CN104529205A - 水泥生产装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种水泥生产装置及方法,具体提供一种氧化镁法烟气脱硫过程同步生产硫酸镁水泥的装置及其方法。本发明的装置包括烟气脱硫设备,第一浓缩设备,排出设备,第二浓缩设备,结晶设备,离心设备,干燥设备,废灰供给设备,渣料供给设备、混合设备等。采用本发明的装置及方法,可以能解决目前传统水泥生产能源消耗大、对环境破坏严重等问题,而且还能解决一般硫酸镁水泥生产成本高,物料转移运输费用大造成的无法大规模市场推广应用的问题。

Description

水泥生产装置及方法
技术领域
[0001] 本发明涉及一种水泥生产及方法,尤其涉及一种氧化镁法烟气脱硫过程同步生产 硫酸镁水泥的装置及其方法。本发明的装置及方法尤其适用于燃煤锅炉、烧结机、球团、回 转窑烟气等需要烟气脱硫的领域。
背景技术
[0002] 传统工业部门的水泥工业,其存在二高一破坏现象:即能源消耗高、二氧化碳等污 染物排放高、生态环境破坏严重。水泥的生产过程有着很多工艺环节(例如原料开采、生料 制备、熟料煅烧、水泥粉磨)需要使用输送设备、破碎设备、粉磨设备、煅烧设备以及电机、 风机等,这些都需要消耗大力电能。每生产一吨水泥,需要消耗电能约IlOkW *h。水泥的熟 料煅烧包括一系列物理、化学过程(如原料矿物分解、固相反应、液相烧结、熟料冷却),这 些过程都需要消耗大量热能。目前常用的煅烧工艺为预分解窑炉工艺,其中喷煤管将燃煤 分别送入分解炉和回转窑进行燃烧。水泥熟料形成反应的理论热耗约为1700kJ/kg。由于 窑炉筒体表面散热、燃烧烟气带出热量及出窑熟料带出热量,水泥熟料形成反应的实际热 耗约为3200kJ/kg,即每吨水泥熟料的综合煤耗约为IlOkg标准煤。
[0003] 水泥生产过程中直接产生二氧化碳,燃煤的二氧化碳排放因子介于2. 31-2. 55千 克二氧化碳/千克标准煤,而国家发改委能源所推荐的排放因子为2. 46千克二氧化碳/千 克标准煤。由此,可以计算出生产每吨水泥熟料所需燃煤燃烧产生的直接二氧化碳排放量 约为295千克。水泥生产采用石灰质原料,经煅烧后石灰质原料中的碳酸盐矿物会分解,释 放出大量二氧化碳。通常,每吨水泥熟料需要消耗1. 55吨生料,即产生的直接二氧化碳排 放量约为550千克。按水泥中的熟料系数为0. 75计,可计算出生产每吨水泥的二氧化碳总 排放量约为728kg。以年产30亿水泥计算,年排放二氧化碳近21. 84亿吨。目前,我国全 年二氧化碳总排入量约为57亿吨,由此可见,传统水泥工业的二氧化碳排入量占到38%以 上。
[0004] 在我国传统的钙法脱硫技术中,有采用钙法脱硫后产生的脱硫石膏生产水泥的工 艺技术,即用脱硫石膏完全取代传统石膏。每吨水泥节约原料成本约5〜8元左右。然而, 用脱硫石膏替代传统石膏生产水泥的方法只是解决了石膏来源的问题,整体生产工艺却一 直保持原有工艺,能源消耗、资源消耗等都跟原有工艺差不多。
[0005] 申请号为95193375. 2的中国专利申请提供了一种改进的发泡镁氧水泥制备方 法,通过将氧化镁、氯化镁和/或硫酸镁、水和能使该水泥发泡的某些有机羧酸,和/或它们 酸酐和/或它们的盐混合而制备水泥。这种方法不需要烧制过程,但其生产制备过程中需 要的氯化镁、硫酸镁等材料均需要外购,外购成本、运输成本计入后,每吨水泥的生产成本 超过普通3. 25或4. 25型号水泥近一倍。发泡镁氧水泥性能虽然比普通水泥更好,但因为 生产成本太高,造成售价居高不下,限制了其在中国推广应用。
[0006] 公开号为CN103265263A的中国专利申请公开了一种硫氧镁水泥的制备方法,主 要采用废硫酸、氧化镁、粉煤灰、磷酸或磷酸二氢盐按照一定的配比,投入搅拌机中搅拌均 匀后制得硫氧镁水泥。该方法通过废硫酸与氧化镁反应生产硫酸镁,因而硫酸镁不需要外 购,但生产成本依然很高。
[0007] 综上,上述两种水泥方法的制造成本很高,限制了其市场推广应用的速度,并且, 硫酸镁、氯化镁等生产仍然需要消耗较多的自然资源与能源,生产过程也会排入较多的污 染物如废水、二氧化硫等。
发明内容
[0008] 为了克服现有技术的缺陷,本发明提供一种水泥生产装置及方法,尤其提供一种 氧化镁法烟气脱硫过程同步生产硫酸镁水泥的装置及其方法。采用本发明的装置及方法, 可以能解决目前传统水泥生产能源消耗大、对环境破坏严重等问题,而且还能解决一般硫 酸镁水泥生产成本高,物料转移运输费用大造成的无法大规模市场推广应用的问题。
[0009] 根据本发明优选的装置及方法,可以解决长期困扰燃煤发电企业、钢铁冶金企业 采用镁法脱硫技术生产出的硫酸镁品质不高、售价较低产生经济收益较小、废灰及废渣 (钢渣、铁渣、矿渣)处理困难的问题。
[0010] 本发明提供一种水泥生产装置,包括:
[0011] 烟气脱硫设备,用于采用氧化镁法脱除烟气中的二氧化硫,并形成含硫酸镁的吸 收产物;
[0012] 第一浓缩设备,用于将来自烟气脱硫设备的含硫酸镁的吸收产物浓缩,以形成第 一浓缩产物;
[0013] 排出设备,用于将来自第一浓缩设备的第一浓缩产物排出;
[0014] 第二浓缩设备,用于接收来自排出设备的第一浓缩产物,并将第一浓缩产物进一 步浓缩,以形成第二浓缩产物;
[0015] 结晶设备,用于接收第二浓缩设备形成的第二浓缩产物,并使得第二浓缩产物中 生成晶粒,以获得含硫酸镁晶体的浓缩产物;
[0016] 离心设备,用于将来自结晶设备的含硫酸镁晶体的浓缩产物离心分离,以获得含 硫酸镁晶体的沉淀;
[0017] 干燥设备,用于将来自离心设备的含硫酸镁晶体的沉淀干燥,以形成干燥后的沉 淀;
[0018] 废灰供给设备,用于提供废灰;
[0019] 渣料供给设备,用于提供水泥用渣料;
[0020] 添加剂供给设备,用于提供水泥用添加剂;
[0021] 混合设备,用于将来自干燥设备的干燥后的沉淀、来自废灰供给设备的废灰、来自 渣料供给设备的水泥用渣料和来自添加剂供给设备的水泥用添加剂混合,以形成水泥。
[0022] 根据本发明的水泥生产装置,优选地,所述的烟气脱硫设备内的上部设有二氧化 硫吸收喷淋区,用于采用氧化镁法脱除烟气中的二氧化硫,并形成含硫酸镁的吸收产物。
[0023] 根据本发明的水泥生产装置,优选地,所述的第一浓缩设备为设置在烟气脱硫设 备内部的循环沉降槽,并且所述循环沉降槽设置在烟气脱硫设备的下部;所述的第二浓缩 设备为设置在烟气脱硫设备外部的三效蒸发浓缩设备。
[0024] 根据本发明的水泥生产装置,优选地,所述装置还包括渣料研磨设备,用于将水泥 用渣料研磨为粉末,并输送至渣料供给设备。
[0025] 根据本发明的水泥生产装置,优选地,所述的烟气满足如下条件之一:
[0026] 1)所述的烟气为来自燃煤锅炉、烧结机、球团、或窑炉的烟气;
[0027] 2)所述的烟气中的二氧化硫含量为300mg/Nm3〜40000mg/Nm 3,并且氧气含量为 2 〜25vt%。
[0028] 本发明还提供一种利用上述水泥生产装置生产水泥的方法,其特征在于,包括如 下步骤:
[0029] 1)烟气脱硫步骤:在烟气脱硫设备中采用氧化镁法脱除烟气中的二氧化硫,并形 成含硫酸镁的吸收产物;
[0030] 2)第一浓缩步骤:在第一浓缩设备中将来自烟气脱硫设备的含硫酸镁的吸收产 物浓缩,以形成第一浓缩产物;
[0031] 3)排出步骤,将来自第一浓缩设备的第一浓缩产物排出;
[0032] 4)第二浓缩步骤:接收来自排出设备的第一浓缩产物,并将第一浓缩产物在第二 浓缩设备中进一步浓缩,以形成第二浓缩产物;
[0033] 5)结晶步骤:采用结晶设备接收第二浓缩设备形成的第二浓缩产物,并使得第二 浓缩产物中生成晶粒,以获得含硫酸镁晶体的浓缩产物;
[0034] 6)离心步骤:在离心设备中将来自结晶设备的含硫酸镁晶体的浓缩产物离心分 离,以获得含硫酸镁晶体的沉淀;
[0035] 7)干燥步骤:在干燥设备中将来自离心设备的含硫酸镁晶体的沉淀干燥,以形成 干燥后的沉淀;
[0036] 8)混合步骤:在混合设备中来自干燥设备的干燥后的沉淀、来自废灰供给设备的 废灰、来自渣料供给设备的渣料和来自添加剂供给设备的添加剂混合,以形成水泥。
[0037] 根据本发明所述的方法,优选地,步骤5)中的晶粒的粒度大于0. 2mm。
[0038] 根据本发明所述的方法,优选地,步骤7)中干燥后的沉淀的水分含量小于lwt%。
[0039] 根据本发明所述的方法,优选地,步骤8)的渣料选自炉渣、矿渣、钢渣、铁渣的一 种或多种;和/或
[0040] 步骤8)的添加剂选自硅橡胶、聚酯纤维、玻璃纤维、磷酸、磷酸二氢盐、磷酸一氢 盐、酒石酸、酒石酸盐、氧化镁或氨基三亚甲基膦酸中的一种或多种。
[0041] 根据本发明所述的方法,优选地,所述的水泥为硫酸镁水泥;并且在步骤8)中,干 燥后的沉淀占水泥总重量的35-45wt%,添加剂占水泥总重量的10〜15wt%。
[0042] 本发明采用两步浓缩方式,可以保证脱硫塔的顺利运转,并保证硫酸镁溶液的充 分饱和,也有利于提高硫酸镁的质量。
[0043] 本发明的装置及方法将氧化镁法烟气脱硫工艺与硫酸镁水泥生产工艺完美结合, 使得二者同步进行。本发明的装置及方法取消了传统水泥生产过程中的均化、烧成、预热分 解环节。采用本发明优选的装置及方法,解决了氧化镁法脱硫产生的废液处理问题。采用 本发明优选的装置及方法,解决了企业采用钙法脱硫后脱硫石膏量太大无法消化处理的问 题。采用本发明优选的装置及方法,解决了一般硫酸镁水泥生产过程需要大量外废酸或成 品硫酸镁的问题。本发明的装置及方法在保证解决企业烟气正常脱硫条件下,使工业企业 内部生产产生的渣、灰等废弃物都得到循环再利用,是一种既节省了水泥生产线投资又大 大降低了脱硫运行成本、既保障企业烟气脱硫设施高效率运行又使各类废弃物得以循环再 利用的绿色、节能、环保技术。
[0044] 通过本发明生产出来的硫酸镁水泥可以添加大量的工业废渣,且主要组成成份硫 酸镁是通过脱硫后的废液制备而成的,属于脱硫副产品,价格低廉,大幅降低了硫酸镁水泥 的成本,减少了传统水泥生产及一般硫氧镁、氯氧镁水泥生产带来的环境污染问题。其生 产出的硫酸镁水泥不仅可以完全取代氯氧镁水泥,因为其成本低更可以直接取代传统的 3. 25、4. 25、5. 25水泥。在提高建筑物质量、减轻建筑物重量、减少资源浪费与能源消耗、提 升企业烟气治理积极性、改善大气环境质量方面均有优秀的表现。
附图说明
[0045] 图1是本发明实施例1的装置示意图。
[0046] 图中:1为脱硫塔、2为二氧化硫吸收喷淋区、3为排出泵、41为循环沉降槽、42为 三效蒸发器、6为结晶器、7为离心机、8为干燥机、9为搅拌机、10为渣料研磨机、11渣料供 给器、12为粉煤灰供给器、13为添加剂供给器、14为包装机。
具体实施方式
[0047] 本发明所述的" % 如无特殊说明,均为体积百分比。本发明所述的"vt% "表示 体积百分比。
[0048] 在本发明中,所述的氧化镁法烟气脱硫是指以氧化镁为脱硫剂的主要成份、但不 限制添加其它成份(例如氧化钙、生石灰等)的烟气脱硫过程。脱硫剂的结构和组成因后 端产出水泥(例如硫酸镁水泥)的品类、品种、质量的不同而会有所变化,但其配方或变化 对于技术人员来说是熟知的。
[0049] 根据本发明的一个具体实施方式,本发明的烟气可以为来自燃煤锅炉、烧结机、球 团、或窑炉的烟气;优选为来自燃煤锅炉、烧结机、或窑炉的烟气;更优选为来自燃煤锅炉 或烧结机的烟气。由于上述烟气中存在一定量的氧气以及二氧化硫含量适中,可以提高硫 酸镁产物的纯度。根据本发明的另一个具体实施方式,所述的烟气中的二氧化硫含量可以 为 300mg/Nm3〜40000mg/Nm3,优选为 500mg/Nm3〜30000mg/Nm3,更优选为 1000mg/Nm3〜 5000mg/Nm3。本发明所述的烟气中的氧气含量可以为2〜25vt%,优选为9〜20vt%,更 优选为15〜19vt%。这样可以提高硫酸镁产物的纯度。
[0050] 本发明的水泥为含有硫酸镁的水泥,包括硫酸镁水泥、硫氧镁水泥或镁氧水泥。镁 氧水泥意味着包括氯氧镁水泥和索瑞尔(Sorel)水泥,及以上各种水泥的混合物。本发明 的水泥优选为硫酸镁水泥。
[0051] 〈气脱硫生产水泥的装置〉
[0052] 本发明的水泥生产装置包括如下设备:烟气脱硫设备,第一浓缩设备,排出设备, 第二浓缩设备,结晶设备,离心设备,干燥设备,废灰供给设备,渣料供给设备和混合设备。 优选地,本发明的烟气脱硫生产水泥的装置还可以包括包装设备。
[0053] 本发明的烟气脱硫设备用于采用氧化镁法脱除烟气中的二氧化硫,并形成含硫酸 镁的吸收产物。本发明的烟气脱硫设备可以为烟气脱硫器或者烟气脱硫塔。从工业应用的 角度讲,优选为烟气脱硫塔。
[0054] 在本发明的一个具体实施方案,所述的烟气脱硫设备内的上部设有二氧化硫吸收 喷淋区,用于采用氧化镁法脱除烟气中的二氧化硫,并形成含硫酸镁的吸收产物。烟气从烟 气脱硫设备的下部进入设备内部,在上升过程中经过二氧化硫吸收喷淋区,烟气中的二氧 化硫被吸收,净化后的烟气从烟气脱硫设备的顶部排出。二氧化硫吸收喷淋区所使用的制 剂可以使用本领域常用的氧化镁法脱除烟气所使用的那些脱硫剂浆液。优选地,本发明的 脱硫剂可以使用CN102745726 A、CN102745725A、CN102836636A中所公开的那些脱硫剂。例 如,CN102745726 A的实施例1或2公开的那些脱硫剂。在此,将上述专利申请的全部内容 引入本文作为参考。将这些脱硫剂均匀分散在水中即得到脱硫剂浆液。
[0055] 本发明的第一浓缩设备用于将来自烟气脱硫设备的含硫酸镁的吸收产物(浓度 较低的硫酸镁溶液)浓缩,以形成第一浓缩产物(浓度较高的硫酸镁溶液)。根据本发明的 一个具体实施方案,所述的第一浓缩设备为设置在烟气脱硫设备内部的循环沉降槽,并且 所述循环沉降槽设置在烟气脱硫设备的下部。本发明的循环沉降可设置成单层沉降或双层 沉降或多层沉降。循环沉降槽的材质可以是玻璃钢、特种钢、或防腐处理后的普通钢材。
[0056] 本发明的排出设备用于将来自第一浓缩设备第一浓缩产物排出,并输送至第二浓 缩设备。根据本发明的一个具体实施方案,本发明的排出设备为排出泵。
[0057] 本发明的第二浓缩设备用于接收来自排出设备的第一浓缩产物,并将第一浓缩产 物进一步浓缩,以形成第二浓缩产物。根据本发明的一个具体实施方案,所述的第二浓缩设 备可以是一效、二效或三效蒸发结晶器。该浓缩设备的材质主要为钛类材质。优选地,本发 明的第二浓缩设备为设置在烟气脱硫设备外部的三效蒸发浓缩设备。
[0058] 在本发明中,所述的第二浓缩设备用于将第一浓缩产物(浓度较高的硫酸镁溶 液)中的水分蒸发以制成第二浓缩产物(硫酸镁饱和溶液)。本发明的第二浓缩设备优选 为三效蒸发浓缩设备(例如三效蒸发器):第一效产生的二次蒸汽进入二效作为热源,第二 效蒸发产生的二次蒸汽作为第三效热源,以节约生蒸汽。设备第二、三效采用强制循环浓缩 方式,以提高传热效率,循环力度大,蒸发速度快,受热时间短,不易结垢。三效蒸发浓缩设 备进料硫酸镁溶液的温度为30〜40°C、密度为1. 15〜I. 2t/m3,蒸发后硫酸镁溶液温度为 60 〜70°C、密度为 1. 35 〜I. 4t/m3。
[0059] 本发明的结晶设备用于接收第二浓缩设备形成的第二浓缩产物,并使得第二浓缩 产物中生成晶粒,以获得含硫酸镁晶体的浓缩产物。优选地,本发明的结晶设备用于第二浓 缩产物(硫酸镁饱和溶液)冷却结晶,使得硫酸镁从溶液中析出。结晶设备优选为连续冷 却结晶器,更优选DTB连续冷却结晶器。该DTB结晶器由结晶罐、冷凝器、强制循环泵、出料 泵、真空泵等组成。DTB(Drabt Tube Babbled)型结晶器即导流筒加档板型结晶器是一种细 晶浆循环式结晶器。结晶器内设有导流筒和筒形挡板,配置推进式搅拌系统,操作时热饱和 料液连续加到循环管下部,与循环管内夹带有小晶体的母液混合后泵送至加热器。加热后 的溶液在导流筒底部附近流入结晶器,并由缓慢转动的螺旋桨沿导流筒送至液面。溶液在 液面蒸发冷却,达到过饱和状态,其中部分溶质在悬浮的颗粒表面沉积,使晶体长大。在环 形挡板外围还设有一个沉降区。在沉降区内大颗粒沉降,而小颗粒则随母液进入循环管并 受热溶解。晶体于结晶器底部沉入淘析柱。为使结晶产品的粒度尽量均匀,将沉降区来的 部分母液加到淘析柱底部,利用水力分级的作用,使小颗粒随溶液流回结晶器,结晶产品从 淘析腿下部排出。冷却结晶温度一般控制在25〜35°C,优选28〜30°C。
[0060] 本发明的结晶设备也可以为结晶槽,该结晶槽为带水冷环装置的自动降温系统。 其冷源可以是常温水也可是冷冻水。可单独设置涼水塔等降温装置。
[0061] 本发明的离心设备用于将来自结晶设备的含硫酸镁晶体的浓缩产物离心分离,以 获得含硫酸镁晶体的沉淀。离心设备是本领域所熟知的那些,这里不再赘述。
[0062] 本发明的干燥设备用于将来自离心设备的含硫酸镁晶体的沉淀干燥,以形成干燥 后的沉淀。本发明的干燥装置优选为振动流化床干燥装置,该装置特别适合硫酸镁晶体的 干燥过程。本发明优选采用配置热风装置的振动流化床干燥装置。送风机将过滤后的空气 输入空气加热器,经过加热的热空气,进入主机的下箱体内,然后通过流化床的空气分布板 由下向上垂直吹入被干燥的物料,使物料呈沸腾状态。物料自进料口进入,主机在振动电 机的激振力作用下产生匀称振动,使物料沿水平抛掷,被干燥的物料在上述的热气流和机 器振动的综合作用下,形成流态化状态,这样就使物料与热空气接触时间长,面积大,因而 获得高效率的干燥效果。本发明的装置可以利用热值较低的温度为120〜133°C、压力为 0. 2〜0. 3MPa饱和蒸汽将空气加热送入振动流化床在并机械振动的作用下实现硫酸镁晶 体充分烘干成硫酸镁物料。从流化床输出的蒸汽可以用于蒸发浓缩设备,其不但节约能源, 还降低了运营成本。
[0063] 本发明的废灰供给设备用于提供废灰。该供给设备是本领域所熟知的那些,这里 不再赘述。
[0064] 本发明的渣料供给设备,用于提供水泥用渣料。由于不同来源的渣料粒度较大且 粒度不均一,需要对其进行粉末化和均匀化,因此,本发明的烟气脱硫生产水泥的装置还可 以包括渣料研磨设备,用于将水泥用渣料研磨为粉末,并输送至渣料供给设备。本发明的渣 料研磨设备主要是指水泥生产领域用的球磨机。该球磨机能研磨矿渣、钢渣、粉煤灰、工业 垃圾等废渔,研磨后的产品能达到400m 2/kg〜600m2/kg的比表面积。
[0065] 本发明的添加剂供给设备用于提供水泥用添加剂。该供给设备是本领域所熟知的 那些,这里不再赘述。
[0066] 本发明的废灰供给设备、渣料供给设备、添加剂供给设备优选为并列设置,分别向 混合设备中供给原料。
[0067] 本发明的混合设备用于将来自干燥设备的干燥后的沉淀、来自废灰供给设备的废 灰、来自渣料供给设备的水泥用渣料和来自添加剂供给设备的水泥用添加剂混合,以形成 水泥。本发明的混合设备可以为单轴混合机、双轴混合机或搅拌机。优选地,本发明的混合 设备为搅拌机。
[0068] 本发明的烟气脱硫生产水泥的装置还可以包括包装设备,例如本领域熟知的那些 水泥包装设备。这里不再赘述。
[0069]〈生产水泥的方法〉
[0070] 利用本发明的烟气脱硫生产水泥的装置可以生产水泥。本发明的生产水泥的方法 可以包括如下步骤:1)烟气脱硫步骤,2)第一浓缩步骤,3)排出步骤,4)第二浓缩步骤;5) 结晶步骤,6)离心步骤,7)干燥步骤,8)混合步骤。优选地,本发明的生产水泥的方法还可 以包括包装步骤。
[0071] 本发明的烟气脱硫步骤为在烟气脱硫设备中采用氧化镁法脱除烟气中的二氧化 硫,并形成含硫酸镁的吸收产物。在本发明的一个具体实施方案,所述的烟气脱硫设备内的 上部设有二氧化硫吸收喷淋区。烟气从烟气脱硫设备的下部进入设备内部,在上升过程中 经过二氧化硫吸收喷淋区,烟气中的二氧化硫被吸收,净化后的烟气从烟气脱硫设备的顶 部排出。二氧化硫吸收喷淋区所使用的制剂如前所述,这里不再赘述。
[0072] 本发明的第一浓缩步骤为在第一浓缩设备中将来自烟气脱硫设备的含硫酸镁的 吸收产物浓缩,以形成第一浓缩产物。根据本发明的一个具体实施方案,将来自烟气脱硫设 备的含硫酸镁的吸收产物在设置在烟气脱硫设备内部的第一浓缩设备(例如循环沉降槽, 所述循环沉降槽设置在烟气脱硫设备的下部)中进行浓缩以得到第一浓缩产物;然后通过 排出设备(例如排出泵)将上述第一浓缩产物引入第二浓缩设备(例如三效蒸发浓缩设 备)中进一步浓缩,得到第二浓缩产物。本发明的三效蒸发浓缩设备以及操作方式如前所 述,这里不再赘述。
[0073] 本发明的结晶步骤为采用结晶设备接收第二浓缩设备形成的第二浓缩产物,并使 得第二浓缩产物中生成晶粒,以获得含硫酸镁晶体的浓缩产物。本发明的第二浓缩产物主 要是硫酸镁饱和溶液,通过冷却得到硫酸镁晶浆。冷却结晶温度一般控制在25〜35°C,优 选28〜3(TC。本发明的结晶步骤得到的硫酸镁晶粒的粒度大于0· 2mm,优选大于0· 3mm。 本发明的粒度采用筛分法测定(参见GB/T21524-2008)。
[0074] 本发明的离心步骤为在离心设备中将来自结晶设备的含硫酸镁晶体的浓缩产 物离心分离,以获得含硫酸镁晶体的沉淀。为了保证离心充分,离心速度控制在1500〜 2000rpm,优选为1600〜1800rpm。对于间歇式操作,每批物料的离心时间控制在5〜30分 钟,优选为5〜10分钟。对于连续式操作,每批物料的离心时间控制在10〜30分钟,优选 为10〜15分钟。
[0075] 本发明的干燥步骤为在干燥设备中将来自离心设备的含硫酸镁晶体的沉淀干燥, 以形成干燥后的沉淀。本发明的干燥步骤可以通过真空干燥或者通入加热空气的方式进 行。干燥温度为90〜150°C,优选为100〜130°C,更优选为110〜120°C ;干燥压力为 0. 01〜0. 5MPa,优选为0. 05〜0. 2MPa。通过干燥步骤,干燥后的沉淀的水分含量小于 lwt%,优选小于0· 5wt%,更优选小于0· lwt%。
[0076] 本发明的混合步骤为在混合设备中将来自干燥设备的干燥后的沉淀、来自废灰供 给设备的废灰、来自渣料供给设备的渣料和来自添加剂供给设备的添加剂混合,以形成水 泥。本发明的渣料可以选自炉渣、矿渣、钢渣、铁渣的一种或多种。优选地,本发明的渣料可 以选自炉渣和/或矿渣。本发明的添加剂可以选自硅橡胶、聚酯纤维、玻璃纤维、磷酸、磷酸 二氢盐、磷酸一氢盐、酒石酸、酒石酸盐、或氨基三亚甲基膦酸中的一种或多种;优选地选自 磷酸、磷酸二氢盐、磷酸一氢盐、酒石酸、酒石酸盐、氨基三亚甲基膦酸中的一种或多种。本 发明的废灰可以为粉煤灰、石膏粉、白云石粉、页岩粉中的一种或多种,优选为粉煤灰。
[0077] 在生产过程中,可以收集电厂、钢厂、化工厂内生产产生的各种渣类如炉渣、矿渣、 钢渣、铁渣,然后经由渣料研磨设备研磨成需要规格的粉状时送入渣库备用;电厂、钢厂燃 煤锅炉、烧结机、坚炉、球团等设备后的除尘器下部排出的灰(如粉煤灰)全部收入废灰库 中备用。
[0078] 除非特别声明,以下实施例以及应用例中所使用的原料、工艺条件说明如下:
[0079] 1、烟气脱硫工况参见下表。
[0080] 钢厂烧结机烟气脱硫项目工况参数
[0081]
Figure CN104529205AD00111
[0082] 脱硫项目排放情况
[0083]
Figure CN104529205AD00112
[0084] 2、其他说明
[0085] 脱硫剂的组成与配比如下:氧化镁粉末
[0086] 脱硫剂浆液的配比如下:脱硫剂与水的重量比例为1 : 3
[0087] 循环沉降槽温度为60°C、物料停留时间为30分钟;
[0088] 三效蒸发器温度中,一效、二效、三效的温度分别为120°C、90°C、60°C ;物料停留时 间分别为30分钟、20分钟和20分钟;
[0089] 结晶器的冷却温度为30°C、结晶时间为10分钟;
[0090] 离心机转速为2000rpm、离心时间为5分钟;
[0091] 干燥温度为120°C、干燥时间为30分钟
[0092] 复合型添加剂中,磷酸二氢钠与氧化镁的重量比例为0.5 : 9. 5。
[0093] 以下结合附图对本发明进行更详细的说明。
[0094] 实施例1
[0095] 图1是本实施例的装置示意图。将脱硫剂氧化镁粉末中加入工业自来水制成脱硫 剂浆液-氢氧化镁浆液,并泵送至脱硫塔1中,用于在二氧化硫吸收喷淋区吸收烟气中的二 氧化硫。
[0096] 来自于钢厂烧结机的烟气(二氧化硫含量为2000mg/Nm3,调节氧气含量为 18vt% )从脱硫塔1的下部进入脱硫塔1内部。在烟气上升过程中,与二氧化硫吸收喷淋 区2接触,烟气从脱硫塔1顶部排出。二氧化硫吸收喷淋区2喷淋脱硫剂浆液以吸收烟气 中的二氧化硫。
[0097] 脱硫剂浆液在吸收二氧化硫后形成的含硫酸镁的吸收产物(温度为30°C、密度为 I. 2t/m3)通过重力作用被引入脱硫塔1内位于下部的循环沉降槽41,经浓缩得到第一浓缩 产物(温度为30°C、密度为I. 3t/m3)。
[0098] 上述第一浓缩产物经排出泵3被导入脱硫塔1外部的三效蒸发器42,经进一步浓 缩得到第二浓缩产物(硫酸镁饱和溶液,温度为70°C、密度为I. 4t/m3)。
[0099] 上述浓第二缩产物进入结晶器6,在结晶器内生成粒度大于0. 2mm的晶粒,然后 经由离心机7脱除大部分水份,并送入干燥机8干燥。该干燥机8为振动流化床。温度为 120°C压力为0. 2MPa的饱和蒸汽将空气加热送入振动流化床在并机械振动的作用下实现 硫酸镁晶体充分烘干,当硫酸镁物料的水分含量小于lwt%时,送入搅拌机9。
[0100] 将收集自钢厂的炉渣经由研磨机10研磨成比表面积约为500m2/kg的粉状物,然 后送入渣料供给器11 ;将来自钢厂燃煤锅炉的粉煤灰加入粉煤灰供给器12 ;将复合型添加 剂加入添加剂供给器13。将上述渣料、粉煤灰、复合型添加剂经由气力输送设备送入搅拌机 9中。
[0101] 在搅拌机9中,上述渣料、粉煤灰、复合型添加剂与上述烟气脱硫过程中生产出的 硫酸镁产品搅拌均匀,搅拌速度为1600rpm,搅拌时间为30分钟,即得到硫酸镁水泥。硫酸 镁水泥成品经包装机14包装后入库。
[0102] 应用例1
[0103] 采用实施例1的装置以及工艺过程生产水泥,混合步骤的配方如下:
[0104]
Figure CN104529205AD00121
[0105] 将IOOkg上述硫酸镁水泥在20X 20X 20mm的模板中填行浇注,按GB177-85标准 进行测试,结果见下表。
[0106]
Figure CN104529205AD00131
[0107] 应用例2
[0108] 采用实施例1的装置以及工艺过程生产水泥,混合步骤的配方如下:
[0109]
Figure CN104529205AD00132
[0110] 将IOOkg上述硫酸镁水泥在20X 20X 20mm的模板中溟行浇注,按GB177-85标准 进行测试,结果见下表。
Figure CN104529205AD00133
[0113] 应用例3
[0114] 采用实施例1的装置以及工艺过程生产水泥,混合步骤的配方如下:
[0115]
Figure CN104529205AD00134
[0116] 将IOOkg上述硫酸镁水泥在20X 20X 20mm的模板中溟行浇注,按GB177-85标准 进行测试,结果见下表。
[0117]
Figure CN104529205AD00141
[0118] 应用例4
[0119] 采用实施例1的装置以及工艺过程生产水泥,混合步骤的配方如下:
[0120]
Figure CN104529205AD00142
[0121] 将IOOkg上述硫酸镁水泥在20X 20X 20mm的模板中溟行浇注,按GB177-85标准 进行测试,结果见下表。
[0122]
Figure CN104529205AD00143
[0123] 应用例5
[0124] 采用实施例1的装置以及工艺过程生产水泥,混合步骤的配方如下:
[0125]
Figure CN104529205AD00144
[0126] 将IOOkg上述硫酸镁水泥在20X 20X 20mm的模板中溟行浇注,按GB177-85标准 进行测试,结果见下表。
[0127]
Figure CN104529205AD00151
[0128] 通过以上数据说明,水泥中硫酸镁含量在30〜45wt%之间时,所得水泥的各项性 能较好;硫酸镁含量超过45%后,水泥的强度、弯曲强度均有所降低。另外,为了保持水泥 的各项性能,水泥中复合型添加剂的含量最好保持在10〜15wt%之间。
[0129] 本发明并不限于上述实施方式,在不背离本发明的实质内容的情况下,本领域技 术人员可以想到的任何变形、改进、替换均落入本发明的范围。

Claims (10)

1. 一种水泥生产装置,其特征在于,包括: 烟气脱硫设备,用于采用氧化镁法脱除烟气中的二氧化硫,并形成含硫酸镁的吸收产 物; 第一浓缩设备,用于将来自烟气脱硫设备的含硫酸镁的吸收产物浓缩,以形成第一浓 缩产物; 排出设备,用于将来自第一浓缩设备的第一浓缩产物排出; 第二浓缩设备,用于接收来自排出设备的第一浓缩产物,并将第一浓缩产物进一步浓 缩,以形成第二浓缩产物; 结晶设备,用于接收第二浓缩设备形成的第二浓缩产物,并使得第二浓缩产物中生成 晶粒,以获得含硫酸镁晶体的浓缩产物; 离心设备,用于将来自结晶设备的含硫酸镁晶体的浓缩产物离心分离,以获得含硫酸 镁晶体的沉淀; 干燥设备,用于将来自离心设备的含硫酸镁晶体的沉淀干燥,以形成干燥后的沉淀; 废灰供给设备,用于提供废灰; 渣料供给设备,用于提供水泥用渣料; 添加剂供给设备,用于提供水泥用添加剂; 混合设备,用于将来自干燥设备的干燥后的沉淀、来自废灰供给设备的废灰、来自渣料 供给设备的水泥用渣料和来自添加剂供给设备的水泥用添加剂混合,以形成水泥。
2. 根据权利要求1所述的水泥生产装置,其特征在于,所述的烟气脱硫设备内的上部 设有二氧化硫吸收喷淋区,用于采用氧化镁法脱除烟气中的二氧化硫,并形成含硫酸镁的 吸收产物。
3. 根据权利要求1所述的水泥生产装置,其特征在于,所述的第一浓缩设备为设置在 烟气脱硫设备内部的循环沉降槽,并且所述循环沉降槽设置在烟气脱硫设备的下部;所述 的第二浓缩设备为设置在烟气脱硫设备外部的三效蒸发浓缩设备。
4. 根据权利要求1所述的水泥生产装置,其特征在于,所述装置还包括渣料研磨设备, 用于将水泥用渣料研磨为粉末,并输送至渣料供给设备。
5. 根据权利要求1〜4任一项所述的水泥生产装置,其特征在于,所述的烟气满足如下 条件之一: 1) 所述的烟气为来自燃煤锅炉、烧结机、球团、或窑炉的烟气; 2) 所述的烟气中的二氧化硫含量为300mg/Nm3〜40000mg/Nm3,并且氧气含量为2〜 25vt%。
6. -种利用权利要求1〜5任一项所述的水泥生产装置生产水泥的方法,其特征在于, 包括如下步骤: 1) 烟气脱硫步骤:在烟气脱硫设备中采用氧化镁法脱除烟气中的二氧化硫,并形成含 硫酸镁的吸收产物; 2) 第一浓缩步骤:在第一浓缩设备中将来自烟气脱硫设备的含硫酸镁的吸收产物浓 缩,以形成第一浓缩产物; 3) 排出步骤,将来自第一浓缩设备的第一浓缩产物排出; 4) 第二浓缩步骤:接收来自排出设备的第一浓缩产物,并将第一浓缩产物在第二浓缩 设备中进一步浓缩,以形成第二浓缩产物; 5) 结晶步骤:采用结晶设备接收第二浓缩设备形成的第二浓缩产物,并使得第二浓缩 产物中生成晶粒,以获得含硫酸镁晶体的浓缩产物; 6) 离心步骤:在离心设备中将来自结晶设备的含硫酸镁晶体的浓缩产物离心分离,以 获得含硫酸镁晶体的沉淀; 7) 干燥步骤:在干燥设备中将来自离心设备的含硫酸镁晶体的沉淀干燥,以形成干燥 后的沉淀; 8) 混合步骤:在混合设备中来自干燥设备的干燥后的沉淀、来自废灰供给设备的废 灰、来自渣料供给设备的渣料和来自添加剂供给设备的添加剂混合,以形成水泥。
7. 根据权利要求6所述的方法,其特征在于,步骤5)中的晶粒的粒度大于0. 2mm。
8. 根据权利要求6所述的方法,其特征在于,步骤7)中干燥后的沉淀的水分含量小于 lwt % 〇
9. 根据权利要求6所述的方法,其特征在于,步骤8)的渣料选自炉渣、矿渣、钢渣、铁渣 的一种或多种;和/或 步骤8)的添加剂选自硅橡胶、聚酯纤维、玻璃纤维、磷酸、磷酸二氢盐、磷酸一氢盐、酒 石酸、酒石酸盐、氧化镁或氨基三亚甲基膦酸中的一种或多种。
10. 根据权利要求6〜9任一项所述的方法,其特征在于,所述的水泥为硫酸镁水泥; 并且在步骤8)中,干燥后的沉淀占水泥总重量的35〜45wt%,添加剂占水泥总重量的 10 〜15wt %。
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