一种利用烧结烟气脱硫灰一步法合成硫酸钙晶须的方法

摘要

本发明公开了一种利用烧结烟气脱硫灰一步法合成硫酸钙晶须的方法，属于资源回收再利用技术领域。本发明将预处理的脱硫灰和MgCl2溶液充分搅拌均匀后制成浆液，在浆液中滴加饱和Ca(OH)2，调节浆液的pH值的范围至8～9之间，再将浆液转移至高压反应釜中进行水热合成得到硫酸钙晶须。本发明以烧结烟气脱硫灰为原料，采用水热体系氧化协同制备硫酸钙晶须，实现烧结烟气脱硫灰氧化协同制备硫酸钙晶须，解决了CaSO3难以快速氧化和硫酸钙晶须制备工艺流程较长的难题，提高了脱硫灰的回收利用率，改善了硫酸钙晶须的质量。

权利要求

1.一种利用烧结烟气脱硫灰一步法合成硫酸钙晶须的方法，其特征在于：

步骤一：脱硫灰预处理

将脱硫灰加入到脱硫灰铁粉分离装置内分离铁粉，脱硫灰铁粉分离装置的进风管(100)产生的喷吹气流将脱硫灰喷吹至铁粉回收腔体(200)内，电磁铁产生磁力将脱硫灰中的铁粉吸附于棉质套筒(203)的表面；关闭进风管(100)的喷吹气流后分离铁粉后的脱硫灰在重力作用下降落至回收槽(140)中；从回收槽(140)中取出分离铁粉的脱硫灰与水混合，筛去脱硫灰中的大颗粒不溶物，再对筛去大颗粒不溶物的脱硫灰进行真空抽滤，得到预处理的脱硫灰；

步骤二：制备硫酸钙晶须

(1)配制浓度为2％的MgCl2溶液充当媒晶剂，向MgCl2溶液加入预处理的脱硫灰搅拌均匀得到浆液，控制浆液的固液比为1/15～1/20；

(2)向浆液中滴加饱和的Ca(OH)2溶液，调节浆液的pH为8～9；

(3)将浆液加入到高压反应釜(520)中，关闭高压反应釜(520)顶盖后向高压反应釜(520)中充入氧气，并对高压反应釜(520)内的浆液进行搅拌，搅拌强度为400～600r/min，反应时间为2～3h，从而在高压反应釜(520)内水热合成硫酸钙晶须。

2.根据权利要求1所述的一种利用烧结烟气脱硫灰一步法合成硫酸钙晶须的方法，其特征在于：反应装置包括氧气瓶(510)和高压反应釜(520)，氧气瓶(510)通过管道与高压反应釜(520)顶部的进气口(523)相连，进气口(523)上设置有氧气阀(528)，进气口(523)与高压反应釜(520)之间的管道上设置有泄压阀(521)，所述高压反应釜(520)上设置有气压表(522)，高压反应釜(520)内设置有搅拌叶片(525)。

3.根据权利要求1所述的一种利用烧结烟气脱硫灰一步法合成硫酸钙晶须的方法，其特征在于：步骤一：脱硫灰预处理的具体步骤为：(1)将脱硫灰加入到铁粉回收装置脱硫灰铁粉分离装置内，开启电磁铁，同时打开反吹气罐(410)的气阀，反吹气罐(410)内的反吹气流经管道进入电磁铁铁芯(205)的筒心内，而后反吹气流由铁芯(205)表面的通气孔(204)向电磁铁外部溢出；

(2)开启鼓风风机(150)，鼓风风机(150)产生的喷吹气流经进风管(100)自下而上的喷入铁粉回收腔体(200)内；

(3)通过脱硫灰槽(101)将脱硫灰输送至进风管(100)内；

(4)进风管(100)的喷吹气流将脱硫灰喷吹至铁粉回收腔体(200)内，脱硫灰中的铁粉被吸附于棉质套筒(203)的表面；

(5)关闭进风管(100)的喷吹气流，分离铁粉后的脱硫灰在重力作用下降落至回收槽(140)中；

(6)从回收槽(140)取出去除铁粉的脱硫灰与水混合，筛去大颗粒不溶物，再将筛去大颗粒不溶物的脱硫灰置于抽滤装置中进行真空抽滤，得到预处理的脱硫灰。

4.根据权利要求3所述的一种利用烧结烟气脱硫灰一步法合成硫酸钙晶须的方法，其特征在于：步骤一(1)中反吹气罐(410)内的反吹气流经过气流主管(420)分别进入第一气流支管(421)和第二气流支管(422)，并同时控制第一反吹阀(423)和第二反吹阀(424)的流量。

5.根据权利要求3所述的一种利用烧结烟气脱硫灰一步法合成硫酸钙晶须的方法，其特征在于：步骤一(3)中将脱硫灰加入到脱硫灰槽(101)，开启增压气罐(103)的气阀，增压气罐(103)对脱硫灰槽(101)进行加压，而后打开物料阀(104)，脱硫灰槽(101)内脱硫灰经输送管(102)输送至进风管(100)内。

6.根据权利要求3所述的一种利用烧结烟气脱硫灰一步法合成硫酸钙晶须的方法，其特征在于：步骤一(4)中进风管(100)的喷吹气流将脱硫灰喷吹至铁粉回收腔体(200)内，在喷吹气流的作用下脱硫灰被喷吹至电磁铁的周围，脱硫灰内的铁粉被电磁铁吸附于棉质套筒(203)的表面，与此同时反吹气流通过电磁铁铁芯(205)表面的通气孔(204)向外溢出，避免脱硫灰渗入棉质套筒(203)中。

7.根据权利要求3-6任一项所述的一种利用烧结烟气脱硫灰一步法合成硫酸钙晶须的方法，其特征在于：铁粉回收装置脱硫灰铁粉分离装置包括进风管(100)、铁粉回收腔体(200)、顶盖(310)和反吹气罐(410)；铁粉回收腔体(200)内设置有电磁铁和棉质套筒(203)，所述棉质套筒(203)包裹于电磁铁的外部，电磁铁包括导线(202)和铁芯(205)，其中导线(202)缠绕于铁芯(205)的外部，铁芯(205)的表面开设有通气孔(204)，该通气孔(204)与铁芯(205)的筒心相连通；顶盖(310)设置于铁粉回收腔体(200)的顶部，该顶盖(310)的内部设置有过滤层(320)；进风管(100)设置于铁粉回收腔体(200)的底部，脱硫灰通过进风管(100)进入铁粉回收腔体(200)内；上述反吹气罐(410)通过气体管道与铁芯(205)的筒心相连，进风管(100)底部设置有回收槽(140)。

说明书

一种利用烧结烟气脱硫灰一步法合成硫酸钙晶须的方法

技术领域

[0001] 本发明涉及资源回收再利用领域，更具体地说，涉及一种利用烧结烟气脱硫灰一步法合成硫酸钙晶须的方法。

背景技术

[0002] 随着国家对SO2污染控制的加强和我国环境保护意识的加强，烧结矿烟气脱硫灰的综合利用方面的研究逐渐受到人们的关注，并且烧结矿烟气脱硫灰的利用可以减少因堆放所消耗的资金、占用土地和环境污染，减少天然石膏的用量，进而减少天然石膏的开采量，保护生态环境。因此，许多高校和企业对烧结矿烟气脱硫灰综合利用方面进行了大量的研究，如利用烧结烟气脱硫灰制备硫酸、水泥缓凝剂、石膏建筑材料和硫酸钙晶须等。其中，采用烧结烟气脱硫灰制备硫酸钙晶须具有较高的附加值，硫酸钙晶须是以单晶形式生长出的一种短纤维，它具有均匀的横截面，完整的外形及高度完善的内部结构，与玻璃纤维相比，优点在于它具有极高的强度，细微的尺寸，更易与树脂、橡胶、塑料等有机高分子化合物结合，并且产品的外观质量优良。以脱硫石膏为原料制备硫酸钙晶须不仅可以减少脱硫石膏对环境的污染，还可以节约天然石膏资源，并且为脱硫石膏的高附加值利用开辟了新途径，但是现有的脱硫灰制备硫酸钙晶须的方法尚不完善，使得硫酸钙晶须的质量较差，严重限制了脱硫灰的高效资源化应用。

[0003] 经专利检索，东北大学的史培阳也进行了相关研究，并申请了相关专利，利用烧结矿烟气脱硫副产物制备硫酸钙晶须的方法（申请号：201010545829.1；申请日：2010.11.16）和利用烟气脱硫石膏制备硫酸钙晶须的方法（申请号：200810011193.5；申请日：2008.04.25），该方法为脱硫副产物的资源化应用提供了一种途径。但是，现有的方法生产得到的硫酸钙晶须质量较差，限制了脱硫副产物的高附加值应用。此外，发明创造的名称为：半干法脱硫灰的处理装置（专利申请号：CN201610076883.3，申请公布日： 
2016.05.04），该处理装置通过在加热炉的上方设置吸附塔，加热半干法脱硫灰产生的烟气在进气烟道中被引风机吹出的冷风降温后再进入到下吸附室中，下吸附室中的活性焦对烟气中的SO2进行第一次吸附，然后烟气通过过渡烟道进入到上吸附室中，上吸附室中的活性焦对烟气中的SO2进行第二次吸附，然后烟气进入出气烟道后由烟囱中排出。这样实现了快速地对半干法脱硫灰进行脱硫处理，解决了半干法脱硫灰的二次污染问题，但仍然没有解决对脱硫灰的再次利用的技术问题。此外，发明创造的名称为：一种脱硫灰的处理装置和处理方法（专利申请号：CN201610344246.X，申请公布日：2016.10.12），其通过设置一种脱硫灰的处理装置，包括：立磨、收尘器、热风炉、一次热风管和二次热风管；立磨上开设有矿渣进入的矿渣入口；收尘器与所述立磨连接；一次热风管和二次热风管的连接处开设有混风入口。通过将脱硫灰在热风中氧化改性，使得形成的矿渣粉产品凝结时间大大缩短，并且节约了低温煅烧设备投资与工序成本，有效解决了现有技术中脱硫灰处理方式导致处理成本增加和形成新的污染源的技术问题，但仍然没有解决脱硫灰中铁粉的分离问题。

发明内容

[0004] 1.发明要解决的技术问题

[0005] 本发明针对现有技术中脱硫灰制备硫酸钙晶须的质量较差的问题，提供了一种利用烧结烟气脱硫灰一步法合成硫酸钙晶须的方法，本发明对脱硫灰进行除铁，并采用水热体系氧化协同制备硫酸钙晶须，提高硫酸钙晶须的质量，并且可以降低制备过程中脱硫灰对环境的污染。

[0006] 2.技术方案

[0007] 为达到上述目的，本发明提供的技术方案为：

[0008] 本发明的一种利用烧结烟气脱硫灰一步法合成硫酸钙晶须的方法，包括

[0009] 步骤一：脱硫灰预处理

[0010] 将脱硫灰中的铁粉与脱硫灰分离，筛去脱硫灰中的大颗粒不溶物，得到预处理的脱硫灰；

[0011] 步骤二：制备硫酸钙晶须

[0012] 将预处理的脱硫灰和MgCl2溶液混合得到浆液，再将浆液转移至反应装置的高压反应釜中，并向高压反应釜中通入氧气，调节高压反应釜内的压力为1 2 MPA、温度为120~ ~180℃；从而在高压反应釜内水热合成硫酸钙晶须。

[0013] 优选地，步骤二的步骤为：

[0014] （1）配制浓度为2%的MgCl2溶液充当媒晶剂，向MgCl2溶液加入预处理的脱硫灰搅拌均匀得到浆液，控制浆液的固液比为1/15 1/20；~

[0015] （2）向浆液中滴加饱和的Ca(OH)2溶液，调节浆液的pH为8 9；~

[0016] （3）将浆液加入到高压反应釜中，关闭高压反应釜顶盖后向高压反应釜中充入氧气，并对高压反应釜内的浆液进行搅拌，搅拌强度为 400 600r/min，反应时间为2 3h，从而~ ~在高压反应釜内水热合成硫酸钙晶须。

[0017] 优选地，步骤一的步骤为：将脱硫灰加入到脱硫灰铁粉分离装置内分离铁粉，脱硫灰铁粉分离装置的进风管产生的喷吹气流将脱硫灰喷吹至铁粉回收腔体内，电磁铁产生磁力将脱硫灰中的铁粉吸附于棉质套筒的表面；关闭进风管的喷吹气流后分离铁粉后的脱硫灰在重力作用下降落至回收槽中；从回收槽取出分离铁粉的脱硫灰与水混合，筛去脱硫灰中的大颗粒不溶物，再对筛去大颗粒不溶物的脱硫灰进行真空抽滤，得到预处理的脱硫灰。

[0018] 优选地，反应装置包括氧气瓶和高压反应釜，氧气瓶通过管道与高压反应釜顶部的进气口相连，进气口上设置有氧气阀，进气口与高压反应釜之间的管道上设置有泄压阀，所述高压反应釜上设置有气压表，高压反应釜内设置有搅拌叶片。

[0019] 优选地，步骤一：脱硫灰预处理的具体步骤为：

[0020] （1）将脱硫灰加入到铁粉回收装置脱硫灰铁粉分离装置内，开启电磁铁，同时打开反吹气罐的气阀，反吹气罐内的反吹气流经管道进入电磁铁铁芯的筒心内，而后反吹气流由铁芯表面的通气孔向电磁铁外部溢出；

[0021] （2）开启鼓风风机，鼓风风机产生的喷吹气流经进风管自下而上的喷入铁粉回收腔体内；

[0022] （3）通过脱硫灰槽将脱硫灰输送至进风管内；

[0023] （4）进风管的喷吹气流将脱硫灰喷吹至铁粉回收腔体内，脱硫灰中的铁粉被吸附于棉质套筒的表面；

[0024] （5）关闭进风管的喷吹气流，分离铁粉后的脱硫灰在重力作用下降落至回收槽中；

[0025] （6）从回收槽取出去除铁粉的脱硫灰与水混合，筛去大颗粒不溶物，再将筛去大颗粒不溶物的脱硫灰置于抽滤装置中进行真空抽滤，得到预处理的脱硫灰。

[0026] 优选地，步骤一（1）中反吹气罐内的反吹气流经过气流主管分别进入第一气流支管和第二气流支管，并同时控制第一反吹阀和第二反吹阀的流量。

[0027] 优选地，步骤一（3）中将脱硫灰加入到脱硫灰槽，开启增压气罐的气阀，增压气罐对脱硫灰槽进行加压，而后打开物料阀，脱硫灰槽内脱硫灰经输送管输送至进风管内。

[0028] 优选地，步骤一（4）中进风管的喷吹气流将脱硫灰喷吹至铁粉回收腔体内，在喷吹气流的作用下脱硫灰被喷吹至电磁铁的周围，脱硫灰内的铁粉被电磁铁吸附于棉质套筒的表面，与此同时反吹气流通过电磁铁铁芯表面的通气孔向外溢出，避免脱硫灰渗入棉质套筒中。

[0029] 优选地，铁粉回收装置脱硫灰铁粉分离装置包括进风管、铁粉回收腔体、顶盖和反吹气罐；铁粉回收腔体内设置有电磁铁和棉质套筒，所述棉质套筒包裹于电磁铁的外部，电磁铁包括导线和铁芯，其中导线缠绕于铁芯的外部，铁芯的表面开设有通气孔，该通气孔与铁芯的筒心相连通；顶盖设置于铁粉回收腔体的顶部，该顶盖的内部设置有过滤层；进风管设置于铁粉回收腔体的底部，脱硫灰通过进风管进入铁粉回收腔体内；上述反吹气罐通过气体管道与铁芯的筒心相连，进风管底部设置有回收槽。

[0030] 3.有益效果

[0031] 采用本发明提供的技术方案，与已有的公知技术相比，具有如下显著效果：

[0032] （1）本发明的一种利用烧结烟气脱硫灰一步法合成硫酸钙晶须的方法，将脱硫灰中的铁粉与脱硫灰分离，除去脱硫灰中的大颗粒不溶物，得到预处理的脱硫灰，将预处理的脱硫灰和MgCl2溶液充分搅拌均匀得到浆液，再将浆液转移至反应装置的高压反应釜中进行水热合成得到硫酸钙晶须；通过将脱硫灰中的铁粉分离去除，可以避免掺杂在脱硫灰中的铁粉在水热体系中与脱硫灰中的CaSO3争夺浆液中溶解的氧气，并且阻止脱硫灰中的铁粉成为新生硫酸钙的结晶附着点，因而导致硫酸钙晶须大量形核，阻碍硫酸钙晶须的生长过程，同时采用水热体系氧化协同制备硫酸钙晶须可以提高硫酸钙晶须的质量；

[0033] （2）本发明的一种利用烧结烟气脱硫灰一步法合成硫酸钙晶须的方法，进风管的喷吹气流将脱硫灰喷吹至铁粉回收腔体内，电磁铁产生磁力将脱硫灰中的铁粉吸附于棉质套筒的表面，棉质套筒提高了铁粉与电磁铁表面的摩擦力，避免电磁铁表面吸附的铁粉被风吹落，促进电磁铁对铁粉的吸附；开启电磁铁，同时打开反吹气罐的气阀，反吹气罐内的反吹气流经管道进入电磁铁铁芯的筒心内，而后反吹气流由铁芯表面的通气孔向电磁铁外部溢出，防止脱硫灰在喷吹气流的作用下渗入棉质套筒的缝隙中，进而促进脱硫灰与铁粉的分离；

[0034] （3）本发明的一种利用烧结烟气脱硫灰一步法合成硫酸钙晶须的方法，将从回收槽中取出的分离铁粉的脱硫灰与水混合均匀得到脱硫灰水溶液，然后将脱硫灰水溶液移入过滤装置中，通过滤网筛去脱硫灰中的大颗粒不溶物，脱硫灰水溶液经过滤网上的孔洞进入过滤装置中的过滤器，脱硫灰水溶液在重力作用下进入过滤器底部的过滤出口，并沿过滤出口流入布氏漏斗内，此时循环水真空泵进行抽真空作业，得到预处理的脱硫灰，将预处理的脱硫灰移入反应装置中进行水热合成即可得到硫酸钙晶须。使用真空泵抽滤可除去脱硫灰中的大颗粒不溶物，提高利用脱硫灰制备的硫酸钙晶须的质量。

附图说明

[0035] 图1为实施例1的反应装置的结构示意图；

[0036] 图2为实施例1的硫酸钙晶须的SEM图；

[0037] 图3为实施例1的未除铁的硫酸钙晶须的SEM图；

[0038] 图4为实施例2的抽滤装置的结构示意图；

[0039] 图5为实施例2的过滤器的结构示意图；

[0040] 图6为实施例2的一种分离脱硫灰中铁粉的装置的结构示意图；

[0041] 图7为实施例2的顶盖的俯视示意图；

[0042] 图8为实施例4的分离脱硫灰中铁粉的装置的结构示意图；

[0043] 图9为实施例5的分离脱硫灰中铁粉的装置的结构示意图；

[0044] 图10为一种利用烧结烟气脱硫灰一步法合成硫酸钙晶须的方法的流程图。

[0045] 示意图中的标号说明：

[0046] 100、进风管；110、第一进风管；120、第二进风管；130、风管连接处；131、波纹管；140、回收槽；150、鼓风风机；101、脱硫灰槽；102、输送管；103、增压气罐；104、物料阀；

[0047] 200、铁粉回收腔体；201、通电头；202、导线；203、棉质套筒；204、通气孔；205、铁芯；210、第一电磁铁；220、第二电磁铁；230、第三电磁铁；231、左电磁铁；232、右电磁铁；240、腔体收缩段；

[0048] 310、顶盖；320、过滤层；

[0049] 410、反吹气罐；420、气流主管；421、第一气流支管；422、第二气流支管；423、第一反吹阀；424、第二反吹阀；

[0050] 520、高压反应釜；521、泄压阀；522、气压表；523、进气口；524、气体加热器；525、搅拌叶片；526、保温层；527、温度计；528、氧气阀；

[0051] 601、抽滤单元；602、过滤器；610、布氏漏斗；620、抽气口；630、真空抽气瓶；640、橡胶皮管；650、循环水真空泵；

[0052] 710、滤网；720、过滤出口。

具体实施方式

[0053] 下文对本发明的详细描述和示例实施例可结合附图来更好地理解，其中本发明的元件和特征由附图标记标识。

[0054] 本说明书附图所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本实用新型可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本实用新型所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本实用新型所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”等用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本实用新型可实施的范畴；除此之外，本实用新型的各个实施例之间并不是相互独立的，而是可以进行组合的。

[0055] 实施例1

[0056] 如图1所示，本发明的一种利用烧结烟气脱硫灰一步法合成硫酸钙晶须的方法，本实施例指的脱硫灰为烧结烟气脱硫灰。

[0057] 步骤一：脱硫灰预处理

[0058] 将脱硫灰中的铁粉与脱硫灰分离，除去脱硫灰中的大颗粒不溶物，得到预处理的脱硫灰；详细步骤为：

[0059] （1）将脱硫灰加入到脱硫灰铁粉分离装置内，开启电磁铁，同时打开反吹气罐410的气阀，反吹气罐410内的反吹气流经管道进入电磁铁铁芯205的筒心内，而后反吹气流由铁芯205表面的通气孔204向电磁铁外部溢出；

[0060] 反吹气罐410内的反吹气流经过气流主管420分别进入第一气流支管421和第二气流支管422，并同时控制第一反吹阀423和第二反吹阀424的流量；

[0061] （2）开启鼓风风机150，鼓风风机150产生的喷吹气流经进风管100自下而上的喷入铁粉回收腔体200内；

[0062] （3）通过脱硫灰槽101将脱硫灰输送至进风管100内；

[0063] 将脱硫灰加入到脱硫灰槽101，开启增压气罐103的气阀，增压气罐103对脱硫灰槽101进行加压，而后打开物料阀104，脱硫灰槽101内脱硫灰经输送管102输送至进风管100内；

[0064] （4）进风管100的喷吹气流将脱硫灰喷吹至铁粉回收腔体200内，脱硫灰中的铁粉被吸附于棉质套筒203的表面；

[0065] 进风管100的喷吹气流将脱硫灰喷吹至铁粉回收腔体200内，在喷吹气流的作用下脱硫灰被喷吹至电磁铁的周围，脱硫灰内的铁粉被电磁铁吸附于棉质套筒203的表面，与此同时反吹气流通过电磁铁铁芯205表面的通气孔204向外溢出，避免脱硫灰渗入棉质套筒203中；

[0066] （5）关闭进风管100的喷吹气流后分离铁粉后的脱硫灰在重力作用下降落至回收槽140中；

[0067] （6）从回收槽140取出去除铁粉的脱硫灰与水混合，筛去大颗粒不溶物，再将筛去大颗粒不溶物的脱硫灰置于布氏漏斗610中进行真空抽滤，得到预处理的脱硫灰；

[0068] 步骤二：制备硫酸钙晶须

[0069] 将预处理的脱硫灰和MgCl2溶液混合得到浆液，再将浆液转移至反应装置的高压反应釜520中，并向高压反应釜520中通入氧气，调节高压反应釜520内的压力为1 2MPA、温~度为120 180℃，本实施例的温度为180℃；从而在高压反应釜520内水热合成硫酸钙晶须；
~
具体步骤为：

[0070] （1）配制浓度为2%的MgCl2溶液充当媒晶剂，向MgCl2溶液加入预处理后的脱硫灰搅拌均匀得到浆液，控制浆液的固液比为1/15 1/20；~

[0071] （2）向浆液中滴加饱和的Ca(OH)2溶液，调节浆液的pH为8 9；~

[0072] （3）将浆液加入到高压反应釜520中，关闭高压反应釜520顶盖后向高压反应釜520中充入氧气，并对高压反应釜520内的浆液进行搅拌，搅拌强度为 400 600r/min，反应时间~为2 3h，从而在高压反应釜520内水热合成硫酸钙晶须；高压氧气为氧化阶段的氧化剂，氯~
化镁作为媒晶剂，结合结晶理论，具体的结晶保护三个过程：

[0073] 1）溶解氧化过程

[0074] 较细的粒度使得脱硫灰具有较大比表面积，同时水热体系具有较高的温度和压力，能够促进CaSO3·0.5H2O的溶解。溶解后产生的SO32-迅速氧化成SO42-，氧化反应不间断地进行，脱硫灰中CaSO3·0.5H2O不断溶解。

[0075] 2）结晶过程

[0076] 随着溶解氧化过程持续进行，溶液中的Ca2+、SO42-的浓度不断增加，当溶液中的Ca2+ 2-、SO4 达到该温度下的过饱和状态时，就会有结晶析出的现象。实验表明，反应条件不同，对应的反应产物也会有所差异，具体反应方程式如下：

[0077] Ca2+ +SO42- = CaSO（4 纤维状）

[0078] Ca2+ +SO42- +1/2H2O = CaSO4·1/2H2O（纤维状）

[0079] Ca2+ +SO42- + 2H2O = CaSO4·2H2O（纤维状）

[0080] 3）晶须生长过程

[0081] 晶体形核以后，溶液中的Ca2+、SO42-仍处在过饱和状态，仍以晶体的形式不断析出。在180℃条件下，CaSO4溶解度低于CaSO4·0.5H2O和CaSO4·2H2O，CaSO4将会以晶核为中心快速凝聚；同时根据硫酸钙晶须的定向生长特性并在媒晶剂的作用下，晶体会持续增长，最终形成针状的硫酸钙晶须。采用本实施例制备的硫酸钙晶须的SEM图片如图2所示。

[0082] 对比例1

[0083] 本对比例1的基本内容同实施例1，不同之处在于：在步骤一：脱硫灰预处理中，没有将脱硫灰中的铁粉分离，而是直接采用带有铁粉的脱硫灰制备晶须。采用本对比例制备的硫酸钙晶须的SEM图片如图3所示。

[0084] 对比图2和图3所示，采用实施例1制备的硫酸钙晶须生产相对有序，且硫酸钙晶须制备的相对较快。其原因可能是：对比例1在采用制备硫酸钙晶须的过程中，脱硫灰中含有大量CaSO3，无法使用强酸进行除杂，因此本实施例引入物理性除杂过程，使用电磁铁除去脱硫灰中的铁粉，如果直接使用未分离铁粉的脱硫灰进行水热反应合成硫酸钙晶须，铁粉在水热体系中会与CaSO3争夺浆液中溶解的氧气，同时铁粉成为新生硫酸钙的结晶附着点，造成硫酸钙晶须大量形核，但是生长缓慢，故去除脱硫灰中的铁粉有利于硫酸钙晶须的生长过程。而实施例1在制备硫酸钙晶须的过程中，将脱硫灰中的铁粉进行物理性除杂，有效地将脱硫灰中的铁粉去除，从而提高了硫酸钙晶须的制备质量。

[0085] 值得说明的是，配制浓度为2%的MgCl2溶液充当媒晶剂，向MgCl2溶液加入预处理后的脱硫灰搅拌均匀得到浆液，控制浆液的固液比为1/15 1/20，可以避免浆液中脱硫灰结~块，同时较细的粒度也使得脱硫灰具有较大得比表面积；将充分搅拌均匀的浆液加入到高压反应釜520中，关闭高压反应釜520顶盖后向高压反应釜520中充入氧气，并控制高压反应釜520内的搅拌强度为400 600r/min，反应时间为2 3h，使得水热体系具有较高的温度和压~ ~
力，能够促进脱硫灰中的CaSO3·0.5H2O的溶解，溶解后产生的SO32-迅速氧化成SO42-，氧化反应不间断地进行，脱硫灰中CaSO3·0.5H2O不断溶解，溶液中Ca2+、SO42-始终处于过饱和状态，为硫酸钙晶须的结晶和生长提供动力，实现烧结烟气脱硫灰氧化协同制备硫酸钙晶须，解决CaSO3难以快速氧化和硫酸钙晶须制备工艺流程较长的难题，为烧结烟气脱硫灰高附加值资源化利用提供理论依据。

[0086] 实施例2

[0087] 本实施例的基本内容同实施例1，如图4和5所示，不同之处在于：将脱硫灰加入到脱硫灰铁粉分离装置内，脱硫灰运动至铁粉回收腔体200的下部时，脱硫灰运动至第一电磁铁210和第二电磁铁220的周围，脱硫灰中的铁粉被第一电磁铁210和第二电磁铁220吸附于棉质套筒203的表面；而后脱硫灰在喷吹气流的作用下继续向上运动，当脱硫灰运动至第三电磁铁230周围时，脱硫灰中的铁粉吸附于第三电磁铁230的表面；脱硫灰在喷吹气流的作用下，经第一电磁铁210和第二电磁铁220之间的空隙，运动至左电磁铁231和右电磁铁232之间的连接处，并被吸附于连接处的表面，提高了脱硫灰中铁粉的分离效果，当喷吹气流停止喷吹后，分离铁粉后的脱硫灰在重力作用下降落至回收槽140中，便于收集脱硫灰。

[0088] 进一步地，将降落至回收槽140中的脱硫灰收集并移入抽滤装置中，抽滤装置包括过滤器602、循环水真空泵650和抽滤单元601，循环水真空泵650通过橡胶皮管640与抽滤单元601的抽气口620相连；抽滤单元601包括布氏漏斗610、抽气口620和真空抽气瓶630，布氏漏斗610设置在真空抽气瓶630的上方，真空抽气瓶630的一侧设置有抽气口620，抽气口620通过橡胶皮管640与循环水真空泵650相连，过滤器602设置在布氏漏斗610的上方；过滤器602的中部设置有滤网710，滤网710的过滤孔径小于大颗粒不溶物的直径同时大于脱硫灰的直径，过滤器602的底部设置有过滤出口720，过滤出口720设置在布氏漏斗610的上部。脱硫灰去除铁粉后，将其与蒸馏水混合均匀后移入过滤器602中，在过滤器602的滤网710作用下，脱硫灰水溶液中的大颗粒不溶物被阻隔在滤网710的上表面，可以除去脱硫灰中的大颗粒不溶物，剩余部分的脱硫灰水溶液沿滤网710中的孔洞流向过滤器602的底部，流入过滤器602底部的脱硫灰水溶液在重力的作用下，继续向设置在过滤器602底部的过滤出口720流动，然后流入设置在过滤出口720下方的抽滤单元601。

[0089] 进一步地，脱硫灰水溶液流动至抽滤装置后，抽滤单元601对脱硫灰水溶液进行抽滤，先打开循环水真空泵650的电源，在重力作用下脱硫灰水溶液流入布氏漏斗610内，循环水真空泵650通过橡胶皮管640与设置在真空抽气瓶630一侧的抽气口620相连，通过橡胶皮管640作用于布氏漏斗610中的脱硫灰水溶液开始抽真空作业，真空抽滤后得到预处理的脱硫灰，筛去脱硫灰中的大颗粒不溶物，提高脱硫灰的纯度，进而改善利用脱硫灰制备的硫酸钙晶须的质量，然后将预处理的脱硫灰和MgCl2溶液混合，再移至高压反应釜520中水热合成硫酸钙晶须。

[0090] 本实施例的一种利用烧结烟气脱硫灰一步法合成硫酸钙晶须的方法，反应装置包括氧气瓶510和高压反应釜520，氧气瓶510通过管道与高压反应釜520顶部的进气口523相连，进气口523上设置有氧气阀528，进气口523与高压反应釜520之间的管道上设置有泄压阀521，所述高压反应釜520上设置有气压表522，高压反应釜520内设置有搅拌叶片525。将充分搅拌均匀的浆液调节PH值的范围在8 9之间，再加入到高压反应釜520中，关闭高压反~应釜520顶盖后向高压反应釜520中充入氧气，并控制高压反应釜520内的搅拌强度为400-
600r/min，反应时间为2 3h，进行水热合成得到硫酸钙晶须。控制高压反应釜520内的搅拌~
强度和反应时间，可以使得该水热体系具有较高的温度和压力，能够促进脱硫灰中的
2- 2- 2+ 2-
CaSO3·0.5H2O的不断溶解，溶解后产生的SO3 迅速氧化成SO4 ，使得溶液中Ca 、SO4 始终处于过饱和状态，同时氧化反应不间断地进行，为硫酸钙晶须的结晶和生长提供动力，实现了烧结烟气脱硫灰氧化协同制备硫酸钙晶须，进一步地，解决了CaSO3难以快速氧化和硫酸钙晶须制备工艺流程较长的难题。

[0091] 本实施例中，进风管100的喷吹气流将脱硫灰喷吹至铁粉回收腔体200内，电磁铁产生磁力将脱硫灰中的铁粉吸附于棉质套筒203的表面，棉质套筒203提高了电磁铁表面与铁粉的摩擦力，避免电磁铁表面吸附的铁粉被喷吹气流吹落；电磁铁包括导线202和铁芯205，其中导线202缠绕于铁芯205的外部，铁芯205的表面开设有通气孔204，通气孔204与铁芯205的筒心相连通，进而反吹气罐410可以通过气体管道向铁芯205的筒心输送反吹气流；
另外，通气孔204的直径大于导线202的直径，使得导线202经过通气孔204的外表面时，进入铁芯205的反吹气流也可以从通气孔204四周的缝隙中流出，而后经过棉质套筒203向外部扩散，向外扩散的反吹气流可以避免脱硫灰在喷吹气流的作用下进入棉质套筒203内，从而达到分离脱硫灰中铁粉的效果。

[0092] 本实施例的顶盖310设置于铁粉回收腔体200的顶部，该顶盖310的内部设置有过滤层320；进风管100设置于铁粉回收腔体200的底部，进风管100内的喷吹气流用于将脱硫灰喷吹至铁粉回收腔体200内，使得脱硫灰通过进风管100进入铁粉回收腔体200内；从进风管100进入铁粉收腔体200的喷吹气流，通过过滤层320流出铁粉收腔体200，平衡铁粉回收腔体200内的压强和外界的压强，保证分离过程的顺利进行。

[0093] 值得说明的是，电磁铁包括第一电磁铁210、第二电磁铁220和第三电磁铁230，其中第一电磁铁210和第二电磁铁220并列设置，第一电磁铁210和第二电磁铁220之间设置有空隙，第三电磁铁230设置于第一电磁铁210和第二电磁铁220的上部，且第三电磁铁230与上述的空隙对应设置。电磁铁的上下排列方式使得不同位置、不同层次的电磁铁可以与脱硫灰充分接触，从而使电磁铁吸附回收腔体200内不同位置的铁粉，进而提高了单位时间内铁粉的分离效率。

[0094] 本实施例的第三电磁铁230包括左电磁铁231和右电磁铁232，左电磁铁231和右电磁铁232的连接处位于空隙的正上方；左电磁铁231和右电磁铁232连接处的夹角为β，β取值范围为120 150°，本实施例优选的β取值为120°，上述的夹角β的设置增大了第三电磁铁230~对铁粉的吸附面积，同时增强了连接处的电磁作用力，进而第三电磁铁230产生较强的磁力吸附脱硫灰中的铁粉，达到较好的分离效果。

[0095] 如图6和图7所示，顶盖310设置于铁粉回收腔体200的顶部，铁粉回收腔体200的顶部内部设置有内螺纹，顶盖310外侧壁上设置有与上述内螺纹相配合的外螺纹，使得铁粉回收腔体200与顶盖310之间通过螺纹相连接，螺纹连接的方式可以提高安装效率；此外，该顶盖310的内部设置有过滤层320，过滤层320上设置有通孔，该通孔与上述的通电头201相配合，通电头201通过通孔贯穿设置于过滤层320上，通电头201穿过过滤层320延伸至顶盖310的外部，通电头201与电源电连接。上述的过滤层320为纱网或者具有空隙的填充层或者除尘布袋，在铁粉回收过程中气体可以通过过滤层320流出，而过滤层320可以将处理后的脱硫灰限制在铁粉回收腔体200内，使得被处理后的脱硫灰集中于铁粉回收腔体200内，从而在对脱硫灰中的铁粉进行安全、高效的分离的同时，避免了脱硫灰溢出铁粉回收腔体200外。

[0096] 实施例3

[0097] 本实施例的基本内容同实施例1，不同之处在于：反吹气罐410上连接有气流主管420，气流主管420上连接有第一气流支管421和第二气流支管422，第一气流支管421与第三电磁铁230的铁芯205两端相连通，值得注意的是：第一气流支管421与铁芯205的筒心相连通，筒心为空心通道，筒心与铁芯205表面的通气孔204相连通，第一气流支管421与筒心连接的位置设有密封圈，避免反吹气流从铁芯205筒心的两端发生泄露；第二气流支管422分别与第一电磁铁210和第二电磁铁220的铁芯205相连通，即第二气流支管422与铁芯205内的筒心相连通，同样第二气流支管422与筒心连接位置设有密封圈。第二气流支管422的进气口包括左端口和右端口，其中左端口与第一电磁铁210的铁芯205的左端相连，右端口与第二电磁铁220的铁芯205的右端相连。反吹气罐410产生的气流通过气体管道分别进入第一气流支管421和第二气流支管422；第一气流支管421上设置有第一反吹阀423，第二气流支管422上设置有第二反吹阀424；第一反吹阀423用于控制第一气流支管421内的气体流量，第二反吹阀424用于控制第二气流支管422内的气体流量。第一电磁铁210和第二电磁铁
220的位置靠近进风管100，电源通过通电头201向电磁铁提供电能，进而电磁铁通过电磁感应产生磁力，一方面，因为该处的第一电磁铁210和第二电磁铁220与脱硫灰中铁粉接触的概率较大，可以适当增加第一电磁铁210和第二电磁铁220上的导线202的匝数，进而可以增强第一电磁铁210和第二电磁铁220处的电磁强度；另一方面，第三电磁铁230相比较于第一电磁铁210和第二电磁铁220，其位置距离进风管100较远，所以第三电磁铁230与脱硫灰中铁粉接触的概率较低，需要在电流相同的情况下适当增加第三电磁铁230上的导线202的匝数，增强第三电磁铁230处的电磁强度，从而提高第三电磁铁230对鼓入铁粉回收腔体铁粉
200顶端的铁粉的吸附，进而可以避免吸附棉质套筒203表面的铁粉被反吹气流吹落而又重新落入脱硫灰内，降低了脱硫灰分离的纯度。

[0098] 需要注意的是，脱硫灰在进风管100喷吹气流的作用下会渗入棉质套筒203内，使得棉质套筒203内有脱硫灰残留，导致铁粉的分离效果较差，此时可以通过调节第二反吹阀424来控制第二气流支管422内的气体流量，使得反吹气流由棉质套筒203的内表面向外表面流动，避免脱硫灰附着于棉质套筒203的纤维孔内。脱硫灰中的铁粉在电磁力的作用下吸附在棉质套筒203表面，运动至电磁铁附近的脱硫灰在通气孔204的反吹气流的作用下，反向运动远离棉质套筒203，促进了脱硫灰与铁粉分离，提高脱硫灰中铁粉的分离效果。第三电磁铁230远离进风管100，当脱硫灰运动至第三电磁铁230附近时，其所受到的气体冲击较第一电磁铁210和第二电磁铁220处小，所以本实施例中，可以通过第一反吹阀423控制第一气流支管421内的气体流量，使得第一气流支管421的气体流量小于第二气流支管422内的气体流量。

[0099] 此外，由于进风管100中的喷吹气流具有一定的气压，脱硫灰将不能借助自身的重力通过输送管102进入进风管100中，因此本实施例在脱硫灰槽101的顶部设置密封罩，增压气罐103通过管道与脱硫灰槽101相连；增压气罐103为密封的脱硫灰槽101提供气压，从而平衡进风管100内的气流压力，使得脱硫灰在增压气罐103提供的气压和自身重力的作用下，通过输送管102输送至进风管100内，进风管100中喷吹气流将脱硫灰沿进风管100的管道方向向上吹入铁粉回收腔体200内，进而在铁粉回收腔体200内对脱硫灰中的铁粉的进行分离。

[0100] 实施例4

[0101] 本实施例的基本内容同实施例1，如图8所示，不同之处在于：进风管100包括第一进风管110和第二进风管120，且第一进风管110和第二进风管120对应设置，第一进风管110和第二进风管120之间的夹角为a，a的范围90 120°，第一进风管110和第二进风管120可以~在铁粉回收腔体200的底部产生对吹的喷吹气流，使得脱硫灰更好地分散开来，并且脱硫灰在喷吹气流的作用下由铁粉回收腔体200的底部吹送至顶部，避免脱硫灰在自身重力的作用下下落而堆积于铁粉回收腔体200底部，进而促进了含铁的脱硫灰与电磁铁的充分接触，提高了电磁铁对铁粉的分离效率。

[0102] 进一步地，第一进风管110远离第二进风管120的一侧设置有脱硫灰槽101；该脱硫灰槽101的底部通过输送管102与第一进风管110相连；第二进风管120远离第一进风管110的一侧设置有脱硫灰槽101；该脱硫灰槽101的底部通过输送管102与第二进风管120相连；脱硫灰槽101中的脱硫灰通过输送管102分别加入到第一进风管110和第二进风管120中，便于将脱硫灰沿输送管102直接加入到进风管100中，实现了脱硫灰中铁粉的在线分离，提高了实际的生产效率。进风管100远离铁粉回收腔体200的一端设置有鼓风风机150，鼓风风机
150用于向进风管100鼓入气流。由于进风管100中的气流具有一定的气压，气压较大时，脱硫灰将不能借助自身的重力沿输送管102从脱硫灰槽101进入进风管100中，因此本实施例在脱硫灰槽101的顶部设置有密封罩，增压气罐103通过管道与脱硫灰槽101相连。增压气罐
103为密封的脱硫灰槽101提供气压，从而平衡进风管100内的气流压力，使得脱硫灰在增压气罐103提供的气压和自身重力的作用下，通过输送管102输送至进风管100内，进风管100中不断鼓入的气流将脱硫灰沿进风管100的管道方向向上吹入铁粉回收腔体200内，并在铁粉回收腔体200内分离脱硫灰中的铁粉。

[0103] 同时，铁粉回收腔体200的底部设置有腔体收缩段240，进风管100与腔体收缩段240的底部相连；进风管100通过腔体收缩段240与铁粉回收腔体200的底部相连，第一进风管110和第二进风管120之间设置有风管连接处130，风管连接处130与第一电磁铁210和第二电磁铁220之间的空隙对应设置，且风管连接处130向腔体收缩段240内延伸至高于腔体收缩段240的底部。进风管100产生的喷吹气流分别沿第一进风管110和第二进风管120的方向向上运动，喷吹气流在风管连接处130汇集并进入腔体收缩段240，腔体收缩段240的底部收缩设计，使得喷吹气流聚拢向上运动，从而进风管100吹入的喷吹气流在腔体收缩段240相对聚集，有利于脱硫灰在喷吹气流的作用下由铁粉回收腔体200的底部吹送至顶部，避免脱硫灰因受力不均在自身重力的作用下下落而沉积于铁粉回收腔体200底部，进而导致脱硫灰的分离效果较差。输送管102上设置有物料阀104，可以根据需要开启或者关闭物料阀
104；第一进风管110和第二进风管120的底部侧壁通过管道与鼓风风机150相连，该管道设置有鼓风阀，鼓风阀用于控制该管道的气体流量；第一进风管110和第二进风管120的底部正下方设置有回收槽140，该回收槽140用于收集分离铁粉后的脱硫灰。

[0104] 如图9所示，腔体收缩段240上端通过波纹管131与铁粉回收腔体200的底部相连，腔体收缩段240下端通过波纹管131与进风管100的顶部相连，腔体收缩段240上设置有震动机构，该震动机构用于驱动腔体收缩段240进行振动，使得腔体收缩段240上堆积的脱硫灰通过第一进风管110和第二进风管120下落至回收槽140，便于充分收集已分离铁粉的脱硫灰，可以提高利用脱硫灰制备的硫酸钙晶须的产率。

[0105] 在上文中结合具体的示例性实施例详细描述了本发明。但是，应当理解，可在不脱离由所附权利要求限定的本发明的范围的情况下进行各种修改和变型。详细的描述和附图应仅被认为是说明性的，而不是限制性的，如果存在任何这样的修改和变型，那么它们都将落入在此描述的本发明的范围内。此外，背景技术旨在为了说明本技术的研发现状和意义，并不旨在限制本发明或本申请和本发明的应用领域。