[发明专利]利用工业副产石膏制备陶瓷并副产富氧化硫气体的方法

说明书

本发明提供一种利用工业副产石膏制备陶瓷并副产富氧化硫气体的方法，属于固废资源综合利用的技术领域。所述方法是将工业副产石膏作为主要陶瓷原料，与其它陶瓷原料和还原剂混合，按照传统陶瓷制备工艺，将原料烧制成陶瓷产品；其中：在空气状态下，通过还原剂调整和氧化钙、氧化铁、氧化钠、氧化钾等溶剂元素调整，在烧成过程中，先在分解温度实现工业副产石膏的还原分解释放出氧化硫气体，而剩余的氧化钙组分同时与其它陶瓷原料反应，在高于分解温度10‑50℃的烧成温度下实现陶瓷矿相和陶瓷产品的烧成，同时产出富氧化硫气体。本发明克服了传统陶瓷中不能掺入高氧化硫成分原料以及工业副产石膏分解率不高或提高分解率需要较高能耗的难题。

技术领域

本发明涉及利用工业副产石膏制备陶瓷并副产富氧化硫气体的方法，属于固废资源综合利用的技术领域。

背景技术

我国每年产生大量的工业副产石膏，包括电厂脱硫石膏、磷化工厂磷石膏、钢铁厂烧结脱硫石膏、钛白粉副产石膏、各类盐石膏、以及电解锰渣、硫酸酸洗污泥等其它含氧化硫的固废。仅中国建筑材料联合会石膏分会的统计数据显示，截止至2013年底，脱硫石膏累计堆存量约为1.3亿吨。而绝大部分含氧化硫的工业副产石膏等固废难以绿色环保的有效利用，只能大量堆存，从而引发严重的环境和安全隐患。

目前，工业副产石膏主要应用于农业、水泥和建筑方面。虽然大宗量利用这些含硫固废的方法主要有生产石膏砌块、石膏板、建筑石膏、粉刷石膏和纸面石膏板等，但是工业副产石膏生产的石膏板、砖、砌块的产品质量并不稳定，且强度低，耐水性差，更主要的是其市场需求量小，经济附加值低，难以消纳如此大量的工业副产石膏。

此外，利用石膏制备硫酸联产水泥是另一个研究热点。水泥和混凝土是现今最大的人工制备材料，市场需求量大。磷石膏制硫酸并联产水泥技术起源于波兰、德国。国内化工企业等将盐石膏或磷石膏等副产石膏与焦炭、黏土等辅料配置成生料，然后送入回转窑内制备水泥熟料，一方面水泥熟料会受到影响，另一方面，水泥烧成温度高达1300-1450℃，不仅热耗高和所需气体量大，而且结果尾气中S0₂浓度低，加之尾气中粉尘含量高，故而硫酸的生产、净化、干燥、转化、吸收等制酸工艺过程复杂，设备投资大、制酸成本高，不利于工业大规模生产。

目前的新的研究包括将重点放在利用工业副产石膏制备硫酸方面。如专利(申请号为：200910216326.7)公开用硫磺还原分解石膏制备硫化钙；专利(申请号：201210042150.x)还公开一种硫铁矿还原分解石膏制备硫酸的方法，但需要在惰性、弱氧化性或者还原气氛下制备，石膏分解后剩余的产物为氧化钙。

上述这些技术在制备过程中生产条件难以控制，反应温度高，更为重要的是，硫化钙和氧化钙等附加值低，经济性差。

由此可见，对工业副产石膏的绿色环保高效经济处理，需要寻求能耗低、产品附加值高、能够大宗量消纳以及处理后的产物能够得到有效利用的新技术。

众所周知，在陶瓷领域的脱硫石膏的相关应用较少。其中：虽然华南理工大学博士论文“利用石膏废料制备钙长石/莫来石相陶瓷的研究”以高岭石、石英和脱硫石膏为原料制备钙长石/莫来石相陶瓷，探究脱硫石膏掺量及烧结温度对陶瓷样品的力学性能及微观形貌的影响，但是结果表明，在脱硫石膏掺入量仅为5％，对脱硫石膏的利用率低。

从目前的市场来看，建筑领域的陶瓷材料才是另一个大宗消纳固废的途径；仅建筑陶瓷砖的市场就达到3亿吨左右，此外还有大量烧结砖瓦、烧结陶粒等广阔的市场渠道。

然而，现有陶瓷制备过程不能掺入氧化硫组分含量过高的原料，一方面在于氧化硫气体容易导致产品出现气孔、色斑、鼓泡等缺陷，另一方面使得脱硫成本增加。