技术前沿

技术前沿

低温法工业废弃石膏制硫酸技术取得新突破

我国硫资源短缺,制硫酸所需的硫磺很多都要从国外进口。但是国内工业废弃石膏来源广,不仅矿藏储量大,并且磷化工、氟化工、钛化工以及电厂烟气脱硫都产生很多废石膏,倘若工业废弃石膏不能得到很好的处理,不仅会给企业造成大量的经济损失,同时也会危及国家的农业安全。这些工业废弃石膏如能用来生产硫酸,将实现工业废弃物转化为高附加值产品的循环经济发展模式,不仅可解决国内硫资源短缺的矛盾,而且对降低企业的产品成本及消除环境污染都有重要意义。国内近年来在这方面开展了大量的研究工作,并取得了可喜的进展。

四川宏达股份有限公司承担的国家“863”计划项目——硫磺分解磷石膏制硫酸技术的研究与开发,由四川大学提供技术支撑,郑州大学、昆明理工大学、西南科技大学参与研究,目前已经完成了重大工艺设备核心技术试验研究,掌握了产业化关键技术,各项工艺指标和产品质量达到了预定要求。计划在2014年7月建成投运1万吨/年磷石膏制酸工业试验示范装置。中化重庆涪陵化工有限公司正在开展磷石膏制硫酸铵联产碳酸钙、磷石膏制硫酸钾等技术研发,各项实验均在稳步推进。

国内外硫磺制酸、硫铁矿制酸、冶炼烟气及磷石膏制酸,通常采用先制得二氧化硫,通过矾触媒催化剂转化为三氧化硫,再制取硫酸的工艺路线。由硫磺或硫铁矿制二氧化硫较容易,但由磷石膏制二氧化硫非常因难,需经脱磷、脱氟、干燥,掺入焦炭,预热到700-800℃后再进回转炉,并且要在1400℃以上的高温下才能制得二氧化硫。因此,磷石膏按照硫磺或硫铁矿的工艺路线来制硫酸既不合理也不经济。由于传统的石膏制硫酸工艺复杂,所需投资很大,耗能很高,工艺过程中产生严重的二次污染,—直难以推广使用。如何充分合理地利用国内工业废弃石膏资源,生产出低能耗、低成本、投资少、无环境污染的高品质硫酸,已成为业界人士关注的焦点。

我国目前早已完成磷石膏高温分化生产硫酸及水泥的工业化应用,但高温法所需投资大,能耗高,生产成本也高,推广应用较为困难。石膏制硫酸的首要瓶颈是能耗高,必须在降低能耗上狠下功夫。2008年,南昌凡捷科技有限公司开发出石膏转化分解法制硫酸技术,转化法分化温度为800℃左右,比高温法的分化温度下降了近600℃,产品成本及能耗都大幅下降。但因为当年硫酸报价骤降,且作为原料的二氧化碳来源不易,使得该技术难以投入工业化生产应用。

2014年4月8日,南昌凡捷科技有限公司宣布,一种流程短、能耗低、成本低的新型低温法石膏制硫酸技术工业性试验已经获得成功。目前开发出的这种新技术不耗费二氧化碳,不再受有无二氧化碳原料来源的制约。新技术以磷石膏、硫石膏、氟石膏等工业废弃石膏为原料,不需矾触媒,石膏分解得到三氧化硫,同时副产氧化钙。应用该技术分解石膏所需温度不到300℃,比该公司之前研制的转化分解法还低500℃,比传统磷石膏制硫酸工艺低1000℃以上,具有分解速度快、无转化工序、流程短、投资省、产品成本低等特点。

该技术所得的副产氧化钙比由碳酸钙烧制的氧化钙(生石灰)生产成本更低,可用作建材也可作为水泥熟料。特别是用硫石膏、氟石膏采用该技术所得氧化钙的白度较好;磷石膏得到的氧化钙白度稍差,但如果事先将磷石膏中的硫酸钙与杂质分离,就能得到高纯氧化钙、硫酸以及富含稀土金属的黑渣,经济效益明显。

该技术以工业废弃石膏为原料,直接分化放出三氧化硫气体,经吸收后制成合格的浓硫酸,标志着我国低温法石膏制硫酸技术领域又获得新突破。新工艺反应温度低、能耗少、工艺流程简短、投资省、容易实施,能使工业废弃石膏的硫资源得到有效循环利用,全流程没有“三废”产生和排出,是无污染的绿色工艺。如果该技术能成功实现工业化应用,对于解决工业废弃石膏的资源化综合利用,发展高品质、系列化、多品种、精细化、高附加值的副产品,进一步优化企业的产业结构、大幅度提升企业竞争力,实现经济效益、社会效益、环境效益的有机统一将发挥重要的作用。

(张德)