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工业废渣堆积咋办?国际领先技术首破石膏制酸瓶颈

 

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工业废渣堆积咋办?国际领先技术首破石膏制酸瓶颈




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  “工业副产石膏化学分解法综合利用工程技术”项目获得2016年山东省科技进步一等奖。

  工业副产石膏是指工业生产中生成的以硫酸钙为主要成分的废渣,仅2015年我国工业副产石膏产生量约1.87亿吨,主要为磷石膏、脱硫石膏、钛石膏及酸性废水处理形成的石膏等。工业副产石膏中杂质含量高且成分复杂,色泽差,受资源化利用技术、经济等条件限制,目前我国综合利用率不足50%,其中磷石膏仅为27%、钛石膏仅为30%。目前我国工业副产石膏累积堆存量已超过5亿吨,占用土地,污染环境,危害极大,是制约我国化工、电力等行业可持续发展的瓶颈问题。

获奖项目第一完成人吕天宝研究员
获奖项目第一完成人吕天宝研究员

  山东鲁北企业集团总公司自1977年一直从事石膏制硫酸联产水泥技术的研究和开发,先后取得利用盐石膏、磷石膏、天然石膏、脱硫石膏、钛石膏化学分解制硫酸与水泥攻关试验的成功。1999年建成“年产15万吨磷铵、副产磷石膏制20万吨硫酸联产30万吨水泥”装置。由于石膏制硫酸与水泥存在投资高、能耗大、操作难、效益差,利用石膏品种单一等缺点,该公司近10余年研发创新,开发适用于多种工业固废石膏化学分解法综合利用新工艺,在年产20万吨磷石膏制硫酸联产30万吨水泥装置上创新技改,生产能力翻一番,总能耗降低50%,建设投资为原技术1/3,在国际上首次实现了多种工业废石膏协同处理生产装置的规模化稳定运行。

  中国工程院李龙土院士认为:“拥有自主知识产权,大规模处理工业副产石膏废渣开辟了一条新路,具有广泛示范和推广作用。整体创新技术处于国际领先水平。对我国资源综合利用、发展循环经济,特别是增强综合国力,具有重要意义。”中国海洋大学杨桂朋教授(国家自然科学杰出青年、长江学者、泰山学者)认为:“创新的化学分解法制硫酸和水泥工艺,在世界上规模最大的磷石膏制酸装置上实现了产业化,解决了工业副产石膏制酸的技术难题,实现了石膏资源化有效利用。拥有自主知识产权的典型循环经济综合利用技术,对提升我国综合科技实力具有重要意义。”

  该项目突破了三大关键技术:

  ――开发了“高饱和比、高硅酸率、微氧化气氛”工艺及自动控制技术,解决了石膏生料在氧化条件下分解不完全易“熔结”,在还原条件下易生成气态升华硫造成管路“堵塞”的难题。使石膏分解过程始终处于稳定的微氧化分解气氛中。消除了系统 “熔结”和“堵塞”,SO2浓度由6%―8%提高到11%―14%。

  ――开发了“一步法联产磷酸和半水石膏”和“石膏生料高温分解控制”新技术;研制了“偏锥喷腾复合预热器”“石膏物理脱水及气流干燥”“生料制备混化机”和“硫酸净化酸洗污水封闭循环”等新装备。实现了酸、水、热平衡,解决了湿法磷酸工艺磷收率低和半水磷酸工艺产生的石膏易硬结、系统无法正常运转的难题,能耗降低,生产清洁化。

  ――开发了两步法中和钛白酸性废水新工艺。解决了钛石膏硫酸钙含量低,铁、钛等杂质含量高,煅烧过程易熔结的难题,实现了高钛铁杂质石膏的化学分解综合利用。

  山东鲁北企业集团总公司董事长、党委书记,项目第一完成人吕天宝研究员介绍:“鲁北建有化学分解法综合利用工程研究中心。该技术产生专著3部,发表论文42篇。项目达到年产40万吨硫酸、60万吨水泥、100万吨磷肥、21万吨钛白粉等联产规模,年资源化100万吨废石膏,实现销售收入3亿元、经济效益0.8亿元,同传统工艺相比可节约硫铁矿40万吨、石灰石50万吨、减排二氧化碳9万吨,避免工业副产石膏堆存占地约170亩,节约石膏倒运管理费3000万元。硫酸产品自用生产磷肥和钛白粉;高强低碱的优质水泥产品畅销山东、河北等地,已应用到黄骅港等国家重点工程。”

  据悉,该项目采用化学法大规模协同处理多种工业废石膏的技术,其余国内外同类装置均因工艺技术及经济等原因先后停产,至今未见工业化生产报道。



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