CN101343047A - 一种石膏生产硫酸和水泥的改进生产工艺 - Google Patents

一种石膏生产硫酸和水泥的改进生产工艺 Download PDF

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Abstract

本发明为一种石膏生产硫酸和水泥的改进生产工艺，涉及于硫酸、水泥行业的生产技术及工业副产石膏的资源综合利用和环境保护治理领域。其特征是以CaSO4·2H2O为主要成分的天然或工业副产石膏为主要原料，粘土、焦炭、粉煤灰渣为辅料，采用半水烘干石膏流程、单级粉磨、生料混化、悬浮预热器窑分解煅烧、封闭稀酸洗涤净化、两转两吸工艺，经原料均化、烘干脱水、生料制备、熟料烧成、窑气制酸和水泥磨制等六个过程，制得硫酸和水泥产品。其优点是：原料广泛，解决石膏废渣占地和污染环境，实现硫资源循环利用；采用多项新工艺和新设备，易实现大型化生产；技术先进，工艺成熟，生产控制易操作；能耗低，效益高，无废水、废渣排放。

Description

一种石膏生产硫酸和水泥的改进生产工艺
技术领域
本发明涉及一种石膏生产硫酸和水泥的改进生产工艺，属于硫酸、水泥行业的生产技术及工业副产石膏废渣资源综合利用和环境保护治理领域。
背景技术
石膏制硫酸和水泥技术的研究始于20世纪初。1916年，德国的缪勒和阔纳(Muller Kuhne)开发天然石膏制硫酸和水泥技术取得了成功，并建立了中试装置；其后，英国、德国、波兰、奥地利、南非等相继建成了以天然石膏、硬石膏和磷石膏为原料生产硫酸和水泥装置，并投入生产，其平均生产能力为日产硫酸和水泥各160吨。由于工艺与工程等问题及经济上的原因，上述工厂的生产装置已先后停产，至今未取得设计放大和工业化生产。
山东鲁北企业集团总公司自20世纪70年代以来一直从事石膏制硫酸联产水泥技术的研究和开发，在总结国内外技术的基础上，先后取得利用盐石膏、磷石膏、天然石膏、脱硫石膏制取硫酸与水泥攻关试验的成功，通过了省部级和国家级技术鉴定，填补了国内空白。1990年建成投产了“年产3万吨磷铵、副产磷石膏制4万吨硫酸联产6万吨水泥”装置(简称“三四六”工程)，使磷石膏制硫酸联产水泥技术实现了新的突破，达到长周期安全稳定生产，产品产量达到原设计能力的200％，属国际先进水平。为了实现磷铵、硫酸、水泥联产装置大型化，山东鲁北企业集团总公司于1997年5月开工建设“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(简称“15、20、30”工程)，1999年相继建成投产。在装置投产运行及国产化攻关成果的基础上，通过技术创新改造，目前已达到“年产30万吨磷铵、副产磷石膏制40万吨硫酸联产60万吨水泥”的生产能力(简称“30、40、60”工程)，成为世界石膏制酸史上技术最先进、规模最大的联产装置。2001年，该技术荣获国家科技进步奖。2005年，为了解决电厂烟气脱硫石膏污染环境，山东鲁北企业集团总公司承担了山东省科技厅下达的“工业领域循环经济关键技术研究——脱硫石膏制硫酸联产水泥技术研究与工程示范”重大科技攻关课题，历经小试、中试、产业化，均获得了成功，并通过了鉴定验收。
本发明是对山东鲁北企业集团总公司《一种由石膏生产硫酸的方法》[申请(专利)号：88109693.8]的创新及拓展。《一种由石膏生产硫酸的方法》主要原料仅局限于盐石膏、磷石膏和天然石膏，石膏分解装置采用的是传统的中空长窑，硫酸系统采用文泡文、一转一吸、水洗流程。因工艺的局限，导致对原料要求高，对主要工艺指标控制范围宽，生产难以控制；回转窑运行不稳定，易出现液相和结圈，难以保证连续生产；石膏分解率低，SO2浓度低、波动大，影响制酸部分正常运转；窑气净化效率低，有酸性废水产生；SO2转化及吸收率低，尾气需要氨中和后才能达标排放；热耗高，动力消耗大，经济效益差；难以实现大型化生产。针对以上缺陷，本发明有了较大改进和创新。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是克服上述现有技术缺陷，提供一种原料取材广泛，能有效处理磷复肥、电力及海盐业所排放的废渣磷石膏、脱硫石膏和盐石膏，实现硫资源循环利用，生产控制易操作，易实现大型化，能耗低，效益高，无废水、废渣排放的利用石膏生产硫酸和水泥的改进生产工艺。
本发明采用半水烘干石膏流程、单级粉磨、生料混化、悬浮预热器窑分解煅烧、窑尾静电除尘、封闭稀酸洗涤净化、两转两吸工艺，经原料均化、烘干脱水、生料制备、熟料烧成、窑气制酸和水泥磨制等六个过程，制得硫酸和水泥产品：
1、原料均化
符合工艺要求的石膏、焦炭、粘土等原料，按照批量要求进行均化，以确保原料组份的稳定性。
(1)石膏
凡是以CaSO4·2H2O为主要成分的天然或工业副产石膏(包括盐石膏、磷石膏、天然石膏、脱硫石膏等)均可作为制取SO2气体和水泥熟料的主要原料。
要求SO3≥33％、CaO≥30％、SiO2≤8.5；
针对磷石膏因其中含有影响水泥质量的P2O5和F，要求P2O5＜2％、F＜0.35％。
(2)焦炭
主要成分是C，同时还含有挥发性成分和SiO2、Al2O3等灰分，在烧成过程中提供CaSO4的还原剂。这就要求C含量越高越好。一般要求C≥60％、挥发性成分Vad＜5％。对焦炭的灰分则要求其熔点须高于CaSO4的分解温度。
(3)粘土
作为辅助原料，主要用来补充SiO2等熟料形成所需成分，为满足配料要求SiO2≥60％。
2、烘干脱水
(1)半水工艺流程的确定
当二水石膏加热到160℃以上时，基本上是无水石膏，但吸收空气中的水分后，容易变成半水石膏。且半水石膏比较稳定，流动性较好，无粘结、糊磨现象，能够满足生产工艺要求，因此本发明确定采用半水工艺流程。
(2)烘干流程说明
石膏烘干采用新开发的适合粘性物料的新型快速烘干机。石膏在烘干机内与来自沸腾炉的热烟气接触，在120～160℃左右使水份蒸发，石膏得到干燥、脱水，成为含水4～8％的半水石膏。
反应式为：
Figure A20081013927600061
焦炭、粘土等辅助材料进辅料烘干机，与热烟道气接触烘干至水分≤10％。
石膏和辅料烘干机均采用沸腾炉提供热源，沸腾炉以煤为燃料，排出的灰渣用作水泥的添加剂；烘干机排出的尾气经除尘、脱氟净化后，达标排放。
3、生料制备
生料制备采用微机配料、在线分析。经计量后的焦炭、粘土等辅助材料一起粉磨到细度要求0.08mm方孔筛筛余10％以下后，与经计量的半水石膏一起入混化机均匀后成为用来分解、煅烧的生料。
生料中CaO、SiO2、Al2O3、Fe2O3及杂质如F和P等的成份必须准确控制，从而使烧出的熟料满足水泥生产的要求；煤灰和焦炭在配料时，必须同时考虑，按比例配加。
在实际生产中，是通过率值来控制生料中各氧化物配比的。生料配制一般要求达到以下指标：
(1)石灰饱和系数
KH＝(CaO-1.18P2O5-0.35Fe2O3-1.65Al2O3)/2.8SiO2＝1.0±0.06
(2)硅酸率
n＝SiO2/(Al2O3+Fe2O3)＝3.7±0.4
(3)铁率(或铝率)
P＝Al2O3/Fe2O3＝2.5±0.2
(4)C/SO3(摩尔比)＝0.70～0.78
(5)P2O5≤1.5％、MgO≤2.5％、F≤0.2％、R2O＜1.5％、Cl＜0.015％、粒度＜50μm。
4、分解、煅烧
石膏制硫酸联产水泥装置的关键设备是回转窑。分解、煅烧装置采用自动控制的带四级旋风预热器的回转窑、三风道煤枪和静电电收尘器等新工艺和设备的相互组合，有利于稳定煅烧工艺，提高煅烧效果，能够确保旋风预热器回转窑所产生的窑气中SO2浓度为11-14％。如烧成用煤采用含硫量大于2.5％的高硫煤，不但可降低成本，还有利于提高窑气SO2浓度。
均化后的生料经计量后入回转窑窑尾旋风预热器系统的第二级旋风预热器的排气管内，经撒料板分散后被热气流携带到第一级预热器内进行气固分离，气体由出风管经引风机排出、经电收尘器除尘后进入硫酸系统，固体则进入第三级预热器的排气管内，经撒料板分散后被热气流携带到第二级预热器内……。这样，物料依次经过各级旋风预热器，最后经第四级预热器预热到600-750℃后，进入回转窑内分解、煅烧。
反应式为：
Figure A20081013927600071
Figure A20081013927600072
生成的CaO与物料中的SiO2、Al2O3、Fe2O3等进入烧成带，发生矿化反应，形成水泥熟料：
12CaO+2SiO2+2Al2O3+Fe2O3→3CaO·SiO2+2CaO·SiO2+3CaO·Al2O3+4CaO·Al2O3·Fe2O3
水泥熟料经冷却机冷却后送水泥熟料库，生成的含SO2为11～14％的窑气自窑尾(800～900℃)进入第四级旋风预热器，依次经第三、二、一级旋风预热器与加入的生料逆流接触，进行热交换后，自第一级旋风预热器排出(260～400℃)，由热引风机经电收尘器送入硫酸系统。
水泥熟料中各氧化物并不是以单独的状态存在，而是以两种或两种以上的氧化物结合成化合物(通称矿物)存在。因此，在水泥生产过程中控制各氧化物之间的比例，比控制氧化物的含量更为重要，更能表示出水泥的性能及对煅烧的影响。水泥熟料控制指标要求如下：
①石灰饱和系数
KH＝(CaO-0.35Fe2O3-1.65Al2O3-0.70S03-0.78CaS-fCaO-1.18P2O5)/2.8SiO2
＝0.84±0.2
②硅酸率
n＝SiO2/(Al2O3+Fe2O3)＝3.4±0.2
③铁率(或铝率)
P＝Al2O3/Fe2O3＝2.0±0.2
④CaS＜2％、SO3＜2％、fCaO＜2％、MgO＜2％。
SO2气体和水泥熟料都在窑中生成。既要制得SO2含量较高、符合生产硫酸要求的窑气，又要制得符合水泥要求的熟料。除了严格控制生料的配比外，还必须严格控制窑内气氛。在窑内强还原气氛和配料中焦炭过量时，可能形成单质硫，单质硫堵塞硫酸部分设备。另外，在配料中焦炭含量低和强氧化气氛时，易出现低熔物、回转窑烧结和结圈现象。窑内气氛一般氧含量控制在0.5～1.5％。
为避免开窑时窑气可能出现CO引起电除雾器爆炸问题，出窑气体控制CO≤0.5％。
5、硫酸制取
(1)窑气净化工段
由预热器窑尾电收尘器来的300℃左右、含尘0.15g/Nm3的窑气进入冷却塔进行冷却洗涤。冷却塔内喷淋约8-10％的稀硫酸，窑气在冷却塔中经绝热蒸发、冷却至63-68℃，进入洗涤塔内用约1.5％的稀硫酸喷淋洗涤，以进一步除去窑气中的尘、氟等杂质。洗涤塔出口38-40℃气体经电除雾器除去酸雾后进入干燥塔。稀酸采用换热器冷却。
冷却塔循环酸从冷、洗塔酸循环泵出口引出部分稀酸经沉降器沉降，以除去其中的尘。清液部分流回到冷却塔底部的稀酸贮槽，多余的8-10％浓度的稀酸经脱吸塔脱除其中的SO2后，与沉降器底部流出的污酸一道用稀酸泵送至贮槽。
(2)干吸工段
由净化工段来的SO2气体，经补充一定量的空气后进入干燥塔。干燥塔顶部喷淋94.5％浓度的硫酸，以吸收窑气中的水分，气体出干燥塔含水量小于0.1g/Nm3，然后进入转化工段的SO2鼓风机。干燥塔循环酸吸收水分后流入干燥塔酸循环槽。为了维持干燥塔循环酸的浓度，从中间吸收塔串来部分硫酸，使干燥塔酸循环槽中酸浓度维持在94.5％，再经干燥塔酸循环泵、干燥塔酸冷却器后入干燥塔循环使用。循环系统中多余的94.5％硫酸经SO2吹出塔脱除其中的SO2后，经吹出塔酸循环槽、吹出塔酸循环泵串至中吸塔酸循环槽。
由转化工段来的含SO3的第一次转化气进入中间吸收塔，用98％浓度的硫酸循环喷淋吸收，制得硫酸。吸收后的气体回转化工段进行第二次转化。中间吸收塔酸流入中吸塔酸循环槽中，多余的硫酸分别串至干燥塔酸循环槽和终吸塔酸循环槽。循环槽中的酸浓度由干燥塔酸循环槽串来的94.5％硫酸和加水维持在98％。循环酸经中吸塔酸循环泵、中吸塔酸冷却器进入中间吸收塔顶部循环喷淋。
由转化工段来的含SO3的第二次转化气体进入最终吸收塔，塔顶部用98％浓度的硫酸循环喷淋吸收，吸收后尾气达标排放。吸收SO3后的循环酸流入终吸塔酸循环槽，酸浓度由中间吸收塔串来的酸和加水来维持在98％，循环酸经终吸塔酸循环泵、终吸塔酸冷却器后进入塔顶部循环喷淋。系统中多余的硫酸从终吸塔酸冷却器出口引出，经成品酸冷却器冷却后，送至酸罐。
反应式为：SO3+H2O→H2SO4
(3)转化工段
由干吸工段干燥塔来的SO2窑气，经SO2鼓风机加压后，经第IIIa、IIIb换热器、第I换热器加热到约410-420℃后，进入转化器一段进行反应，生成SO3。一段反应出口气体经第I换热器降温到450℃后进入转化器二段继续反应。二段出口气体经第II换热器降温到415℃后，进入转化器第三段继续反应。三段反应转化率可达93％。转化器三段出口气体经第IIIb、IIIa换热器降温至180℃后，进入干吸工段的中间吸收塔进行吸收。
由干吸工段中间吸收塔来的气体，经IVa、IVb换热器、第II换热器升温至410℃，进入转化器四段进行第二次转化。转化器四段出口气体经IVb、IVa换热器降温至180℃后，至干吸工段的最终吸收塔进行第二次吸收。经二次转化后总转化率达99.5％，二次吸收后总吸收率达99.95％。
反应式为：
Figure A20081013927600091
6、水泥磨制
(1)混合材和石膏的掺加量
工业锅炉排出的粉煤灰渣可作为水泥混合材，掺加量为5～15％；生产普通水泥时石膏(二水基)掺加量为3％。
(2)工艺过程
水泥熟料、石膏、混合材按比例计量后，由皮带机送入水泥磨粉磨。粉磨后的水泥由提升机送入选粉机选粉，选出的粗料返回磨内再粉磨，细料则作为成品送至水泥储库储存，包装或散装出厂。
本发明的优点是：
1、可以综合利用磷石膏、脱硫石膏和盐石膏等工业废渣，消除堆放占地和环境污染，开辟新的硫资源，缓解硫酸、水泥供应不足的局面。
目前，我国磷石膏年排放量已超过5000万吨、脱硫石膏年排放量将达2000万吨(至2010年的预计数)、盐石膏年排放量为50余万吨。以上工业副产石膏的产生量将随着高浓度磷复肥、电力、海盐业的发展而大幅度增加。由于工业副产石膏中含有有害物质，任意排放会造成严重的环境污染；设置堆场，不仅占地多、投资大、堆渣费用高，而且对堆场的地质条件要求高，长期堆积会引起地表水及地下水的污染。
2、本发明采用了多项新工艺和新设备，工艺更加成熟可靠、技术先进、能耗低、投资省、自动化水平高。
(1)石膏烘干脱水采用半水工艺流程，烘干设备采用新型适合粘性物料的快速烘干机，较传统的回转式烘干机，设备体积小，节省投资，生产能力大，热耗低、热效率高。
(2)石膏和辅料烘干均以沸腾炉提供热源，以煤为燃料，排出的灰渣用作水泥的添加剂。
(3)生料制备采用新型混化机，半水石膏无需预先粉磨即可与辅料混化成合格生料，降低了30％的动力消耗。
(4)采用旋风预热器窑分解石膏生料新技术，与传统中空长窑相比，系统热耗降低30％，增大生产能力、节省装置投资。
(5)采用高饱和比、高硅酸率配料，稳定窑内气氛，从根本上解决了大窑结圈的难题。
(6)石膏煅烧回转窑采用三风道喷枪，较传统单风道喷枪，操作方便、火焰集中，热能利用率高，对煤质要求不高，降低了生产成本，提高了熟料质量，能够适应石膏煅烧工艺条件，有效地处理窑内结圈等难题。石膏煅烧回转窑运转率达96％以上。
(7)水泥系统采用生料在线分析、回转窑自动控制等技术，提高了操作的精确性，运行的稳定性，降低了劳动强度。
(8)窑尾除尘采用了静电除尘器，解决了工况条件恶劣(高温、含酸气体、高温下结露、热膨胀量大)影响长周期稳定运转的威胁，确保了石膏制酸的污水零排放。
(9)在石膏制酸中首次采用酸洗净化、两转两吸工艺，总转化率≥99.5％，吸收率≥99.95％，实现系统的酸平衡、水平衡。
3、本发明有效提高了窑气SO2浓度到11～14％。主要原因是：
(1)优化生料配制和采用四级旋风预热器、三风道煤枪的回转窑的相互组合，使烧成反应充分，提高了煅烧效果，同时避免了大窑结圈，石膏分解率达到98％以上；
(2)采用旋风预热器窑预热生料，降低了入窑生料水分，窑气中的水分含量也相应降低；
(3)烧成用煤采用高硫煤。
4、经济效益和社会效益显著。
利用石膏生产硫酸和水泥，与同规模厂家采用硫铁矿生产硫酸和一般水泥厂相比，成本最低。硫酸成本约为硫铁矿制硫酸的二分之一，水泥成本为一般水泥厂的三分之二。同时节省巨额的硫铁矿和石灰石矿的开采和运输费用。
附图说明
图1为石膏制硫酸联产水泥工艺流程示意图。
具体实施方式
本发明实施例生产工艺流程见图1。
实施例1(以磷石膏做原料)：
1、主要原料磷石膏、粘土、焦炭、煤的成分如下：
(1)磷石膏(二水基)主要化学成分
  磷石膏   LOSS   SiO2   Fe2O3   Al2O3   CaO   MgO   SO3   P2O5   F-   ∑
  Wt，％   19.23   3.81   0.27   0.29   31.40   0.44   43.34   0.72   0.16   99.79
(2)粘土主要化学成分
  粘土   LOSS   SiO2   Fe2O3   Al2O3   CaO   MgO   ∑
  Wt，％   9.10   62.37   4.69   12.15   5.89   2.34   96.54
(3)焦炭工业分析、灰份分析
Figure A20081013927600111
(4)烧成用煤工业分析、灰份分析
Figure A20081013927600112
2、半水磷石膏主要化学成分
  半水磷石膏   LOSS   SiO2   Fe2O3   Al2O3   CaO   MgO   SO3   P2O5   F-   ∑
  Wt，％   11.21   4.78   0.36   0.58   33.80   0.40   46.87   1.07   0.07   99.14
3、生料的配比、主要成分及率值
(1)生料的配比控制为：磷石膏89.3％；粘土4.5％；焦炭6.2％。
(2)生成的生料主要化学成分
  生料   LOSS   SiO2   Fe2O3   Al2O3   CaO   CO2   SO3   P2O5   F-   ∑
  Wt，％   13.81   8.93   0.73   1.80   29.93   0.62   42.26   0.76   0.18   99.02
(3)生料的率值为：KH(石灰饱和系数)＝1.03；n(硅酸率)＝3.53；P(铁率)＝2.47。
(4)固定碳C为4.82％；C/SO3(摩尔比)为0.76。
4、水泥回转窑主要操作指标
Figure A20081013927600113
5、熟料的主要成分、率值、矿物组成及物理性能
(1)生成的熟料的主要化学成分
  熟料   LOSS   SiO2   Fe2O3   Al2O3   CaO   CO2   SO3   P2O5   F-   ∑
  Wt，％   -0.74   21.92   2.06   4.19   64.74   1.96   1.08   1.93   0.36   98.24
(2)熟料的率值为：KH(石灰饱和系数)＝0.86；n(硅酸率)＝3.51；P(铁率)＝2.03。
(3)熟料的矿物组成：CaS为1.67％；FCaO为0.60％；C3S为45.87％；C2S为28.26％；C3A为7.60％；C4AF为6.27。
(4)熟料的物理性能
Figure A20081013927600121
6、硫酸装置主要操作指标
  进转化器SO2％   风机进口酸雾mg/Nm3   风机进口含尘mg/Nm3   风机进口水分mg/Nm3   总转化率％   总吸收率％   干燥酸浓度％   吸收酸浓度％
  9.3   0.031   0.041   0.076   99.54   99.97   92.67   98.58
7、水泥磨制混合材和石膏的配比：混合材粉煤灰渣掺加量为8％；石膏(二水基)掺加量为3％。
8、产品质量
(1)硫酸质量：浓度92.62；灼烧残渣0.049％。
(2)出磨水泥质量
Figure A20081013927600122
9、主要消耗指标
Figure A20081013927600123
Figure A20081013927600131
10、石膏分解率98.35％。
实施例2(以脱硫石膏做原料)：
1、主要原料脱硫石膏、粘土、焦炭、煤的成分如下：
(1)脱硫石膏(二水基)主要化学成分
  磷石膏   LOSS   SiO2   Fe2O3   Al2O3   CaO   MgO   SO3   ∑
  Wt，％   18.37   0.96   0.22   0.28   32.72   1.13   45.17   98.85
(2)粘土主要化学成分
  粘土   LOSS   SiO2   Fe2O3   Al2O3   CaO   MgO   ∑
  Wt，％   7.4   70.1   3.0   10.46   5.19   1.64   97.79
(3)焦炭工业分析、灰份分析
Figure A20081013927600132
(4)烧成用煤工业分析、灰份分析
Figure A20081013927600133
2、半水脱硫石膏主要化学成分
  半水脱硫石膏   LOSS   SiO2   Fe2O3   Al2O3   CaO   MgO   SO3   ∑
  Wt，％   9.37   1.96   0.42   0.48   36.22   1.23   49.87   99.55
3、生料的配比、主要成分及率值
(1)生料的配比控制为：脱硫石膏81.9％；粘土11.0％；焦炭7.1％。
(2)生成的生料主要化学成分
  生料   LOSS   SiO2   Fe2O3   Al2O3   CaO   MgO   SO3   ∑
  Wt，％   16.03   10.15   0.74   1.90   30.19   0.91   39.66   99.58
(3)生料的率值为：KH(石灰饱和系数)＝0.94；n(硅酸率)＝3.84；P(铁率)＝2.57。
(4)固定碳C为4.64％；C/SO3(摩尔比)为0.78。
4、水泥回转窑主要操作指标
5、熟料的主要成分、率值、矿物组成及物理性能
(1)生成的熟料的主要化学成分
  熟料   LOSS   SiO2   Fe2O3   Al2O3   CaO   MgO   SO3   S   ∑
  Wt，％   -0.69   22.91   1.57   3.42   65.69   2.13   1.16   0.88   97.07
(2)熟料的率值为：KH(石灰饱和系数)＝0.86；n(硅酸率)＝3.54；P(铁率)＝2.03。
(3)熟料的矿物组成：CaS为1.66％；FCaO为0.61％；C3S为45.89％；C2S为28.24％；C3A为7.60％；C4AF为6.27。
(4)熟料的物理性能
Figure A20081013927600142
6、硫酸装置主要操作指标
  进转化器SO2％   风机进口酸雾mg/Nm3   风机进口含尘mg/Nm3   风机进口水分mg/Nm3   总转化率％   总吸收率％   干燥酸浓度％   吸收酸浓度％
  8.7   0.030   0.039   0.075   99.56   99.97   92.68   98.56
7、水泥磨制混合材和石膏的配比：混合材粉煤灰渣掺加量为10％；石膏(二水基)掺加量为3％。
8、产品质量
(1)硫酸质量：浓度92.68；灼烧残渣0.048％。
(2)出磨水泥质量
Figure A20081013927600151
9、主要消耗指标
Figure A20081013927600152
10、石膏分解率98.17％。
实施例3(以盐石膏做原料)：
1、主要原料盐石膏、粘土、焦炭、煤的成分如下：
(1)盐石膏(二水基)主要化学成分
  磷石膏   LOSS   SiO2   Fe2O3   Al2O3   CaO   MgO   SO3   ∑
  Wt，％   22.49   7.54   0.55   1.04   31.31   0.10   33.75   96.78
(2)粘土主要化学成分
  粘土   LOSS   SiO2   Fe2O3   Al2O3   CaO   MgO   ∑
  Wt，％   7.4   70.1   3.0   10.46   5.19   1.64   97.79
(3)焦炭工业分析、灰份分析
Figure A20081013927600153
(4)烧成用煤工业分析、灰份分析
Figure A20081013927600154
2、半水盐石膏主要化学成分
  半水脱硫石膏   LOSS   SiO2   Fe2O3   Al2O3   CaO   MgO   SO3   ∑
  Wt，％   14.40   8.15   0.6   1.31   34.08   0.95   36.54   96.03
3、生料的配比、主要成分及率值
(1)生料的配比控制为：盐石膏91.2％；粘土2.3％；焦炭6.5％。
(2)生成的生料主要化学成分
  生料   LOSS   SiO2   Fe2O3   Al2O3   CaO   MgO   SO3   ∑
  Wt，％   19.8   9.90   0.75   1.95   30.50   0.9   33.33   97.13
(3)生料的率值为：KH(石灰饱和系数)＝0.975；n(硅酸率)＝3.67；P(铁率)＝2.6。
(4)固定碳C为3.9％；C/SO3(摩尔比)为0.78。
4、水泥回转窑主要操作指标
Figure A20081013927600161
5、熟料的主要成分、率值、矿物组成及物理性能
(1)生成的熟料的主要化学成分
  熟料   LOSS   SiO2   Fe2O3   Al2O3   CaO   MgO   SO3   ∑
  Wt，％   -0.58   22.72   2.10   4.22   64.57   2.11   1.02   96.16
(2)熟料的率值为：KH(石灰饱和系数)＝0.847；n(硅酸率)＝3.6；P(铁率)＝2.0。
(3)熟料的矿物组成：CaS为1.65％；FCaO为0.58％；C3S为44.87％；C2S为28.28％；C3A为8.02％；C4AF为6.66％。
(4)熟料的物理性能
Figure A20081013927600162
6、硫酸装置主要操作指标
Figure A20081013927600171
7、水泥磨制混合材和石膏的配比：混合材粉煤灰渣掺加量为9％；石膏(二水基)掺加量为3％。
8、产品质量
(1)硫酸质量：浓度92.48；灼烧残渣0.048％。
(2)出磨水泥质量
Figure A20081013927600172
9、主要消耗指标
Figure A20081013927600173
10、石膏分解率98.29％。

Claims (10)

1、一种石膏生产硫酸和水泥的改进生产工艺，其特征是以石膏为主要原料，粘土、焦炭、粉煤灰渣为辅料，采用半水烘干石膏流程、单级粉磨、生料混化、悬浮预热器窑分解煅烧、窑尾除尘、封闭稀酸洗涤净化、两转两吸工艺，经原料均化、烘干脱水、生料制备、熟料烧成、窑气制酸和水泥磨制六个过程，制得硫酸和水泥产品；具体包括以下步骤：
(1)原料石膏为以CaSO4·2H2O为主要成分的天然或工业副产石膏，包括天然石膏、盐石膏、磷石膏、脱硫石膏均可做为原料；
(2)石膏干燥、脱水为含水4～8％的半水石膏；焦炭、粘土烘干至水分≤10％；
(3)经计量的焦炭、粘土一起粉磨到细度要求0.08mm方孔筛筛余10％以下后，与经计量的半水石膏混合均匀后制成生料；生料配制要求：石灰饱和系数KH为1.0±0.06，硅酸率n为3.7±0.4，铁率P为2.5±0.2，C/SO3摩尔比为0.70～0.78；
(4)均化后的生料经计量后入回转窑窑尾旋风预热器系统预热到600-750℃后，进入回转窑内在900-1200℃分解成SO2和CaO，CaO与物料中的SiO2、Al2O3、Fe2O3进入烧成带发生矿化反应，形成水泥熟料；熟料控制要求：石灰饱和系数KH为0.84±0.2，硅酸率n为3.4±0.2，铁率P为2.0±0.2，CaS、SO3、fCaO、MgO均小于2％；
(5)水泥熟料经冷却后掺加5～15％粉煤灰渣和3％二水石膏后，通过粉磨得到水泥产品；
(6)含SO2的窑气经旋风预热器加热入窑生料后，经电收尘器、冷却塔、洗涤塔、电除雾器冷却、净化；在冷却塔内用8～10％的稀硫酸喷淋冷却，在洗涤塔内用1.5％的稀硫酸喷淋洗涤；
(7)净化后的窑气进干燥塔，用94.5％的硫酸喷淋干燥至含水量小于0.1g/Nm3，然后在钒触媒作用下经两次转化成SO3气体，用98％硫酸两次吸收SO3成工业硫酸。
2、如权利要求书1所述的一种石膏生产硫酸和水泥的改进生产工艺，其特征是所述原料石膏要求SO3≥33％、CaO≥30％、SiO2≤8.5；粘土要求SiO2≥60％；焦炭要求C≥60％。
3、如权利要求书1所述的一种石膏生产硫酸和水泥的改进生产工艺，其特征是所述的磷石膏要求SO3≥33％、CaO≥30％、SiO2≤8.5、P2O5＜2.0％、F＜0.35％；粘土要求SiO2≥60％；焦炭要求C≥60％。
4、如权利要求书1所述的一种石膏生产硫酸和水泥的改进生产工艺，其特征是所述的石膏烘干脱水采用快速烘干机，以煤为燃料、沸腾炉提供热源，排出的粉煤灰渣用作水泥的添加剂。
5、如权利要求书1所述的一种石膏生产硫酸和水泥的改进生产工艺，其特征是生料制备采用混化机，半水石膏无需预先粉磨即可与辅料混化后成合格生料。
6、如权利要求书1所述的一种石膏生产硫酸和水泥的改进生产工艺，其特征是熟料烧成采用旋风预热器窑分解石膏生料技术。
7、如权利要求书1所述的一种石膏生产硫酸和水泥的改进生产工艺，其特征是熟料烧成采用高硫煤、以三风道煤枪喷烧。
8、如权利要求书1所述的一种石膏生产硫酸和水泥的改进生产工艺，其特征是生料混化、悬浮预热器窑分解煅烧水泥系统采用生料在线分析、回转窑自动控制。
9、如权利要求书1所述的一种石膏生产硫酸和水泥的改进生产工艺，其特征是分解煅烧排出的窑气采用静电除尘、封闭稀酸洗涤净化、两转两吸工艺。
10、如权利要求书1和6所述的一种石膏生产硫酸和水泥的改进生产工艺，其特征是所述的旋风预热器回转窑所产生的窑气中SO2浓度为11-14％。
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