CN112028511A

CN112028511A - 一种磷石膏的煅烧脱水方法

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Publication number: CN112028511A
Application number: CN202010947815.6A
Authority: CN
Inventors: 包先法; 时继明; 王仕群; 周磊; 崔冬梅
Original assignee: Hefei Cement Research and Design Institute Co Ltd
Current assignee: Hefei Cement Research and Design Institute Co Ltd
Priority date: 2020-09-10
Filing date: 2020-09-10
Publication date: 2020-12-04

Abstract

本发明公开了一种磷石膏的煅烧脱水方法，以湿磷石膏渣为原料，采用悬浮预热分解技术煅烧脱水，获得以半水石膏和二水石膏为主要成分的烧石膏粉产品，具体如下：(1)湿磷石膏渣除去异物和粗粒后，采用烘干破碎机进行烘干破碎获得干磷石膏粉；(2)采用二级串联悬浮预热器预热干磷石膏粉，预热后的干磷石膏粉进入悬浮脱水炉脱去结晶水并在高温下烧除部分有害杂质；(3)出悬浮脱水炉的烧石膏粉进入二级串联悬浮冷却器冷却。本发明工艺先进，绿色节能；可以大幅提高单线生产规模；自动化程度高，可实现智能化运行。

Description

一种磷石膏的煅烧脱水方法

技术领域

本发明涉及资源与环境技术领域，尤其涉及一种磷肥工业的副产磷石膏的煅烧脱水方法。

背景技术

磷石膏是硫酸法制磷酸进而生产高浓度磷复肥的副产，我国磷酸生产工艺~85%采用二水法，又称湿法磷酸。湿法磷酸工艺的副产磷石膏渣为自由水含量10~25%湿粉或滤饼，颜色以灰白色为主，粒径10~600μm，大多在80~200μm。一般情况，每生产1t磷酸就要产生5~7t的磷石膏，我国目前堆存的磷石膏已超过5亿吨，每年还要新增堆存5000万吨。磷石膏主要成分是二水硫酸钙，含有磷酸盐、硫酸盐、氟化物、重金属锰和镉等杂质。受技术水平和资源化利用成本的限制，我国磷石膏资源化综合利用率仅10%左右，主要以固体废弃物形式在尾矿库和指定堆场存放。磷石膏在长期堆存过程中，日晒、风吹、雨淋、雷暴等自然气象活动都会加速可溶性磷、氟和重金属污染物的释放，磷石膏中的可溶磷等酸性废物伴随降雨再次被浸泡、淋滤出来，对周边区域的水质、土壤、植被等造成严重破坏。尤其是在矿区随着地表径流汇入到下游江河、地下水系和土壤层中，污染物质的迁移和累积都会直接影响居民饮用水、农业灌溉、植物生长、渔业发展和粮食安全，继而影响人类健康，已成为影响生态环境的重要污染源。

磷石膏利用途径较多，但研究多于实际应用，主要途径如下：

一是用于水泥工业，替代天然石膏或脱硫石膏作为水泥缓凝剂和替代石灰石生产水泥联产硫酸。作为水泥缓凝剂使用量有限；替代石灰石生产水泥联产硫酸能够消纳大量磷石膏，但目前技术尚未成熟且联产硫酸投资很大，没有实质性使用。

二是生产化工原料，如替代石灰石生产氧化钙联产硫酸，但磷石膏的杂质影响产品的质量，加上联产硫酸投资大，制约了其使用。

三是替代天然石膏或脱硫石膏生产石膏建材制品，先是制得烧石膏粉，然后加入添加剂、改性剂等生产各种石膏制品，如抹灰石膏、自流平石膏、粉刷石膏、石膏砂浆、各种石膏板、各种石膏砌块、石膏隔墙等。我国石膏建材制品市场容量大，用来生产石膏建材制品是扩大磷石膏资源化利用率的主要探求方向。

利用磷石膏生产石膏建材制品的首要环节是将磷石膏煅烧脱水制得石膏粉，有关试验表明，实验室条件下磷石膏在130℃左右开始脱水，物相变化，250℃左右时基本结束。

目前磷石膏的煅烧脱水方法，按设备分类主要有炒锅、回转窑、沸腾炉、磨烧一体化煅烧设备等，脱水过程中还可以烧除部分有害杂质。其中较成熟的是炒锅，采用导热油作为热介质，低温慢烧，煅烧时间0.5~2h，其特点是导热油比热很大，温度稳定，生产的石膏粉质量较稳定，其缺点是生产效率低，常规规模仅年产10万吨。

上述磷石膏的煅烧脱水方法存在规模大型化的困难，从而限制了利用磷石膏生产石膏建材制品的产业发展。本发明旨在为磷石膏的煅烧脱水提供一种工艺先进、绿色节能、规模又能大型化的技术方案。

发明内容

本发明目的就是为了弥补已有技术中磷肥工业的副产磷石膏渣煅烧脱水的技术的缺陷，提供一种磷石膏的煅烧脱水方法，实现湿磷石膏渣烘干破碎、干磷石膏粉预热与脱水、烧石膏粉冷却的有机整合，同时也能实现大型化配置。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种磷石膏的煅烧脱水方法，采用烘干破碎机系统烘干破碎湿磷石膏渣的自由水获得干磷石膏粉；采用多级串联悬浮预热器和悬浮脱水炉系统并多点喂入干磷石膏粉，完成干磷石膏粉预热、脱水并烧除部分有害杂质获得烧石膏粉；采用多级串联悬浮冷却器将出炉的烧石膏粉逐步冷却至120℃以下。

一种磷石膏的煅烧脱水方法，以湿磷石膏渣为原料，采用悬浮预热分解技术煅烧脱水，获得以半水石膏和二水石膏为主要成分的烧石膏粉产品。其特点是工艺过程包括：

（1）湿磷石膏渣烘干破碎

湿磷石膏渣除去异物和粗粒后，采用烘干破碎机进行烘干破碎，获得的干磷石膏粉由C0旋风筒收集；C0旋风筒出口的废气由主排风机送到收尘器净化后由尾排风机排空。

烘干破碎机的热源为来自多级串联悬浮预热器C1旋风筒出口的高温废气。

（2）干磷石膏粉预热与脱水

上述干磷石膏粉通过C0旋风筒收集后经分料阀一部分喂入多级串联悬浮预热器C2 旋风筒的出口管道，经过换热和多级串联悬浮预热器C1旋风筒分离后进入悬浮脱水炉下部；另一部分干磷石膏粉经分料阀直接喂入悬浮脱水炉下部。

通过调整C0旋风筒下分料阀喂入悬浮脱水炉的干磷石膏粉比例，可以来调节多级串联悬浮预热器C1旋风筒出口的废气温度，以适应烘干破碎机入料湿磷石膏渣水分的变化。

在悬浮脱水炉内，预热后的干磷石膏粉在高温烟气作用下脱去结晶水并烧除部分有害杂质，得到烧石膏粉。

为了避免干磷石膏粉中硫酸钙分解成氧化钙和硫的氧化物，悬浮脱水炉出口的温度控制在250~550℃。通过控制悬浮脱水炉出口的温度可以来调节成品烧石膏粉中半水石膏和二水石膏的比例。

鉴于悬浮脱水炉出口的温度要求低于550℃，加上炉内干磷石膏粉脱水产生大量水汽，为保证燃料的稳定充分燃烧，设置旁置的悬浮燃烧炉燃烧燃料为悬浮脱水炉提供高温烟气热源，其燃烧助燃热空气来自多级串联悬浮冷却器CL1旋风筒出口。

（3）烧石膏粉冷却

出悬浮脱水炉的烧石膏粉采用多级串联悬浮冷却器冷却。上述烧石膏粉由多级串联悬浮预热器C2旋风筒收集后，喂入多级串联悬浮冷却器CL2 旋风筒的出口管道，经过换热和多级串联悬浮冷却器CL1旋风筒分离；再喂入多级串联悬浮冷却器CL2 旋风筒的进口管道，CL2 旋风筒进口管道上有冷空气进入，经过换热和多级串联悬浮冷却器CL2旋风筒再分离，由CL2旋风筒收集后获得成品烧石膏粉。

冷却烧石膏粉得到的多级串联悬浮冷却器CL1旋风筒出口的热空气，经冷却器排风机大部分送入悬浮燃烧炉为燃烧助燃，少部分多余的热空气经放风阀送到收尘器净化。

本发明的一种磷石膏的煅烧脱水方法，悬浮燃烧炉所用的燃料是煤、天然气、燃油、石油焦中的一种或多种混烧。

本发明的优点是：本发明采用成熟可靠的水泥悬浮预热分解技术，在悬浮状态下连续完成湿磷石膏渣烘干、干磷石膏粉预热和脱水、烧石膏粉冷却全过程，多级串联悬浮预热器和悬浮脱水炉系统与磷石膏渣烘干破碎系统的结合，可以满足磷石膏渣水分在5~25％之间变化；悬浮状态下烘干、预热、脱水、冷却，热交换效率高，系统热耗低；粉状悬浮煅烧脱水，反应速度快，温度分布均匀且可控，质量稳定；生产规模可达年产100万吨，单位产品投资省、综合能耗和成本低；自动化程度高，可实现智能化运行。

附图说明

图1为本发明的磷石膏的煅烧脱水方法的系统流程图。

图中：1是除异物和粗粒装置，2是定量喂料机，3是胶带输送机，4是锁风喂料机，5是烘干破碎机，6是水雾保护系统，7是C0旋风筒，8是分料阀，9是C1旋风筒，10是C2旋风筒，11是悬浮脱水炉，12是悬浮燃烧炉，13是CL1旋风筒，14是CL2旋风筒，15是冷却器排风机，16是放风阀，17是主排风机，18是收尘器，19是尾排风机。

A是湿磷石膏渣，B是成品烧石膏粉。

具体实施方式

如图1所示，本发明公开了一种磷石膏的煅烧脱水方法，以湿磷石膏渣为原料，采用悬浮预热分解技术煅烧脱水，获得以半水石膏和二水石膏为主要成分的烧石膏粉产品。其特点是工艺过程包括：

（1）湿磷石膏渣烘干破碎

湿磷石膏渣A采用去异物和粗粒装置1除去异物和粗粒后，通过定量喂料机2、胶带输送机3、锁风喂料机4送入烘干破碎机5中，采用烘干破碎机5进行烘干破碎，而后通过烘干破碎机5出口风管随气流进入C0旋风筒7进行气固分离，获得的干磷石膏粉由C0旋风筒7收集；C0旋风筒7出口的废气由主排风机17送到收尘器18净化后由尾排风机19排空。

烘干破碎机5的热源为来自二级串联悬浮预热器C1旋风筒9出口的高温废气。在进烘干破碎机5的热源管道上设有水雾保护系统6。

（2）干磷石膏粉预热与脱水

上述干磷石膏粉通过C0旋风筒7收集后经分料阀8一部分喂入二级串联悬浮预热器C2旋风筒10的出口管道，经过换热和二级串联悬浮预热器C1旋风筒9分离后进入悬浮脱水炉11下部；另一部分干磷石膏粉经分料阀8直接喂入悬浮脱水炉11下部。

在悬浮脱水炉11内，预热后的干磷石膏粉在高温烟气作用下脱去结晶水并烧除部分有害杂质，得到烧石膏粉。

设置旁置的悬浮燃烧炉12燃烧燃料为悬浮脱水炉11提供高温烟气热源，其燃烧助燃热空气来自二级串联悬浮冷却器CL1旋风筒13出口。

（3）烧石膏粉冷却

出悬浮脱水炉11的烧石膏粉采用二级串联悬浮冷却器冷却。上述烧石膏粉由二级串联悬浮预热器C2旋风筒10收集后，喂入二级串联悬浮冷却器CL2 旋风筒14的出口管道，经过换热和二级串联悬浮冷却器CL1旋风筒13分离；再喂入二级串联悬浮冷却器CL2 旋风筒14的进口管道，CL2 旋风筒14进口管道上有空气进入，经过换热和二级串联悬浮冷却器CL2旋风筒14再分离，由CL2旋风筒14收集后获得成品烧石膏粉B。

冷却烧石膏粉得到的二级串联悬浮冷却器CL1旋风筒13出口的热空气，经冷却器排风机15大部分送入悬浮燃烧炉12为燃烧助燃，少部分多余的热空气经放风阀16送到收尘器18净化。

本实施例中，所述悬浮燃烧炉所用的燃料是煤、天然气、燃油、石油焦中的一种或多种混烧。

本实施例中，多级串联悬浮预热器串联的级数为二级，但不限于此。还可以为三级。

本实施例中，多级串联悬浮冷却器串联的级数为二级，但不限于此。还可以为三级。

本实施例中，还可以将悬浮燃烧炉的高温烟气引至燃料粉磨系统作为燃料烘干热源。

本实施例中，还可以将悬浮燃烧炉的高温烟气引至烘干破碎机入口管道作为烘干湿磷石膏渣的补充热源。

本发明获得的成品烧石膏粉，可用来生产各种石膏制品，或者替代天然石膏粉、脱硫石膏粉作其它用途。如：

加入改性剂、膨胀珍珠岩等一起混合粉磨至所需细度，生产抹灰石膏。

加入添加剂、改性剂、激发剂等一起混合粉磨至所需细度，生产自流平石膏、石膏隔墙。

本发明的一种磷石膏的煅烧脱水方法使石膏脱水工艺绿色节能并实现生产规模大型化，加快综合利用磷石膏的步伐，从而加速解决磷石膏堆放引起的生态环境压力问题。

Claims

1.一种磷石膏的煅烧脱水方法，其特征在于：以湿磷石膏渣为原料，采用悬浮预热分解技术煅烧脱水，获得以半水石膏和二水石膏为成分的烧石膏粉产品，具体步骤如下：

(1) 将湿磷石膏渣除去异物和粗粒后，采用烘干破碎机进行烘干破碎获得干磷石膏粉；

(2) 采用多级串联悬浮预热器预热干磷石膏粉，预热后的干磷石膏粉进入悬浮脱水炉脱去结晶水并在高温下烧除部分有害杂质，得到烧石膏粉；

(3) 出悬浮脱水炉的烧石膏粉进入多级串联悬浮冷却器冷却。

2.根据权利要求1所述的一种磷石膏的煅烧脱水方法，其特征在于：步骤（1）中获得的干磷石膏粉由C0旋风筒收集；

干磷石膏粉通过C0旋风筒收集后经分料阀一部分喂入多级串联浮预热器C2 旋风筒的出口管道，经过换热和多级串联悬浮预热器C1旋风筒分离后进入悬浮脱水炉下部；另一部分干磷石膏粉经分料阀直接喂入悬浮脱水炉下部；在悬浮脱水炉内，预热后的干磷石膏粉在高温烟气作用下脱去结晶水并烧除部分有害杂质，得到烧石膏粉；

出悬浮脱水炉的烧石膏粉由多级串联悬浮预热器C2旋风筒收集后，喂入多级串联悬浮冷却器CL2 旋风筒的出口管道，经过换热和多级串联悬浮冷却器CL1旋风筒分离；再喂入多级串联悬浮冷却器CL2 旋风筒的进口管道，CL2 旋风筒进口管道上有空气进入，经过换热和多级串联悬浮冷却器CL2旋风筒再分离，由CL2旋风筒收集后获得成品烧石膏粉。

3.根据权利要求2所述的一种磷石膏的煅烧脱水方法，其特征在于：所述的烘干破碎机的热源为来自所述的多级串联悬浮预热器C1旋风筒出口的高温废气。

4.根据权利要求2所述的一种磷石膏的煅烧脱水方法，其特征在于：所述的C0旋风筒出口的废气由主排风机送到收尘器净化后由尾排风机排空。

5.根据权利要求2所述的一种磷石膏的煅烧脱水方法，其特征在于：在所述的悬浮脱水炉旁置有悬浮燃烧炉，悬浮燃烧炉燃烧燃料为悬浮脱水炉提供高温烟气热源，悬浮燃烧炉的燃烧助燃热空气来自多级串联悬浮冷却器CL1旋风筒出口的热空气。

6.根据权利要求5所述的一种磷石膏的煅烧脱水方法，其特征在于：所述的多级串联悬浮冷却器CL1旋风筒出口的热空气，经冷却器排风机大部分送入悬浮燃烧炉为燃烧助燃，少部分多余的热空气经放风阀送到收尘器净化后由尾排风机排空。

7.根据权利要求2所述的一种磷石膏的煅烧脱水方法，其特征在于：所述的悬浮脱水炉的出口温度控制在250~550℃。

8.根据权利要求2所述的一种磷石膏的煅烧脱水方法，其特征在于：通过控制所述悬浮脱水炉出口的温度来调节成品烧石膏粉中半水石膏和二水石膏的比例。

9.根据权利要求2所述的一种磷石膏的煅烧脱水方法，其特征在于：通过调整所述C0旋风筒下分料阀喂入悬浮脱水炉的干磷石膏粉比例，来调节多级串联悬浮预热器C1旋风筒出口的废气温度。

10.根据权利要求2所述的一种磷石膏的煅烧脱水方法，其特征在于：所述的悬浮燃烧炉所用的燃料是煤、天然气、燃油、石油焦中的一种或多种混烧。