一种脱硫石膏回收利用的方法与流程

1.本技术涉及固体废弃物回收利用技术领域，尤其涉及一种脱硫石膏回收利用的方法。


背景技术：

2.脱硫石膏是烧结烟气脱硫的副产品，而随着烧结烟气脱硫设备的逐步普及，脱硫石膏产出量日益增加。由于脱硫石膏的主要成分除了caso4·
2h2o之外，还含有caso4·
0.5h2o、ca(oh)2、caco3，但是不同企业、同一企业不同时期的脱硫石膏成分差别很大，因此综合利用存在较大难题。现阶段脱硫石膏在行业内并没有得到有效的再利用，除部分用于水泥缓凝剂或建筑石膏外，大部分仍釆取堆放方式处置，不仅占用大量土地，浪费资源，而且也会对周边环境造成二次污染。
3.虽然目前脱硫石膏可以应用在建材、肥料、化工原料制备中，但是由于脱硫石膏中杂质较多，因此大多需要预处理的方式去除大部分杂质，使得使用场景受限制较大，目前已有将脱硫石膏用于水泥行业中的水泥缓凝剂中，但是目前暂时没有针对脱硫石膏在制备硫铝酸盐水泥方面的应用，因此如何提供一种脱硫石膏回收利用的方法，以实现利用脱硫石膏制备硫铝酸盐水泥，是目前亟需解决的技术问题。


技术实现要素：

4.本技术提供了一种脱硫石膏回收利用的方法，以解决现有技术中脱硫石膏难以用于制备硫铝酸盐水泥的技术问题。
5.第一方面，本技术提供了一种脱硫石膏回收利用的方法，所述方法包括：
6.干燥脱硫石膏，得到脱水脱硫石膏；
7.分别对石灰石、氧化铝收尘粉和所述脱水脱硫石膏进行化学成分分析，得到石灰石成分数据、氧化铝收尘粉成分数据和脱水脱硫石膏成分数据；
8.根据所述石灰石成分数据、所述氧化铝收尘粉成分数据和所述脱水脱硫石膏成分数据，结合硫铝酸盐水泥的理论组成数据，确定所述脱水脱硫石膏、所述石灰石和所述氧化铝收尘粉的质量配比；
9.根据所述质量配比分别加入所述石灰石、所述氧化铝收尘粉和所述脱水脱硫石膏，并混合，后进行煅烧，得到硫铝酸盐水泥产品。
10.可选的，所述质量配比为所述脱水脱硫石膏的质量：所述石灰石的质量：所述氧化铝收尘粉的质量＝9～4:0～3.5:1。
11.可选的，所述干燥包括自然风干、热风干燥和高温烘干。
12.可选的，所述高温烘干的温度为100℃～110℃。
13.可选的，所述根据所述石灰石成分数据、所述氧化铝收尘粉成分数据和所述脱水脱硫石膏成分数据，结合硫铝酸盐水泥的理论组成数据，确定所述脱水脱硫石膏、所述石灰石和所述氧化铝收尘粉的质量配比，包括步骤：
14.分析硫铝酸盐水泥的理论组成，得到cao、al2o3、caso4的配比为3:3:1的理论组成数据；
15.根据所述石灰石成分数据、所述氧化铝收尘粉成分数据、所述脱水脱硫石膏成分数据和所述理论组成数据，得到所述脱水脱硫石膏、所述石灰石和所述氧化铝收尘粉的质量配比。
16.可选的，所述煅烧的温度为1200℃～1400℃。
17.可选的，所述煅烧的温度为1300℃～1400℃。
18.可选的，所述煅烧的时间为1h～4h。
19.可选的，所述脱硫石膏包括烟气脱硫过程产物和/或烟气脱硫最终产物。
20.本技术实施例提供的上述技术方案与现有技术相比具有如下优点：
21.本技术实施例提供的一种脱硫石膏回收利用的方法，利用脱硫石膏、石灰石、氧化铝收尘粉，通过最终硫铝酸盐水泥中成分的理论配比(3cao
·
3al2o3·
caso4)，并结合脱硫石膏、石灰石、氧化铝收尘粉的具体化学成分，从而分别确定脱硫石膏、石灰石、氧化铝收尘粉的加入量，再通过煅烧的方式，可以得到高价值的硫铝酸盐水泥产品，从而实现利用脱硫石膏制备高价值的硫铝酸盐水泥产品。
附图说明
22.此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本技术的实施例，并与说明书一起用于解释本技术的原理。
23.为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
24.图1为本技术实施例提供的脱硫石膏回收利用方法的流程示意图；
25.图2为本技术实施例提供的脱硫石膏回收利用方法的详细流程示意图。
具体实施方式
26.为使本技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
27.除非另有特别说明，本技术中用到的各种原材料、试剂、仪器和设备等，均可通过市场购买得到或者可通过现有方法制备得到。
28.本技术的创造性思维为：
29.目前国内外的脱硫石膏利用如下：
30.1.脱硫石膏在建材方面的应用：
31.主要应用于生产石膏板、石膏砌砖、粉刷石膏等建材，脱硫石膏作为生产建材的原料，具有能耗低、不排放废渣和废水、可回收利用、生产速率快等特点。但由于脱硫石膏品质不稳定，耐水性差，与腻子黏结性不强，含杂质较多，致使脱硫石膏强度低，使用脱硫石膏需要进行预处理。多种原因使脱硫石膏在建材方面的应用受到了限制。
32.2.脱硫石膏在其他方面的应用：
33.用于制取钾肥(k2so4)、制取硫元素、生产cas、制备石膏晶须等。在用于公路的路基填料、加固软土地基等方面也取得了一定的应用成果。另外，脱硫石膏还用于生产充填尾砂胶结剂，用于代替部分或全部水泥，以降低胶结充填采矿法的成本。
34.3.脱硫石膏在水泥行业中的应用：
35.在水泥行业中可以作为水泥缓凝剂，来调节和控制水泥的凝结时间，脱硫石膏中的caso4和铝酸二钙反应生成高硫型水化硫铝酸(3cao
·
al2o3·
3caso4·
31h2o)和低硫型水化硫铝酸钙(3cao
·
al2o3·
caso4·
12h2o)，生成的水化硫铝酸钙是难溶于水的稳定针状晶体，从而延缓了水泥凝结，提高了水泥的早期强度以及平衡各龄期强度。脱硫石膏中的硫酸钙和一些杂质是天然的矿化剂，与复合矿化剂萤石(caf2)共同使用，可以节省能耗，提高水泥的产量和质量。此外，脱硫石膏还被用于生产低碱度水泥，该水泥有碱度低、硬化快、成本低等特点，已被应用于生产玻璃纤维。
36.由于脱硫石膏中含有杂质，水分含量较高，黏性强，容易黏附在生产设备上造成堵塞，且导致运输不便。因此，要实现脱硫石膏在水泥行业中的广泛应用还需要研发利用脱硫石膏生产水泥缓凝剂的新设备、新技术和新工艺。
37.4.国外对脱硫石膏的利用：
38.工业发达国家对so2的排放都有严格的规定，所以其电厂、烧结厂基本都安装了烟气脱硫装置。
39.美国的合成石膏(脱硫石膏)的出售量位居世界前列，其脱硫石膏主要应用于建筑行业，如墙板、水泥渣砖材料和混凝土水泥浆等，但由于美国有丰富便宜的天然石膏资源，该国脱硫石膏应用增长比较缓慢。德国脱硫石膏产量达到5-6mt/a，品质稳定，平均利用率达到97.5％以上，主要用于生产建筑制品和水泥缓凝剂，以及自流平地板和石膏灰。德国几乎所有需要石膏的企业都在使用脱硫石膏，两个主要的石膏制品公司也已将部分生成厂迁至电厂附近，以便于利用大量的脱硫石膏。日本脱硫石膏利用率高，主要是制备纸面石膏板和水泥添加剂，此外还用于生产石膏矿渣板、黏结剂、建筑熟石膏和作为路基、平整土地所需砂土的烟灰材料等。日本重视使用脱硫石膏板作为建筑材料，从而逐渐代替木材。
40.5.硫铝酸盐水泥的优势
41.硫铝酸盐水泥(3cao.3al2o3.caso4)除了具有快硬、早强、低碱度、抗冻、抗渗、耐腐蚀性等优良性能等优点，是机场、港口、码头及冬季施工等工程不可或缺的材料。同时在生产过程中，所需的caco3比普通硅酸盐水泥少，而且在烧结过程中产生的co2也要少；同时，硫铝酸盐水泥熟料要比普通硅酸盐水泥熟料的煅烧温度低约150～200℃左右，这表明生产硫铝酸盐水泥在节省燃料和降低燃料中co2排放量方面优于普通硅酸盐水泥；而且硫铝酸盐水泥熟料更易粉磨，这可节约球磨机的能量消耗。以上优点使得硫铝酸盐水泥与其他水泥品种相比具有较大的竞争优势。
42.但是目前暂时没有针对脱硫石膏在制备硫铝酸盐水泥方面的应用，因此如何提供一种脱硫石膏回收利用的方法，以实现利用脱硫石膏制备硫铝酸盐水泥，是目前亟需解决的技术问题。
43.如图1所示，本技术实施例提供一种脱硫石膏回收利用的方法，所述方法包括：
44.s1.干燥脱硫石膏，得到脱水脱硫石膏；
45.s2.分别对石灰石、氧化铝收尘粉和所述脱水脱硫石膏进行化学成分分析，得到石灰石成分数据、氧化铝收尘粉成分数据和脱水脱硫石膏成分数据；
46.s3.根据所述石灰石成分数据、所述氧化铝收尘粉成分数据和所述脱水脱硫石膏成分数据，结合硫铝酸盐水泥的理论组成数据，确定所述脱水脱硫石膏、所述石灰石和所述氧化铝收尘粉的质量配比；
47.s4.根据所述质量配比分别加入所述石灰石、所述氧化铝收尘粉和所述脱水脱硫石膏，并混合，后进行煅烧，得到硫铝酸盐水泥产品。
48.在一些可选的实施方式中，所述质量配比为所述脱水脱硫石膏的质量：所述石灰石的质量：所述氧化铝收尘粉的质量＝9～4:0～3.5:1。
49.本技术实施例中，控制脱水脱硫石膏、石灰石和氧化铝收尘粉的具体质量之比，可以使得脱水脱硫石膏、石灰石和氧化铝收尘粉中各有效成分之间反应完全，并煅烧充分，形成足够多的硫铝酸盐水泥产品。
50.在一些可选的实施方式中，所述干燥包括自然风干、热风干燥和高温烘干。
51.本技术实施例中，控制干燥的具体种类，通过自然风干、热风干燥和高温烘干的方式，可以使得脱硫石膏内的水分脱除干净，避免残余水分消耗多余的石灰石和氧化铝收尘粉，从而得不到足够多的硫铝酸盐水泥产品。
52.在一些可选的实施方式中，所述高温烘干的温度为100℃～110℃。
53.本技术实施例中，控制高温烘干的具体温度，可以在该温度范围内使得脱硫石膏内的水分脱除干净，可以使得脱水脱硫石膏、石灰石和氧化铝收尘粉中各有效成分之间反应完全，并煅烧充分，形成足够多的硫铝酸盐水泥产品。
54.如图2所示，在一些可选的实施方式中，所述根据所述石灰石成分数据、所述氧化铝收尘粉成分数据和所述脱水脱硫石膏成分数据，结合硫铝酸盐水泥的理论组成数据，确定所述脱水脱硫石膏、所述石灰石和所述氧化铝收尘粉的质量配比，包括步骤：
55.s301.分析硫铝酸盐水泥的理论组成，得到cao、al2o3、caso4的配比为3:3:1的理论组成数据；
56.s302.根据所述石灰石成分数据、所述氧化铝收尘粉成分数据、所述脱水脱硫石膏成分数据和所述理论组成数据，得到所述脱水脱硫石膏、所述石灰石和所述氧化铝收尘粉的质量配比。
57.本技术实施例中，通过按照硫铝酸盐水泥中成分的理论配比3cao：3al2o3：caso4的方式，再结合脱水脱硫石膏成分、石灰石成分和氧化铝收尘粉成分，可以推导出形成硫铝酸盐水泥所需的脱水脱硫石膏、石灰石和氧化铝收尘粉的具体配比，从而可以方便后期加料控制并得到足够多的硫铝酸盐水泥产品。
58.在一些可选的实施方式中，所述煅烧的温度为1200℃～1400℃。
59.在一些可选的实施方式中，所述煅烧的温度为1300℃～1400℃。
60.本技术实施例中，控制煅烧的具体温度，并进一步限定其范围，可以使得脱水脱硫石膏、石灰石和氧化铝收尘粉中各有效成分之间反应完全，得到硫铝酸盐水泥产品。
61.在一些可选的实施方式中，所述煅烧的时间为1h～4h。
62.本技术实施例中，控制煅烧的具体时间，可以使得脱水脱硫石膏、石灰石和氧化铝收尘粉中各有效成分之间反应完全，得到硫铝酸盐水泥产品。
63.在一些可选的实施方式中，所述脱硫石膏包括烟气脱硫过程产物和/或烟气脱硫最终产物。
64.本技术实施例中，控制脱硫石膏的具体来源，可以明确脱硫石膏中大体的成分数据，从而可以进一步简化数据分析过程，缩短工艺时间。
65.下面结合具体的实施例，进一步阐述本技术。应理解，这些实施例仅用于说明本技术而不用于限制本技术的范围。下列实施例中未注明具体条件的实验方法，通常按照国家标准测定。若没有相应的国家标准，则按照通用的国际标准、常规条件、或按照制造厂商所建议的条件进行。
66.实施例1
67.一种脱硫石膏回收利用的方法，包括以下步骤：
68.1、自然干燥脱硫石膏；
69.2、分析脱硫石膏、石灰石、氧化铝收尘粉的化学成分，其中，脱硫石膏：caso4：76％、cao:10.2％；石灰石：cao:54.2％；氧化铝收尘粉:98.6％；
70.3、将脱硫石膏、石灰石、氧化铝收尘粉按照5.2:2:1的比例充分混合；
71.4、将混合好的物料置于高温炉中，在1350℃下煅烧3h；
72.5、分析烧成物料的物相组成：3cao
·
3al2o3·
caso4：95.4％；2cao
·
sio2：3.2％；cao
·
al2o3：1.4％。产品性能满足gb/t 20472-2006《硫铝酸盐水泥》的要求。
73.实施例2
74.一种脱硫石膏回收利用的方法，包括以下步骤：
75.1、在105℃下烘干脱硫石膏；
76.2、分析脱硫石膏、石灰石、氧化铝收尘粉的化学成分，其中，脱硫石膏：caso4：74％、cao:2.2％；石灰石：cao:53.2％；氧化铝收尘粉:98.0％；
77.3、将脱硫石膏、石灰石、氧化铝收尘粉按照5.3:2.5:1的比例充分混合；
78.4、将混合好的物料置于高温炉中，在1300℃下煅烧3h；
79.5、分析烧成物料的物相组成，3cao.3al2o3.caso4：94.9％；2cao.sio2：4.3％；cao.2al2o3：0.8％。产品性能满足gb/t 20472-2006《硫铝酸盐水泥》的要求。
80.实施例3
81.一种脱硫石膏回收利用的方法，包括以下步骤：
82.1、用热空气干燥脱硫石膏；
83.2、分析脱硫石膏、石灰石、氧化铝收尘粉的化学成分，其中，脱硫石膏：caso4：78％；石灰石：cao:54％；氧化铝收尘粉:98.5％；
84.3、将脱硫石膏、石灰石、氧化铝收尘粉按照5:3:1的比例充分混合。
85.4、将混合好的物料置于高温炉中，在1350℃下煅烧2h。
86.5、分析烧成物料的物相组成，3cao.3al2o3.caso4：95.7％；2cao.sio2：2.7％；12cao.7al2o3：1.6％。产品性能满足gb/t 20472-2006《硫铝酸盐水泥》的要求。
87.实施例4
88.一种脱硫石膏回收利用的方法，包括以下步骤：
89.1、自然干燥脱硫石膏；
90.2、分析脱硫石膏、石灰石、氧化铝收尘粉的化学成分，其中，脱硫石膏：caso4：
49％、cao:21.5％；氧化铝收尘粉:96％；
91.3、将脱硫石膏、氧化铝收尘粉按照7.8:1的比例充分混合；
92.4、将混合好的物料置于高温炉中，在1400℃下煅烧2h；
93.5、分析烧成物料的物相组成，3cao.3al2o3.caso4：92.9％；2cao.sio2：5.3％；cao.al2o3：1.8％。产品性能满足gb/t 20472-2006《硫铝酸盐水泥》的要求。
94.实施例5
95.一种脱硫石膏回收利用的方法，包括以下步骤：
96.1、用热空气干燥脱硫石膏；
97.2、分析脱硫石膏、石灰石、氧化铝收尘粉的化学成分，其中，脱硫石膏：caso4：56％、cao:16％；石灰石：cao:53％；氧化铝收尘粉:95％；
98.3、将脱硫石膏、石灰石、氧化铝收尘粉按照6.8:0.9:1的比例充分混合；
99.4、将混合好的物料置于高温炉中，在1350℃下煅烧2h。
100.5、分析烧成物料的物相组成，3cao.3al2o3.caso4：97.1％；2cao.sio2：1.7％；cao.2al2o3：1.2％。产品性能满足gb/t 20472-2006《硫铝酸盐水泥》的要求。
101.本发明实施例中的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：
102.(1)本技术实施例提供的一种脱硫石膏回收利用的方法，利用工业固废脱硫石膏、石灰石、氧化铝收尘粉通过煅烧的方式，可以得到高价值的硫铝酸盐水泥产品，从而实现利用脱硫石膏制备高价值的硫铝酸盐水泥产品。
103.(2)本技术实施例提供的一种脱硫石膏回收利用的方法，其原料价格表如表1所示，按照表1可以生成硫铝酸盐水泥6吨，每一吨的原料成本340～450元；
104.表1原料价格表
[0105][0106]
同时总成本表如表2所示，采用工业固废生产硫铝酸盐水泥的成本为1000元/吨，经济效益显著。
[0107]
表2总成本表
[0108][0109]
本技术的各种实施例可以以一个范围的形式存在；应当理解，以一范围形式的描述仅仅是因为方便及简洁，不应理解为对本技术范围的硬性限制；因此，应当认为所述的范围描述已经具体公开所有可能的子范围以及该范围内的单一数值。例如，应当认为从1到6的范围描述已经具体公开子范围，例如从1到3，从1到4，从1到5，从2到4，从2到6，从3到6等，
以及所述范围内的单一数字，例如1、2、3、4、5及6，此不管范围为何皆适用。另外，每当在本文中指出数值范围，是指包括所指范围内的任何引用的数字(分数或整数)。
[0110]
在本技术中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上”和“下”具体为附图中的图面方向。另外，在本技术说明书的描述中，术语“包括”“包含”等是指“包括但不限于”。在本文中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。在本文中，“和/或”，描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，a和/或b，可以表示：单独存在a，同时存在a和b，单独存在b的情况。其中a，b可以是单数或者复数。在本文中，“至少一个”是指一个或者多个，“多个”是指两个或两个以上。“至少一种”、“以下至少一项(个)”或其类似表达，是指的这些项中的任意组合，包括单项(个)或复数项(个)的任意组合。例如，“a,b,或c中的至少一项(个)”，或，“a,b,和c中的至少一项(个)”，均可以表示：a,b,c,a-b(即a和b),a-c,b-c,或a-b-c，其中a,b,c分别可以是单个，也可以是多个。
[0111]
以上所述仅是本技术的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本技术。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本技术的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本技术将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所申请的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

技术特征：
1.一种脱硫石膏回收利用的方法，其特征在于，所述方法包括：干燥脱硫石膏，得到脱水脱硫石膏；分别对石灰石、氧化铝收尘粉和所述脱水脱硫石膏进行化学成分分析，得到石灰石成分数据、氧化铝收尘粉成分数据和脱水脱硫石膏成分数据；根据所述石灰石成分数据、所述氧化铝收尘粉成分数据和所述脱水脱硫石膏成分数据，结合硫铝酸盐水泥的理论组成数据，确定所述脱水脱硫石膏、所述石灰石和所述氧化铝收尘粉的质量配比；根据所述质量配比分别加入所述石灰石、所述氧化铝收尘粉和所述脱水脱硫石膏，并混合，后进行煅烧，得到硫铝酸盐水泥产品。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述质量配比为所述脱水脱硫石膏的质量：所述石灰石的质量：所述氧化铝收尘粉的质量＝9～4:0～3.5:1。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述干燥包括自然风干、热风干燥和高温烘干。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述高温烘干的温度为100℃～110℃。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述石灰石成分数据、所述氧化铝收尘粉成分数据和所述脱水脱硫石膏成分数据，结合硫铝酸盐水泥的理论组成数据，确定所述脱水脱硫石膏、所述石灰石和所述氧化铝收尘粉的质量配比，包括步骤：分析硫铝酸盐水泥的理论组成，得到cao、al2o3、caso4的配比为3:3:1的理论组成数据；根据所述石灰石成分数据、所述氧化铝收尘粉成分数据、所述脱水脱硫石膏成分数据和所述理论组成数据，得到所述脱水脱硫石膏、所述石灰石和所述氧化铝收尘粉的质量配比。6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述煅烧的温度为1200℃～1400℃。7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述煅烧的温度为1300℃～1400℃。8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述煅烧的时间为1h～4h。9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述脱硫石膏包括烟气脱硫过程产物和/或烟气脱硫最终产物。

技术总结
本申请涉及固体废弃物回收利用技术领域，尤其涉及一种脱硫石膏回收利用的方法；所述方法包括：干燥脱硫石膏，得到脱水脱硫石膏；分别对石灰石、氧化铝收尘粉和脱水脱硫石膏进行化学成分分析，得到石灰石成分数据、氧化铝收尘粉成分数据和脱水脱硫石膏成分数据；根据所得数据，结合硫铝酸盐水泥的理论组成数据，确定脱水脱硫石膏、石灰石和氧化铝收尘粉的质量配比；根据质量配比分别加入石灰石、氧化铝收尘粉和脱水脱硫石膏，并混合，后煅烧，得到硫铝酸盐水泥产品；利用工业固废脱硫石膏、石灰石、氧化铝收尘粉通过煅烧的方式，可以得到高价值的硫铝酸盐水泥产品，从而实现利用脱硫石膏制备高价值的硫铝酸盐水泥产品。高价值的硫铝酸盐水泥产品。高价值的硫铝酸盐水泥产品。


技术研发人员：李波 张树朝 王文广 瞿媛媛 孙改华
受保护的技术使用者：中铝郑州有色金属研究院有限公司
技术研发日：2023.06.26
技术公布日：2023/10/8