一种分离提纯脱硫石膏的方法及实现该方法的装置与流程

本发明涉及烟气脱硫石膏分离提纯技术领域，尤其涉及一种分离提纯脱硫石膏的方法及实现该方法的装置。

背景技术：

我国每年生产造纸白泥约1500万吨，每年生产电厂渣约3000万吨，另外氯碱及烧碱行业每年还生产盐泥40余万吨。这些固废主要成分为碳酸钙，大部分采用填埋处理。白泥等钙基固废由于含有可溶性盐成分，对土壤及地下水带来严重的二次污染，对生态环境造成严重威胁，成为工业固废控制的难点。

目前国内外钙基固废的应用方法主要有：1)作为处理废水的助凝剂、混凝剂，用量较少；2)烧制水泥、制砖等，产品的质量有待提高；3)利用其中的碳酸钙成分作为烟气脱硫剂，目前应用于烟气脱硫的规模较小，绝大多数未回收脱硫石膏。针对大中型燃煤锅炉，国内造纸白泥及电石渣可作为燃煤烟气脱硫剂，并回收脱硫石膏，达到“以废治废”的效果。大中型燃煤锅炉白泥脱硫效率大于95％，脱硫石膏含水率及品质合格，可达到脱硫副产物资源化利用的条件。

但是，在白泥、电石渣等中含有0.5％-2％左右的黑色胶状杂质，主要成份为碳粒，为一种碳基多孔物质，具有粒径小、硬度低、密度小、吸水性好等特点，因此，该黑色胶状杂质仍然存在白泥、电石渣等烟气脱硫后的脱硫浆液中，并极易附着在石膏脱水皮带的表面，形成一层水膜，影响脱硫石膏的脱水效果，同时黑色杂质还影响脱硫石膏的颜色，降低脱硫石膏的品位。另外锅炉在燃烧不充分的条件下飞灰中也存在少量的黑色杂质，其成分与白泥、电石膏中的黑色杂质类似。因此，燃煤烟气以及白泥、电石渣等会在脱硫浆液中出现黑色杂质，也提高了脱硫石膏含碳量及烧失量。如图1和图2中所示，分别为石灰石脱硫石膏及白泥脱硫石膏，两种石膏在白度上不均匀，差别明显。

技术实现要素：

针对现有技术的上述缺陷和问题，本发明的目的是提供一种分离提纯脱硫石膏的方法及实现该方法的装置。用于提高脱硫石膏的品味。解决现有脱硫石膏浆液中黑色胶状杂质的存在导致脱硫石膏的脱水效果差，进而导致脱硫石膏品位低的技术问题。

为了达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种分离提纯脱硫石膏的方法，包括，在搅拌状态下，通过向脱硫石膏浆液中加入醇类起泡剂和疏水捕集剂去除黑色杂质的步骤。

进一步地，所述疏水捕集剂的加入位置为脱硫石膏浆液的中上部；所述醇类起泡剂的加入位置为脱硫石膏浆液的底部。

优选地，在分离提纯脱硫石膏的方法中，所述疏水捕集剂的加入方式为：采用雾化液的形式加入脱硫石膏浆液中。

具体地，所述疏水捕集剂的加入方式中，以压缩空气作为载体，将疏水捕集剂雾化为雾化液并注入脱硫石膏浆液中。

所述醇类起泡剂的加入方式为：以氧化空气为载体，随氧化空气注入脱硫石膏浆液中。

进一步地，所述分离提纯脱硫石膏的方法中，还包括将收集的黑色杂质作为烟气氧化剂喷入锅炉炉膛中回收利用的步骤。

进一步地，所述醇类起泡剂的用量为所述脱硫石膏浆液的质量的0.02％-0.05％。

优选地，所述醇类起泡剂的用量为所述脱硫石膏浆液的质量的0.03％。

进一步地，所述疏水捕集剂的用量为所述脱硫石膏浆液的质量的0.1％-0.5％。

优选地，所述疏水捕集剂的用量为所述脱硫石膏浆液的质量的0.1％-0.3％。更佳地，为0.2％。

进一步地，所述醇类起泡剂采用碳原子数为6-10的醇类。优选采用碳原子数为8的醇类，例如，仲辛醇。

进一步地，所述疏水捕集剂采用轻柴油。

本发明的分离提纯脱硫石膏的方法的装置，包括脱硫浆液池和氧化空气输送管道，所述氧化空气输送管道的出气口与所述脱硫浆液池连通；其中，还包括捕集剂注入单元和起泡剂注入单元，所述捕集剂注入单元的出液口与所述脱硫浆液池连通；所述起泡剂注入单元的出液口与所述氧化空气输送管道连通。

进一步地，所述捕集剂注入单元包括喷射器，所述喷射器的工作流体进口接入压缩空气，引射流体进口接入捕集剂，混合流体出口与所述脱硫浆液池连通。

优选地，所述喷射器的混合流体出口伸入脱硫石膏浆液内部。具体地约二分之一半径处。

进一步地，所述起泡剂注入单元包括起泡剂储罐和计量泵，所述计量泵的进液口与所述起泡剂储罐的出液口连接，出液口与所述氧化空气输送管道连通。

进一步地，还包括刮板，所述刮板装配在所述脱硫浆液池的上方；所述刮板能够在水平和竖直两个方向上运动，以调整刮板的位置，实现刮板将脱硫浆液池内的脱硫石膏浆液表面漂浮的黑色杂质刮除。

本发明中，所述脱硫石膏浆液是将钙基固废进行烟气脱硫处理后，主要成分为亚硫酸钙的浆液。所述钙基固废可以为白泥、电石渣等。

本发明中，采用溶气上浮的原理，通过向脱硫石膏浆液中加入微量捕集剂(如，轻柴油)和醇类起泡剂，具有疏水性的黑色胶状杂质与疏水性的捕集剂结合，在搅拌作用下，表面结合捕集剂的黑色胶状杂质与起泡剂产生的细小气泡互相碰撞，并与气泡表面的疏水基结合，通过气泡携带到液体上层，将黑色胶状杂质与脱硫石膏浆液分离，黑色胶状杂质的去除率大于90％，胶状杂质的含水率为20％-30％，保证了脱硫石膏浆液的脱水效果，而且提高了脱硫石膏的纯度和白度。经本发明分离提纯脱水后的脱硫石膏中CaSO₄·2H₂O含量达90％以上，总含水率在10％左右，达到了提高脱硫石膏纯度，并提高脱硫石膏品位的目的。经本发明分离提纯后的脱硫石膏可加工生产石膏板等，品位符合要求。

本发明分离出来的黑色胶状杂质中氯含量较高，可作为汞氧化剂，将元素态汞在炉膛内高温条件下氧化成为可溶性的二价汞，完成黑色胶状杂质的回收利用，提高资源利用率。

而且，本发明的分离提纯脱硫石膏的方法中，优选采用起泡剂随氧化空气注入脱硫石膏浆液中，即该分离提纯过程可以与脱硫石膏浆液的氧化操作同时进行，搅拌速率采用目前氧化过程中的搅拌速率即可，不增加现有脱硫石膏的工艺步骤，工艺简单。

附图说明

为了更清楚地说明本发明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，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，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。

图1是现有石灰石脱硫石膏的外观图；

图2是现有白泥脱硫石膏的外观图；

图3是本发明的分离提纯脱硫石膏的装置的结构连接示意图；

图4是本发明的分离提纯脱硫石膏的装置的结构连接示意图；

图5是分离得到的黑色胶状杂质的外观图片；

图6是将黑色杂质分离后得到的脱硫石膏的外观图。

具体实施方式

下面将结合本发明的实施例，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

一种分离提纯脱硫石膏的方法，包括，在搅拌状态下，通过向脱硫石膏浆液中加入醇类起泡剂和疏水捕集剂去除黑色杂质的步骤。

所述醇类起泡剂的加入量优选为，所述醇类起泡剂的用量为所述脱硫石膏浆液的质量的0.02％-0.05％。更佳的是0.03％。

所述疏水捕集剂的加入量优选为，所述疏水捕集剂的用量为所述脱硫石膏浆液的质量的0.1％-0.5％。较佳的是0.1％-0.3％。更佳的是0.2％。

所述醇类起泡剂优选采用碳原子数为6-10的醇类。更佳地采用碳原子数为8的醇类，例如，仲辛醇。

所述疏水捕集剂优选采用轻柴油。

所述醇类起泡剂和疏水捕集剂的加入方式不限制，只要实现将其加入并能实现良好的分散即可。

为了更优地实现醇类起泡剂和疏水捕集剂的配合，优选控制疏水捕集剂的加入位置为脱硫石膏浆液的中上部；所述醇类起泡剂的加入位置为脱硫石膏浆液的底部。保证起泡剂产生的细小气泡在上升过程中能够与捕集剂复合的黑色胶状杂质接触。

在进一步优选的方法中，对醇类起泡剂和疏水捕集剂的加入形式进行了优化，保证两者在将液中的分散性更好。优选采用雾化液的形式将疏水捕集剂加入脱硫石膏浆液中；例如，以0.1MPa的压缩空气作为载体，将疏水捕集剂雾化为雾化液并注入脱硫石膏浆液中。压缩空气的压力视脱硫石膏浆液的密度大小进行调整即可，密度大，压力大；反之，则压力小。

所述醇类起泡剂的加入方式为：以氧化空气为载体，随氧化空气注入脱硫石膏浆液中。其中，氧化空气是现有脱硫石膏浆液脱水前需要进行的氧化操作中通入的。即本发明的分离提纯脱硫石膏的方法可以是与脱硫石膏浆液的氧化过程同时进行的，不增加脱硫石膏的工艺步骤。

本发明实施例1的分离提纯脱硫石膏的方法能将90％以上的黑色胶状杂质去除，得到黑色胶状杂质收集物。经检测，该黑色胶状杂质收集物中的氯含量约大于1％，氯含量高，可以作为烟气汞氧化剂。因此，本发明实施例1的方法中，还可以增加将收集的黑色杂质作为烟气汞氧化剂喷入锅炉炉膛中回收利用的步骤。喷入方式采用目前常用的以压缩空气为载体的喷射方式即可。

实施例2

本实施例2为一种具体的实现上述实施例1的分离提纯脱硫石膏的方法的装置，如图3所示，包括脱硫浆液池1和氧化空气输送管道2，所述氧化空气输送管道2的出气口21(开设多个，保证输入浆液中的氧化空气分散均匀)与所述脱硫浆液池1连通；其中，还包括捕集剂注入单元3和起泡剂注入单元4，所述捕集剂注入单元3的出液口与所述脱硫浆液池1连通；所述起泡剂注入单元4的出液口与所述氧化空气输送管道连通。

其中，所述脱硫浆液池1中还装配有搅拌器11，用于搅拌其内的脱硫石膏浆液。所述脱硫浆液池1还与脱硫塔(图未示)底部连通，用于将脱硫塔中的脱硫浆液输送至脱硫浆液池1中。

所述氧化空气输送管道2的进气口22接入氧化空气。例如，采用氧化风机23，将氧化风机23的出风口连接至氧化空气输送管道2的进气口22，将氧化空气输送至氧化空气输送管道2中。

具体地，所述捕集剂注入单元3包括喷射器31，所述喷射器31的工作流体进口311接入压缩空气，引射流体进口312接入捕集剂，混合流体出口313与所述脱硫浆液池1连通。且控制混合流体出口313伸入脱硫石膏浆液内部，约二分之一半径处，将混合流体出口313设置在该处，能使雾化的捕集剂在搅拌作用下快速均匀地分散至浆液中。

所述起泡剂注入单元4包括起泡剂储罐41和计量泵42，所述计量泵42的进液口与所述起泡剂储罐41的出液口连接，出液口与所述氧化空气输送管道2连通。

为了方便地将漂浮在脱硫石膏浆液表面的黑色杂质5分离，本实施例2中进一步优选的技术方案是，还包括刮板(图未示)，所述刮板装配在所述脱硫浆液池的上方；所述刮板能够在水平和竖直两个方向上运动，以调整刮板的位置，实现刮板将脱硫浆液池1内的脱硫石膏浆液表面漂浮的黑色杂质5刮除。

利用本实施例2的装置完成分离提纯脱硫石膏的方法如下：开启搅拌器11，然后开启氧化风机23，向浆液中输入氧化空气。然后开启捕集剂注入单元3，将捕集剂加入脱硫石膏浆液中；黑色胶状杂质有疏水性，与疏水性的捕集剂结合。接着开启起泡剂注入单元4中，将起泡剂注入氧化空气输送管道2内，起泡剂随氧化空气进入浆液中，氧化空气在氧化空气出口周围产生细小气泡(直径大约在100-2000μm范围内)，气泡的表面为起泡剂的疏水基。在浆液氧化池1内的搅拌器11的作用下，表面结合捕集剂的黑色胶状杂质与细小气泡互相碰撞，并与气泡表面的疏水基结合，通过气泡携带到液体上层，通过刮板从收集下来，与脱硫石膏分离。

实施例3

本实施例3以山东省某造纸厂生产过程中产生的白泥作为钙基固废对燃煤实验锅炉烟气进行脱硫后得到的白泥脱硫石膏作为实验对象。具体实验过程如下：

在2t/h燃煤实验锅炉烟气脱硫装置上进行白泥脱硫石膏分离装置试验，白泥来源于山东省某造纸厂，锅炉脱硫浆液池为1500mm×1000mm×1200mm，搅拌器功率0.5kW，叶轮转速30rpm，脱硫浆液密度为1012kg/m³。如图4所示。

采用仲辛醇作为起泡剂，仲辛醇用量为浆液量的0.03％，通过起泡剂注入单元4注入到氧化空气输送管道2内，并由多个氧化空气出口21分散进入脱硫浆液池1。采用轻柴油作为捕集剂，轻柴油用量为浆液量的0.2％，通过0.1MPa的压缩空气将捕集剂一次注入脱硫浆液池1内，空气量低于10L。通过刮板将脱硫浆液表层的黑色胶状杂质分离出来。然后利用0.3～0.5MPa的压缩空气经喷射器6将黑色胶状杂质喷入锅炉炉膛7的950℃的高温区，用来氧化烟气中的元素态汞。

通过上述方法可去除91.5％的黑色胶状杂质，该胶状物含水率为24％-32％。向锅炉高温区喷入2.3kg/h的收集到的黑色胶状杂质。实验研究结果表明，元素态汞氧化效率可达62.1％。图5为分离得到的黑色胶状杂质的外观图片。图6是将黑色杂质分离后得到的脱硫石膏的外观图。经检测，经分离提纯脱水后回收的脱硫石膏中CaSO₄·2H₂O含量达91.67％，总含水率为11.32％。表明该方法可达到提高脱硫石膏纯度和白度，并提高脱硫石膏品位的目的。

本发明实施例3中，对收集到的黑色胶状杂质的成分进行EDS成分分析，分析结果见表1所示。

表1

由表1可见，黑色胶状杂质的主要元素为C，原子百分比高达72.17％，重力法无法将黑色胶状杂质与脱硫石膏完全分离。其中，干态氯的重量百分含量达到2.99％。氯含量较高，可作为汞氧化剂。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。