值利用开辟了新途径，但是现有的脱硫灰制备硫酸钙晶须的方法尚不完善，使得硫酸钙晶须的质量较差，严重限制了脱硫灰的高效资源化应用。

经专利检索，东北大学的史培阳也进行了先关研究，并申请了相关专利，利用烧结矿烟气脱硫副产物制备硫酸钙晶须的方法(申请号：201010545829.1；申请日：2010.11.16)和利用烟气脱硫石膏制备硫酸钙晶须的方法(申请号：200810011193.5；申请日：2008.04.25)，该方法为脱硫灰的资源化应用提供了一种途径。此外，一种利用半干法脱硫灰和废酸制备石膏晶须的工艺及装置(申请号：201210405335.2，申请日：2012.10.22)，实现了脱硫灰的资源化应用。但是，现有的方法生产得到的硫酸钙晶须质量较差，限制了脱硫灰的高附加值应用。此外，申请人在此之前经过长时间的探索，已经取得了一系列突破性的进展，申请了发明专利一种利用烧结烟气脱硫副产物制备硫酸钙晶须的方法(申请号：2016110682877)，该方法对脱硫灰的改性具有显著的作用；再此之后，发明再此打破原有的技术思路，重新构建了全新的脱硫灰处理方法，并基于助氧剂氧化的基础上制备硫酸钙晶须，促进了脱硫灰的资源化应用。

发明内容

1.发明要解决的技术问题