CN101830442B

CN101830442B - 一种石膏制备硫酸联产水泥的工艺

Info

Publication number: CN101830442B
Application number: CN2010101772928A
Authority: CN
Inventors: 潘先文; 杨兴志; 丁竑广
Original assignee: CHONGQING SANSHENG BUILDING MATERIALS Co Ltd
Current assignee: Chongqing Sansheng Industrial Co ltd
Priority date: 2010-04-27
Filing date: 2010-05-08
Publication date: 2011-07-27
Anticipated expiration: 2030-05-08
Also published as: CN101830442A

Abstract

一种石膏制备硫酸联产水泥的工艺，其特征在于：所述工艺包括对原料的粉磨步骤，所述原料包括石膏、含碳还原剂、硅质原料和铝质原料；所述对原料的粉磨是将含碳还原剂原料粉磨至粒度为0.2mm筛筛余＜20％，以重量百分数计。本发明工艺明显降低了本发明生料中焦炭在后续生产硫酸和水泥参与的还原反应之前由于易被烧掉而引起的损失、有效降低了生产成本；同时，也有效避免了焦炭在参与还原反应之前被烧掉产生的CO与分解产生的SO₂反应，从而生成升华硫在硫酸装置的净化系统冷凝，造成系统堵塞，从而有效排除了生产中的安全隐患。

Description

一种石膏制备硫酸联产水泥的工艺

技术领域

本发明涉及一种石膏制备硫酸联产水泥的工艺，尤其涉及该工艺生料的制备方法，属于化工技术领域。

背景技术

硫酸是各种工业都需要的基础化工原料，我国硫资源短缺，但是石膏资源十分丰富，尤其硬石膏(主要成分CaSO₄)储量居世界第一，是潜在的制取硫酸的原料，为了满足日益增长的硫酸需求，以硬石膏为主料，与焦炭配合作为原料制取硫酸，尤其是以硬石膏为主料，配合焦炭和其他辅料制备硫酸联产水泥将是硫酸工业必由之路，会有极大的发展。

传统的石膏制备硫酸联产水泥的生产工艺是将硬石膏、含碳还原剂一焦炭及其他的辅助材料(如硅质原料、铝质原料等)，秤量后共同粉磨至细度6～8％(0.08mm筛余)、均化，在常温态入回转窑锻烧，完成CaSO₄的分解，分解出SO₂制取硫酸，CaO烧成水泥熟料生产水泥；其普遍认为粉磨的粒度越细产率越高。但实际中发现这一工艺存在的主要缺陷包括：(一)粉磨细度过细，能源消耗大，而且不利于回转窑的煅烧；(二)还原剂一焦炭细度细，遇高温在进行还原反应前被提前烧掉，SO₃与C的摩尔比为0.75～0.8，被迫增加焦炭的用量，焦炭的价格是使用原料中最贵的一种，目前市场价格在1500元/吨，增加了生产成本；(三)由于焦炭被烧掉，而不是参与还原反应，产生CO与分解出的SO₂产生副反应，生成升华硫，造成硫酸系统的堵塞，严重影响生产。为了节能减排，提高石膏制硫酸生产的经济效益，传统的生产工艺必须进行改进。

发明内容

本发明的目的在于提供一种石膏制备硫酸联产水泥的工艺。

本发明的另一目的在于提供一种石膏制备硫酸联产水泥的生料。

本发明的又一目的在于提供一种石膏制备硫酸联产水泥的生料的制备方法。

本发明的目的是这样实现的：

一种石膏制备硫酸联产水泥的工艺，其特征在于：所述工艺包括对原料的粉磨步骤，所述原料包括石膏、含碳还原剂、硅质原料和铝质原料；所述对原料的粉磨是将含碳还原剂原料粉磨至粒度为0.2mm筛筛余＜20％，以重量百分数计。(注：除非特别说明，本发明所指的比例关系均以重量百分比计)

为了进一步提高石膏、硅质原料和铝质原料的利用率，使后续水泥熟料制备反应中各物料能反应完全、提高反应的安全性，上述石膏、硅质原料和铝质原料的粒度控制在0.2mm筛筛余＜1.5％。

为了在粉磨石膏原料、硅质原料和铝质原料时进一步提高对电能的利用率，上述石膏、硅质原料和铝质原料的粒度为0.08mm筛筛余在12～18％，0.2mm筛筛余＜1.5％。

为了进一步提高硫酸和水泥的产率，上述生料各原料的比例为：石膏84～88％、硅质原料3～6％、铝质原料2～4％、铁粉或氧化铁0～1.0％、含碳还原剂4～6％。

由于上述石膏与含碳还原剂、铝质材料、硅质材料等的易磨程度不同，为了提高磨料后各原料粒度的精确度，提高最终生料的质量，上述粉磨采用分别粉磨工艺才能精确控制上述含碳还原剂的粒度和石膏、硅质原料、铝质原料等的粒度。

上述对含碳还原剂的粉磨采用风选锤式破碎机粉磨；上述对石膏、铝质材料、硅质材料等的粉磨采用辊式磨或球磨机粉磨。

为了在配制上述生料时将各原料的含量控制得更加准确，使生料质量更加稳定，上述生料的制备方法还包括对原料粉磨后的二次秤量配料步骤，且在二次秤量配料是按C/SO₃的摩尔比为0.6～0.65进行混合。

上述生料制备方法中，对粉磨后的各原料秤量配料后还可包括生料均化储存步骤。

上述石膏可以是硬石膏、二水石膏或化学石膏。

为了在生产过程中减少对原料石膏的烘干等工艺步骤、提高最终制得硫酸的品质、充分利用丰富的硬石膏资源，以节约成本提高生产效率，上述石膏优选为硬石膏。

上述硬石膏无结晶水，附着水含量＜1％。

上述含碳还原剂为焦炭或/和无烟煤，所述焦炭或无烟煤的固定碳含量大于75％，挥发分小于5％。

为了降低原料的生产成本，产生更好的经济效益，上述含碳还原剂优选为焦炭。

上述硅质原料可以是河沙、黏土、砂岩等二氧化硅含量较高的材料。

上述铝质原料可以是铝矾土、煤矸石、页岩等氧化铝含量较高的材料。

具体地说，一种石膏制备硫酸联产水泥的工艺如下：

1、秤量配料：将各原料按以重量百分数计的下述比例秤量，硬石膏84～88％、砂岩3～6％、页岩2～4％、铁粉或氧化铁0～1.0％和焦炭4～6％。

2、粉磨：将上述硬石膏、砂岩、页岩和铁粉混合，一起用辊式磨机或球磨机粉磨至粒度为0.08mm筛筛余在12～18％，0.2mm筛筛余＜1.5％；另外，将上述焦炭用风选锤式破碎机粉磨至粒度为0.2mm筛筛余＜20％；再分别储存。

3、二次秤量配料：将上述粉磨后的硬石膏、砂岩、页岩、铁粉混合物和焦炭按C/SO₃摩尔比为0.6～0.65进行混合。

4、将上述配制好的生料均化储存，在常温态入回转窑锻烧，完成CaSO₄的分解，产生的SO₂按常规步骤制得硫酸、产生的CaO按常规步骤制得水泥。

一种石膏制备硫酸联产水泥的生料，包括石膏、含碳还原剂、硅质原料和铝质原料，其特征在于：所述含碳还原剂的粒度为0.2mm筛筛余＜20％。

上述加入铁粉、氧化铁等类物质是为了使原料中Fe₂O₃的含量达到该生产过程中所属领域要求的标准。

上述石膏可以是硬石膏、二水石膏或化学石膏，如磷石膏、柠檬酸石膏、烟气脱硫石膏、氟石膏等。

上述硬石膏无结晶水，附着水含量＜1％。

一种石膏制备硫酸联产水泥的生料的制备方法，其特征在于：所述方法包括对原料的粉磨步骤，所述原料包括石膏、含碳还原剂、硅质原料和铝质原料，所述对原料的粉磨是将含碳还原剂原料粉磨至粒度为0.2mm筛筛余＜20％。

上述石膏可以是硬石膏、二水石膏或化学石膏。

上述硬石膏无结晶水，附着水含量＜1％。

具体地说，一种石膏制备硫酸联产水泥的生料的制备方法如下：

4、将上述配制好的生料均化储存。

本发明的有益效果如下：

1、本发明石膏制备硫酸联产水泥的生料中，选用硬石膏作为石膏原料减少了烘干脱水步骤，并且不会产生杂质影响制酸和水泥的品质。

2、本发明硫酸联产水泥生料的各原料采用特定的比例关系混合，再结合各原料特定的粒度，使得用本发明生料配合硫酸和水泥的生产工艺，有效提高了硫酸和水泥的品质。

3、本发明生料的焦炭原料细度控制在0.2mm筛筛余＜20％，明显降低了本发明生料中焦炭在后续生产硫酸和水泥参与的还原反应之前由于易被烧掉而引起的损失、有效降低了生产成本；同时，也有效避免了焦炭在参与还原反应之前被烧掉产生的CO与分解产生的SO2反应，从而生成升华硫在硫酸装置的净化系统冷凝，造成系统堵塞，从而有效排除了生产中的安全隐患。

4、本发明石膏、铝质原料、硅质原料等辅料粒度为0.08mm筛筛余在12～18％，0.2mm筛筛余＜1.5％，使得各原料反应充分，显著提高了生料中各原料的利用率，进一步还提高了反应的安全性；同时，该类辅料粒度不用磨得过细，从而有效降低了粉磨过程中的电耗。

5、本发明石膏制备硫酸和水泥的生料制备方法中，对焦炭原料、石膏等原料采用分别粉磨工艺，有效控制了磨料后各原料粒度的精确度，特别是易磨的焦炭粒度不会过细从而避免了原料不必要的损失以及安全隐患，提高了最终生料的质量。

6、本发明生料的制备方法中对各原料配制采用二次秤量，使得各原料的含量控制得更加精准、使生料质量稳定。

7、本发明石膏制备硫酸联产水泥的工艺中，生产一吨硫酸的焦炭消耗80～100kg，可比现有技术的生产方法减少40kg左右；按照日产硫酸400t计算，每天节约16t，年可节约4800t，焦炭价格1500元/吨，节约生产费用约720万元。

具体实施方式

下面通过实施例对本发明进行具体的描述，有必要在此指出的是以下实施例只用于对本发明进行进一步说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，该领域的技术人员可以根据上述本发明内容对本发明作出一些非本质的改进和调整。

实施例1：

一种石膏制备硫酸联产水泥的工艺，按以下步骤制得：

1、秤量配料：将各原料按下述比例秤量，硬石膏87％、砂岩4.5％、页岩3％、铁粉0.5％和焦炭5％；

2、粉磨：将上述硬石膏、砂岩、页岩和铁粉混合，一起用辊式磨机粉磨至粒度为0.08mm筛筛余在15％，0.2mm筛筛余1.2％；另外，将上述焦炭用风选锤式破碎机粉磨至粒度为0.2mm筛筛余13％，再分别储存；

3、二次秤量配料：将上述粉磨后的硬石膏、砂岩、页岩、铁粉混合物和焦炭按C/SO3摩尔比0.63混合秤量；

4、将上述配制好的生料均化储存；在常温态入回转窑锻烧，完成CaSO₄的分解，按照常规步骤分别制得硫酸和水泥。

实施例2：

一种石膏制备硫酸联产水泥的工艺，按以下步骤制得：

1、秤量配料：将各原料按下述比例秤量，硬石膏88％、砂岩3.0％、页岩4.0％、氧化铁1.0％和焦炭4.0％；

2、粉磨：将上述硬石膏、砂岩、页岩和铁粉混合，一起用球磨机粉磨至粒度为0.08mm筛筛余在18％，0.2mm筛筛余1.0％；另外，将上述焦炭用风选锤式破碎机粉磨至粒度为0.2mm筛筛余18％，以重量百分数计，再分别储存；

3、二次秤量配料：将上述粉磨后的硬石膏、砂岩、页岩、铁粉混合物和焦炭按C/SO3摩尔比0.60混合秤量；

实施例3～10：按以下物质、工艺参数及步骤进行，其它均与实施例1相同；在石膏制备硫酸联产水泥的工艺中，其电耗显著降低，用本发明工艺生产一吨的硫酸，其焦炭原料消耗为80～100kg。

实施例	秤量配料	石膏与铝质材料、硅质材料等辅料混合粉磨的粒度	含碳还原剂粒度	二次秤量配料C/SO3摩尔比
					3	硬石膏88％、焦炭4％、页岩4％、砂岩4％	0.2mm筛筛余0.9％，0.08mm筛筛余在12％	0.2mm筛筛余19％	0.65
4	二水石膏85％、无烟煤和焦炭5％、铝矾土4％、河沙5％、铁粉和氧化铁1％	0.2mm筛筛余1.4％	0.2mm筛筛余11％	不进行
					5	磷石膏86％、焦炭4.5％、煤矸石3.5％、黏土5.2％、氧化铁0.8％	0.2mm筛筛余1.1％，0.08mm筛筛余在18％	0.2mm筛筛余13％	0.60
6	氟石膏87％、无烟煤5.5％、页岩3％、砂岩4.5％	0.2mm筛筛余1.2％	0.2mm筛筛余9％	不进行

7	硬石膏88％、焦炭和无烟煤6％、铝矾土2.5％、河沙3％、铁粉0.5％	0.2mm筛筛余0.8％，0.08mm筛筛余在15％	0.2mm筛筛余18％	0.63
					8	烟气脱硫石膏86.5％、焦炭4.2％、煤矸石3.8％、黏土5.5％	0.2mm筛筛余1.0％	0.2mm筛筛余15.5％	0.625
9	硬石膏86％、无烟煤4.3％、页岩3％、砂岩6％、铁粉0.7％	0.2mm筛筛余0.95％，0.08mm筛筛余在14％	0.2mm筛筛余11.5％	不进行
					10	硬石膏84％、焦炭6％、页岩4％、黏土6％	0.2mm筛筛余1.25％	0.2mm筛筛余16.8％	0.61

对比实施例1：

一种石膏制备硫酸联产水泥的工艺，包括石膏、含碳还原剂、硅质原料和铝质原料，按以下步骤制得：

1、秤量配料：将各原料按下述比例秤量，硬石膏87％、砂岩3.0％、页岩2.0％和焦炭8.0％；

2、粉磨：将上述焦炭、硬石膏、砂岩和页岩混合，一起粉磨至粒度为0.08mm筛筛余在6～8％，以重量百分数计；

3、将上述配制好的生料均化储存；在常温态入回转窑锻烧，完成CaSO₄的分解，按照常规步骤分别制得硫酸和水泥。

在上述生产工艺中，用该生料生产一吨的硫酸，其生料中焦炭原料消耗为135kg。

可见，本发明石膏用于制备硫酸联产水泥的工艺，采用含碳还原剂和石膏、铝质原料、硅质原料等辅料为原料，各原料采用特定的粒度、进一步采用特定的量的配比、分别粉磨和二次秤量配料工艺，生产一吨的硫酸，其焦炭原料消耗比现有技术减少35～40kg。本发明生产工艺降低了生产的电耗，降低了生产的原料成本，同时本发明生料配合后续的硫酸和水泥生产工艺可显著提高硫酸和水泥熟料的品质。

Claims

1.一种石膏制备硫酸联产水泥的工艺，其特征在于：

(1)秤量配料：将各原料按下述重量百分比例秤量，硬石膏84～88％、砂岩3～6％、页岩2～4％、铁粉或/和氧化铁0～1.0％和焦炭4～6％；

(2)粉磨：将上述硬石膏、砂岩、页岩和铁粉混合，一起用辊式磨机或球磨机粉磨至粒度为0.08mm筛筛余在12～18％，0.8％≤0.2mm筛筛余＜1.5％；另外，将上述焦炭用风选锤式破碎机粉磨至粒度为9％≤0.2mm筛筛余＜20％，再分别储存；

(3)二次秤量配料：将所述粉磨后的硬石膏、砂岩、页岩、铁粉混合物和焦炭按C/SO3摩尔比0.6～0.65混合秤量；

(4)将配制好的生料均化储存。