CN1052965C - 磷石膏制水泥和硫酸的生产工艺 - Google Patents

Abstract

本发明是一种新型的用磷石膏制作水泥和硫酸的生产工艺，将磷石膏成球中空窑煅烧工艺和立筒预热器窑及窑外分解窑的优点结合起来，在工艺中增加了成球系统和料球烘干机。该新工艺可使磷石膏的脱硫率增加10%，降低热耗400kcal/kg－cl，而且回转窑的气氛控制要求低，生产过程稳定，产品质量高，可以实现大规模生产。该工艺并可通过对现有工艺略加改造后实现。

Description

磷石膏制水泥和硫酸的生产工艺

本发明涉及化工、建材生产和环保领域。

磷石膏是化工生产磷铵的废料，其处理不当对环境影响很大。国际上大部分采取掩埋方式。我国因硫资源缺乏，正在大力开发磷石膏联产水泥工艺。按照这种工艺，生产磷胺产生的废料磷石膏用来产水泥和硫酸，硫酸又用来生产磷胺，反复循环，几乎没有废料。磷石膏联产水泥和硫酸这一课题，在应用基础理论研究方面做了大量的工作，目前，国内也已经投产了几条生产线。由于这项技术本身的复杂性，在生产实际的推广应用上还存在大量的问题。我国应用磷石膏分解联产水泥和硫酸这项技术起步较晚，目前全部采用粉状物料直接进入普通中空回转窑的生产流程。从生产现状来看，均不是很理想，主要反映在以下几个方面：

1.水泥熟料的质量差，难以达到425^#水泥的标准；

2. SO₂浓度低，而且波动大，影响了制酸部分的正常运转；

3.生产过程不稳定，易出现液相和结圈，难以保证连续生产；

4.热耗高，动力消耗大，经济效益差；

5.难以实现大型化生产。

分析以上几方面问题，其主要原因就在于磷石膏的脱硫率低，而脱硫率的高低主要取决于磷石膏分解反应条件的控制。若要解决磷石膏综合利用的工业化问题，最关键的一步就是要保证磷石膏的分解反应条件，提高磷石膏的脱硫率。而现中空回转窑流程，窑内气氛难以控制，容易产生窑中氧含量偏高等问题，会使原料中加入的炭部分地与氧发生燃烧反应，造成磷石膏分解反应所需的碳不足，分解率和脱硫率必然降低。另外中空回转窑因其热耗高，在我国建材行业已属淘汰工艺。

从国外情况来看，早在1916年，国外就有利用中空回转窑生产水泥和硫酸的实例，即Miller-Kilhne工艺。其特点是将物料成球之后，直接加入回转窑煅烧，日产酸可达40-300吨。这种方法，热耗相对较高，因此这种工艺现已基本处于淘汰状态。本世纪六十年代，随着水泥干法生产工艺技术的发展，国际上普遍采用低热耗的窑尾预热技术和低耗高效的窑外分解技术生产普通水泥。在此背景下，奥地利的林茨公司开发研制出OSW-Krupp工艺，其特点是采用Krupp立筒预热器作为热交换装置，原料不成球，磷石膏经一次烘干后即与辅助原料混合，然后进入立筒预热器预热，与原有工艺相比，可降低热耗，但由于生产控制困难，气体中SO₂含量不稳定等原因，发展缓慢。近年来，由于流态化技术和水泥窑外分解技术的启发以及对磷石膏分解规律的进一步认识，国内外对磷石膏流化床分解新技术、新工艺产生了浓厚的兴趣，作了大量的工作，但还

根据文件检索，与本发明最接近的是美国专利US4608238(1986年)和美国专利US4503018(1985年)，前者是将磷石膏成球后送入炉栅(grate)煅烧，并在氧化区采用电炉加热脱硫来生产硫酸和水泥。该种工艺因对材料要求高，且电耗高而不适合我国国情。后者是利用炉栅煅烧石灰和硫酸的生产工艺。

本发明的目的是提出一种用磷石膏联合生产水泥和硫酸的新工艺，将磷石膏成球中空窑煅烧工艺、立筒预热器窑工艺和窑外分解窑工艺的优点结合在一起，能够象成球煅烧工艺那样易于控制，又象立筒预热器窑工艺那样具有较低的热耗和象水泥窑外分解工艺那样低热耗高效率，实现用磷石膏煅烧水泥联产硫酸。

本发明提出了适合国内具体情况的磷石膏联产水泥和硫酸新工艺(见附图)，附图中1、2、3分别是几种配料料仓，4是磷石膏料仓，5是磨机，6是磷石膏烘干机，7是烘干后的磷石膏料仓，8是配料和磷石膏混合料仓，9是成球系统，10是本发明特意增加的料球烘干预热机，11是回转窑，12是冷却机，13是水泥粉磨系统，14是硫酸制备系统。本发明的关键是把磷石膏和配料混合后经过成球系统成球，再进入料球烘干预热机，并让回转窑的高温废气进入烘干预热机，使料球被烘干预热，部分或全部磷石膏分解，出烘干预热机的废气温度降低，然后再送去制酸。这种工艺过程与不成球工艺相比，可保证分解反应所需的焦炭不被烧掉，使磷石膏的脱硫率提高10％，特别是在氧化气氛下效果更明显。与原有成球工艺相比，可充分利用窑尾废气余热，降低热耗400kcal/kg-cl，达到预热器窑的热耗水平。与直接用粉料的中空回转窑流程相比，则既可提高磷石膏的脱硫率，改善水泥熟料的产、质量，又可降低热耗，增加了气体中SO₂的浓度。与立筒预热器流程相比，回转窑的气氛控制要求降低，生产过程易于稳定，产品质量较高，可以大幅度的提高经济效益，并且可以实现生产大型化。采用此工艺方法，对现有工艺进行技术改造容易，只需增加一套成球设备和烘干预热设备。

本发明的料球烘干预热机，可以是回转篦式，振动篦式，推动篦式和回转窑等形式。

本发明的料球烘干预热机，可以在料球中加适当的燃料，使得料球中的磷石膏能在烘干预热机中部分或全部分解，或在烘干预热机中增加燃烧器，补充燃烧燃料以提高温度使磷石膏部分或全部分解，达到类似水泥窑外分解工艺中预热分解系统的效果。

本发明提出的料球烘干预热机的出料温度在200-1300℃，入料温度为常温。

本发明工艺实施例一：

采用一段或单室篦式烘干机作为烘干预热机，使料球温度达到400-800℃，料球在烘干预热机中不反应，可以达到立筒预热器窑的水平。

本发明工艺实施例二：

采用二段或多室篦式烘干机作为烘干预热机，使料球温度达到600-1000℃，料球在烘干预热机中部分反应，可以达到普通水泥五级预热器窑的水平。

本发明工艺实施例三：

采用多段或多室篦式烘干机作为烘干预热机，通过配燃料进入料球，或者外加燃烧器，使料球温度达到1000-1300℃，料球在烘干预热机中大部分或全部反应，可以达到预分解窑的水平。

Claims (4)

1.一种利用磷石膏制水泥和硫酸的生产工艺，具体是将磷石膏磨碎并烘干，再把配料和磷石膏混合加以处理后再进入回转窑，经冷却机后可分别制备水泥和硫酸，其特征是在配料和磷石膏混合后的处理过程为先经过成球系统成球，再进入料球烘干预热机，此时把回转窑的高温废气引入烘干预热机，使料球烘干预热和磷石膏部分或全部分解，使废气温度降低，然后再送去制酸。

2.由权利要求1所述的利用磷石膏制水泥和硫酸的生产工艺，其特征是工艺中所需的料球烘干预热机，可以是回转篦式、振动篦式、推动篦式和回转窑形式。

3.由权利要求1所述的利用磷石膏制水泥和硫酸的生产工艺，其特征是可以在料球中加燃料，或在烘干预热机中增加燃烧器补充燃烧燃料以提高温度。

4.由权利要求1所述的利用磷石膏制水泥和硫酸的生产工艺，其特征是料球烘干预热机的出料温度在200-1300℃，入料温度为常温。

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