“工業(yè)副產(chǎn)石膏化學(xué)分解法綜合利用工程技術(shù)”項(xiàng)目獲得2016年山東省科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)。
獲獎(jiǎng)項(xiàng)目第一完成人呂天寶研究員
工業(yè)副產(chǎn)石膏是指工業(yè)生產(chǎn)中生成的以硫酸鈣為主要成分的廢渣，僅2015年我國(guó)工業(yè)副產(chǎn)石膏產(chǎn)生量約1.87億噸，主要為磷石膏、脫硫石膏、鈦石膏及酸性廢水處理形成的石膏等。工業(yè)副產(chǎn)石膏中雜質(zhì)含量高且成分復(fù)雜，色澤差，受資源化利用技術(shù)、經(jīng)濟(jì)等條件限制，目前我國(guó)綜合利用率不足50%，其中磷石膏僅為27%、鈦石膏僅為30%。目前我國(guó)工業(yè)副產(chǎn)石膏累積堆存量已超過(guò)5億噸，占用土地，污染環(huán)境，危害極大，是制約我國(guó)化工、電力等行業(yè)可持續(xù)發(fā)展的瓶頸問(wèn)題。
山東魯北企業(yè)集團(tuán)總公司自1977年一直從事石膏制硫酸聯(lián)產(chǎn)水泥技術(shù)的研究和開發(fā)，先后取得利用鹽石膏、磷石膏、天然石膏、脫硫石膏、鈦石膏化學(xué)分解制硫酸與水泥攻關(guān)試驗(yàn)的成功。1999年建成“年產(chǎn)15萬(wàn)噸磷銨、副產(chǎn)磷石膏制20萬(wàn)噸硫酸聯(lián)產(chǎn)30萬(wàn)噸水泥”裝置。由于石膏制硫酸與水泥存在投資高、能耗大、操作難、效益差，利用石膏品種單一等缺點(diǎn)，該公司近10余年研發(fā)創(chuàng)新，開發(fā)適用于多種工業(yè)固廢石膏化學(xué)分解法綜合利用新工藝，在年產(chǎn)20萬(wàn)噸磷石膏制硫酸聯(lián)產(chǎn)30萬(wàn)噸水泥裝置上創(chuàng)新技改，生產(chǎn)能力翻一番，總能耗降低50%，建設(shè)投資為原技術(shù)1/3，在國(guó)際上首次實(shí)現(xiàn)了多種工業(yè)廢石膏協(xié)同處理生產(chǎn)裝置的規(guī)模化穩(wěn)定運(yùn)行。
中國(guó)工程院李龍土院士認(rèn)為：“擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)，大規(guī)模處理工業(yè)副產(chǎn)石膏廢渣開辟了一條新路，具有廣泛示范和推廣作用。整體創(chuàng)新技術(shù)處于國(guó)際領(lǐng)先水平。對(duì)我國(guó)資源綜合利用、發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)，特別是增強(qiáng)綜合國(guó)力，具有重要意義?！敝袊?guó)海洋大學(xué)楊桂朋教授(國(guó)家自然科學(xué)杰出青年、長(zhǎng)江學(xué)者、泰山學(xué)者)認(rèn)為：“創(chuàng)新的化學(xué)分解法制硫酸和水泥工藝，在世界上規(guī)模最大的磷石膏制酸裝置上實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)業(yè)化，解決了工業(yè)副產(chǎn)石膏制酸的技術(shù)難題，實(shí)現(xiàn)了石膏資源化有效利用。擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的典型循環(huán)經(jīng)濟(jì)綜合利用技術(shù)，對(duì)提升我國(guó)綜合科技實(shí)力具有重要意義?！?/p>
該項(xiàng)目突破了三大關(guān)鍵技術(shù)：
——開發(fā)了“高飽和比、高硅酸率、微氧化氣氛”工藝及自動(dòng)控制技術(shù)，解決了石膏生料在氧化條件下分解不完全易“熔結(jié)”，在還原條件下易生成氣態(tài)升華硫造成管路“堵塞”的難題。使石膏分解過(guò)程始終處于穩(wěn)定的微氧化分解氣氛中。消除了系統(tǒng) “熔結(jié)”和“堵塞”，SO2濃度由6%—8%提高到11%—14%。
——開發(fā)了“一步法聯(lián)產(chǎn)磷酸和半水石膏”和“石膏生料高溫分解控制”新技術(shù);研制了“偏錐噴騰復(fù)合預(yù)熱器”“石膏物理脫水及氣流干燥”“生料制備混化機(jī)”和“硫酸凈化酸洗污水封閉循環(huán)”等新裝備。實(shí)現(xiàn)了酸、水、熱平衡，解決了濕法磷酸工藝磷收率低和半水磷酸工藝產(chǎn)生的石膏易硬結(jié)、系統(tǒng)無(wú)法正常運(yùn)轉(zhuǎn)的難題，能耗降低，生產(chǎn)清潔化。
——開發(fā)了兩步法中和鈦白酸性廢水新工藝。解決了鈦石膏硫酸鈣含量低，鐵、鈦等雜質(zhì)含量高，煅燒過(guò)程易熔結(jié)的難題，實(shí)現(xiàn)了高鈦鐵雜質(zhì)石膏的化學(xué)分解綜合利用。
山東魯北企業(yè)集團(tuán)總公司董事長(zhǎng)、黨委書記，項(xiàng)目第一完成人呂天寶研究員介紹：“魯北建有化學(xué)分解法綜合利用工程研究中心。該技術(shù)產(chǎn)生專著3部，發(fā)表論文42篇。項(xiàng)目達(dá)到年產(chǎn)40萬(wàn)噸硫酸、60萬(wàn)噸水泥、100萬(wàn)噸磷肥、21萬(wàn)噸鈦白粉等聯(lián)產(chǎn)規(guī)模，年資源化100萬(wàn)噸廢石膏，實(shí)現(xiàn)銷售收入3億元、經(jīng)濟(jì)效益0.8億元，同傳統(tǒng)工藝相比可節(jié)約硫鐵礦40萬(wàn)噸、石灰石50萬(wàn)噸、減排二氧化碳9萬(wàn)噸，避免工業(yè)副產(chǎn)石膏堆存占地約170畝，節(jié)約石膏倒運(yùn)管理費(fèi)3000萬(wàn)元。硫酸產(chǎn)品自用生產(chǎn)磷肥和鈦白粉;高強(qiáng)低堿的優(yōu)質(zhì)水泥產(chǎn)品暢銷山東、河北等地，已應(yīng)用到黃驊港等國(guó)家重點(diǎn)工程?！?/p>
據(jù)悉，該項(xiàng)目采用化學(xué)法大規(guī)模協(xié)同處理多種工業(yè)廢石膏的技術(shù)，其余國(guó)內(nèi)外同類裝置均因工藝技術(shù)及經(jīng)濟(jì)等原因先后停產(chǎn)，至今未見(jiàn)工業(yè)化生產(chǎn)報(bào)道。
來(lái)源:科技日?qǐng)?bào) 作者:魏東
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