CN107512857B - 采用磷石膏制备建筑石膏的方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种采用磷石膏制备建筑石膏的方法及装置，该方法具体步骤为：1）磷酸生产装置产生的渣浆进行过滤，得到的滤饼即为磷石膏，控制含水量≤25wt%，然后将磷石膏与生石灰按质量比90‑99.5:0.5‑10混合均匀，均化沤制24‑72h；2）沤制完成的物料送入煅烧窑中进行煅烧，在窑内与高温烟气进行顺流直接接触，出料中半水石膏含量不低于60wt%，出料后的物料均化冷却后即可得到建筑石膏。本发明在磷酸生产装置产生的渣浆池旁设置压滤机，压滤后的滤饼即为磷石膏原料，可直接与生石灰进行混合处理后制备建筑石膏，避免对渣浆进行长期的户外堆放陈化处理，减少环境污染。

Description

采用磷石膏制备建筑石膏的方法及装置
技术领域
本发明属于磷化工生产领域，具体涉及一种磷酸生产过程中产生的固体废弃物磷石膏为原料，制备建筑石膏的方法及装置。
背景技术
磷石膏是我国磷化工生产中最主要的工业副产品，是磷肥企业在生产过程中排出的以二水硫酸钙为主要成分的沉淀物。每生产一吨P2O5就要排放4.5～5.5吨磷石膏，颜色呈灰色或微黄色，pH值在2至4之间，化学成分比较复杂。
目前，我国磷石膏年排放量5000万吨，基本采用堆存处理，目前累计堆存超2亿吨，综合利用率低于10％，目前绝大部分磷石膏露天堆置，侵占了大片土地，且可溶性P2O5和Fˉ等随雨水浸出.产生酸性废水，引起土壤、水系、大气的严重污染，给人类的生存环境造成了危害。
发明内容
本发明的目的是提供一种采用磷石膏制备建筑石膏的方法及装置，能够对磷石膏进行资源化综合利用。
为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种采用磷石膏制备建筑石膏的方法，具体步骤为：
1)磷酸生产装置产生的渣浆进行过滤，得到的滤饼即为磷石膏，控制含水量≤25wt％，然后将磷石膏与生石灰按质量比90-99.5：0.5-10混合均匀，均化沤制24-72h；
2)沤制完成的物料送入煅烧窑中进行煅烧，在窑内与高温烟气进行顺流直接接触，出料中半水石膏含量不低于60wt％，出料后的物料均化冷却后即可得到建筑石膏。
优选地，石膏与生石灰充分混合后，物料的pH为5.5-8.0。以使最终所得物料中尽量不含有多余的酸或碱，既可以保证产品质量，也能减少腐蚀，延长后续设备使用寿命。
优选地，所述的生石灰采用氯碱装置产生的电石渣进行替代。由于氯碱装置产生的电石渣是废弃物，用其来中和磷石膏，属于综合利用。
优选地，步骤1)中均化沤制时，在沤制库中进行，控制物料的温度≥35℃。一方面是加速酸碱的反应速度，同时也通过一定的温度，蒸发掉物料中的部分游离水分。平行取样分析的物料pH值在5.5-8.0时，视为均化沤制合格。
优选地，步骤2)中高温烟气的入口温度为720-760℃，出口120-150℃，由沸腾式热风炉提供；煅烧窑为回转式煅烧窑，煅烧时间根据煅烧窑的转动速度进行调整。
优选地，步骤2)中煅烧时产生的烟气经旋风除尘器和袋式除尘器进行净化后，由引风机送入烟囱进行排放；净化后的烟气中风尘含量不高于200mg/Nm3。
优选地，步骤1)中过滤后的滤液直接回磷酸装置回收其中的酸。
本发明还涉及所述方法采用磷石膏制备建筑石膏的装置，包括磷石膏给料仓、石灰给料仓，两者经混合器及输送带连接至沤制库，沤制库再通过输送带连接至回转煅烧窑；煅烧窑的热风进口连接热风炉，出风口依次经旋风除尘器和袋式除尘器连接至烟囱，出料口连接冷却仓。
煅烧合格的磷石膏进入冷却料仓，均化冷却后经仓底振动出料机出料，由带式输送机送入成品堆存棚，直接装车外运或包装。
进一步地，所述的沤制库采用地上或半地下混凝土结构，其容量尺寸根据生产规模确定。库底铺设蒸汽管道，以保证低温气候下的沤制温度。
刚出厂的磷石膏游离水含水约在15-40％，含有一定量的可溶磷和可溶氟，拿来制建筑石膏粉能耗较高，同时产品质量不稳定。本发明在磷酸生产装置产生的渣浆池旁设置板框压滤机，浆液压滤后，滤饼即为磷石膏，可直接与生石灰进混合处理后制备建筑石膏，避免对渣浆进行堆放陈化处理，减少环境污染；而且得到的滤液直接回磷酸装置回收酸，避免液体的来回输送，节能环保；另外得到的磷石膏也可送入磷石膏堆存棚内存放，根据需要通过磷石膏给料仓进行给料。
本发明通过添加生石灰对刚出厂的磷石膏进行预处理，中和磷石膏中的酸性物质，让磷石膏的外表水含量稳定和降低，同时将可溶磷转变为非溶磷。加入生石灰后的均化沤制，是在沤制库内进行的，时间一般不超过72h，其目的是使生石灰和磷石膏中的酸性物质充分反应，并蒸发掉一部分游离水分。传统的陈化，是将磷石膏堆积在山沟或山坳里，通过2-3年的雨水冲洗来去除可溶性的物质，会造成极大的环境污染。
本发明的供热系统采用沸腾式热风炉，其具体性能为：燃尽率99％，热效率≥96，烟气林格曼黑度1级；在燃烧炉内固硫～60％，通过二次燃烬并经炉内除尘后净化的烟气送入窑内进行煅烧。
磷石膏通过定量给料设备送入分筛回转式煅烧窑，与供热系统提供的高温空气顺流直接接触，对可溶磷、可溶氟等磷石膏中有害杂质有很好的清除，在窑内，磷石膏通过预热段-干燥段-分筛段-煅烧段-粉磨段，直接制成成品，煅烧后产品中半水石膏可达60％～90％。
该方法的优点在于，可以避免磷石膏的自然堆放陈化，减少环境污染；磷石膏渣浆在磷酸生产工序就进行压滤，滤液返回磷酸工序，可有效回收磷元素；采用沤制库内的中和均化沤制，能固定可溶磷，降低后续生产杂质，提高产品质量；生产周期短，降低生产成本。
附图说明
图1是本发明提供的采用磷石膏制备建筑石膏的装置的结构示意图。
具体实施方式
下面结合实施例来进一步说明本发明，但本发明要求保护的范围并不局限于实施例表述的范围。
实施例1：
取自湖北宜昌猇亭某化工厂的磷石膏渣浆，经压滤后，样品pH值2.36，其成分分析结果见表1(单位为wt％)：
P2O5 F- CaO SO3 SiO2 K2O Na2O Al2O3 Fe2O3 Cl- Loss 结晶水 总计
0.41 0.04 28.9 41.3 6.65 0.17 0.06 0.44 0.03 0.003 2.67 19.1 99.71
表1
将该样品和生石灰按99.2:0.8的比例混合搅拌均匀，在38℃下放入沤制库中沤制30h，连续取样分析pH值为5.88，送入煅烧炉进行煅烧，进煅烧炉烟气温度720℃，出口烟气温度135℃，煅烧时间30min，后将物料送入均化冷却料仓，放置24h后得合格产品。所得成品性能分析结果见表2：
表2
实施例2：
将实施例1中相同样品和生石灰按99:1的比例混合搅拌均匀，在38℃下放入沤制库中沤制45h，连续取样分析pH值为6.79，送入煅烧炉进行煅烧，进煅烧炉烟气温度730℃，出口烟气温度135℃，煅烧时间45min，后将物料送入均化冷却料仓，放置24h后得合格产品。所得成品性能分析结果见表3：
表3
实施例3：
取自湖北宜昌宜都某化工厂的磷石膏渣浆，经压滤后，样品pH值2.58，其成分分析结果见表4，单位为wt％：
P2O5 F- CaO SO3 SiO2 K2O Na2O Al2O3 Fe2O3 Cl- Loss 结晶水 总计
0.44 0.03 29.12 39.9 6.89 0.15 0.05 0.52 0.04 0.002 2.43 20.31 99.84
表4
将该样品和生石灰按98.5:1.5的比例混合搅拌均匀，在40℃下放入沤制库中沤制50h，连续取样分析pH值为7.84，送入煅烧炉进行煅烧，进煅烧炉烟气温度720℃，出口烟气温度135℃，煅烧时间45min，后将物料送入均化冷却料仓，放置24h后得合格产品。所得成品性能分析结果见表5：
表5
实施例4：
将实施例3相同样品和生石灰按98.8:1.2的比例混合搅拌均匀，在40℃下放入沤制库中沤制50h，连续取样分析pH值为7.11，送入煅烧炉进行煅烧，进煅烧炉烟气温度720℃，出口烟气温度135℃，煅烧时间35min，后将物料送入均化冷却料仓，放置24h后得合格产品。所得成品性能分析结果见表6：
表6
本发明还涉及采用磷石膏制备建筑石膏的装置，如图1所示，包括磷石膏给料仓1、石灰给料仓2，两者经混合器及输送带连接至沤制库3，沤制库再通过输送带连接至回转煅烧窑4；煅烧窑的热风进口连接热风炉6，出风口依次经旋风除尘器7和袋式除尘器8连接至烟囱9，出料口连接冷却仓5。进一步地，所述的沤制库采用地上或半地下混凝土结构，库底铺设蒸汽管道。回转煅烧窑高温烟气的入口温度为720-760℃，出口120-150℃，由沸腾式热风炉提供；煅烧时产生的烟气经旋风除尘器和袋式除尘器进行净化后，由引风机送入烟囱进行排放；净化后的烟气中风尘含量不高于200mg/Nm3。

Claims (6)

1.一种采用磷石膏制备建筑石膏的方法，其特征在于，具体步骤为：
1）磷酸生产装置产生的渣浆进行过滤，得到的滤饼即为磷石膏，控制含水量≤25wt%，然后将磷石膏与生石灰按质量比90-99.5:0.5-10混合均匀，均化沤制24-72h，均化沤制时控制物料的温度≥35℃；
2）沤制完成的物料送入煅烧窑中进行煅烧，在窑内与高温烟气进行逆流直接接触，高温烟气的入口温度为720-760℃，出口120-150℃，由沸腾式热风炉提供；出料中半水石膏含量不低于60wt%，出料后的物料均化冷却后即可得到建筑石膏；
该方法涉及的装置结构：
包括磷石膏给料仓（1）、石灰给料仓（2），两者经混合器及输送带连接至沤制库（3），沤制库再通过输送带连接至回转煅烧窑（4）；煅烧窑的热风进口连接热风炉（6），出风口依次经旋风除尘器（7）和袋式除尘器（8）连接至烟囱（9），出料口连接冷却仓（5）；所述的沤制库采用地上或半地下混凝土结构，库底铺设蒸汽管道。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：石膏与生石灰充分混合后，物料的pH为5.5-8.0。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于：所述的生石灰采用氯碱装置产生的电石渣进行替代。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤2）中煅烧窑为回转式煅烧窑，煅烧时间根据煅烧窑的转动速度进行调整。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤2）中煅烧时产生的烟气经旋风除尘器和袋式除尘器进行净化后，由引风机送入烟囱进行排放；净化后的烟气中风尘含量不高于200mg/Nm3。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤1）中过滤后的滤液直接回磷酸装置回收其中的酸。
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