[发明专利]硫铝酸盐-磷酸钾镁复合凝胶材料和硫磺联产的方法和系统

说明书

本发明公开了硫铝酸盐‑磷酸钾镁复合凝胶材料和硫磺联产的方法和系统，包括如下步骤：将电石渣与脱硫镁渣混合后烘干获得烘干料；将铝灰煅烧，使铝灰中的氮化铝转化为氧化铝，获得煅烧铝灰；将烘干料与煅烧铝灰进行粉磨、均化获得生料混合物，将生料混合物升温至1250～1300℃进行煅烧获得硫铝酸盐‑磷酸钾镁复合胶凝材料熟料和含SO₂烟气；将含SO₂烟气经过催化还原获得硫磺；铝灰、脱硫镁渣、电石渣的质量比为10～15：60～70：20～25。本发明不但可以解决磷酸镁系胶凝材料耐水性差的缺点，还大量了使用工业固废并降低了二氧化碳的过度排放，加剧环境的温室效应，而且可以生产大量的硫磺，降低硫磺的生产成本。

技术领域

本发明涉及化工、建材技术及镁基脱硫渣与铝灰资源综合利用和环境保护治理领域，具体涉及硫铝酸盐-磷酸钾镁复合凝胶材料和硫磺联产的方法和系统。

背景技术

公开该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

随着工业化进程的加速推进，以资源能耗为基础的工业经济发展模式也给生态环境造成了严重的污染与破坏，而在环境保护日趋重要、土地资源日趋紧张的当今社会，推行清洁生产与工业生产实施绿色化已备受各大冶金、化工、电力行业的关注。

脱硫镁渣是工业生产中烟气脱硫产生的副产物，脱硫镁渣的主要矿物为MgSO₃·6H₂O和MgSO₄·7H₂O，并含有少量的氧化钙、二氧化硅、氢氧化镁相，其中亚硫酸镁、硫酸镁、氢氧化镁的总含量在97％左右，CaO和SiO₂的总含量在2％左右，杂质相较少。脱硫镁渣是由轻烧氧化镁制备的浆液送入脱硫塔内，吸收SO₂形成的亚硫酸镁和硫酸镁的颗粒，整体呈现黄白色，有较多孔隙，质地松软，外在水分在15～20％之间。脱硫镁渣呈颗粒、不规则球状，颗粒直径从0.5～5μm不等，主要由氧、镁、硫元素组成，仅含有微量钙、硅元素。

铝灰是在一次和二次铝工业中所产生的一种废弃物，铝灰的主要矿物相为：Al、Al₂O₃、AlN、SiO₂和MgAl₂O₄，同时存有少量的NaCl、KCl矿物相，其中主要成分中Al、Al₂O₃、AlN、和SiO₂总含量约占90％左右，在电解铝过程中会使用NaOH、KOH等碱类进行矿石的溶解，因此在铝灰中也检测出Na、K盐类。铝灰含水量较大时呈松散状态，自然含水率在10％左右，含水时呈黑灰色，烘干失水后的铝灰是深灰色的粉状颗粒物质，表观可见少量的金属铝单质掺杂。在SEM电镜图中可观察到球状颗粒，颗粒细小且均匀，不规则状的层堆形结构，颗粒直径从0.2～200μm之间，安息角在40～45°，具有较强的流动性，可磨性较强，硬度不高。由于成分复杂、处置困难而缺乏高效利用途径，目前多被堆积处理，一方面占用土地，污染土壤，颗粒状的粉尘也对大气造成影响，另一方面也造成了资源的浪费。

电石渣是乙炔、聚氯乙烯等化工行业中电石水解产生的工业废渣，电石渣在长期堆放中的含水率大约在40％左右，湿电石渣颗粒粒径多在10～15mm范围内，且颗粒均匀，密度较轻，具有极强的保水性，经烘干后的电石渣颗粒粒径分布在0.21～240μm。对烘干后的电石渣进行化学成分及矿物组成测试，电石渣的主要矿物为Ca(OH)₂、CaCO₃，同时还含有少量的Al₂O₃、SiO₂、Fe₂O₃、MgO，将电石渣经850℃煅烧后，烧失量约为20％，剩余CaO的质量约为94％。