CN1124228A - 以低品位天然石膏生产硫酸和水泥的配料方法及配方 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种以低品位石膏代替高品位石膏为主要原料，生产硫酸和水泥的生料配制方法及配方，主要配料成分是用SO3含量仅为34.7～40.0％(CaSO4含量为59～68％)的低品位天然二水石膏，烘干脱水至半水石膏后与焦炭，硅、铝、铁质校正材料按比例共同粉磨成石膏生料，经回转窑煅烧成硅酸盐水泥熟料，加入适量的石膏和活性混合材料，经粉磨制成符合GB175的425～625号普通硅酸盐水泥。含SO2达6.0～7.5％的窑气送制酸工段制成符合GB534的92.5％或98％的工业硫酸。
Description
本发明涉及一种石膏生产硫酸和水泥的生料配制方法和配方，特别涉及一种采用低品位天然石膏生产硫酸和水泥的生料配制方法和配方。
利用石膏生产硫酸同时生产水泥，在国外已是比较成熟的技术。在缺少硫磺和黄铁矿，而石膏贮量丰富的国家，大都采用这种生产工艺。目前在国外已有十几个用石膏生产硫酸，同时生产水泥这类的工厂。我国从六十年代初期开始对采用石膏生产硫酸同时生产水泥的研究，在琉璃河水泥中间试验厂进行中间实验，并写出了“利用太原天然石膏生产硫酸与水泥”的试验报告。
不论是国外还是国内，采用石膏生产硫酸和水泥，其要求有一条是共同的，那就是采用的石膏原料，它的SO3的含量必需大于40％。否则就难以生产合格的硫酸和水泥。到目前为止，尚未见到有关用SO3的含量低于40％的石膏生产硫酸，同时生产水泥的报导。
本发明的目的是公开一种SO3含量低于40％的天然石膏生产硫酸同时生产水泥的配料方法和配方。
利用石膏生产硫酸同时生产水泥的配料，在原理上与单纯生产水泥的配料要求一般没有大的区别，只不过是以CaSO4代替了CaCO3，进而带入生产硫酸所需要的SO3。由于石膏和石灰石的分解温度相差很大，因而在配料时就有一定的差异。
利用石膏生产硫酸和水泥，必须满足以下三个条件：
第一、要使生料中含有足够的SO3，以保证窑尾气体内SO2的浓度达到6--7％或更高，才能达到生产硫酸的要求。因此，在生料中应尽可能提高SO3的含量。
第二、煅烧后要保证得到高质量的水泥熟料。
第三、要满足热工要求。因为生料只有经过回转窑煅烧之后，才能获得生产硫酸的SO2气体和生产水泥的熟料。因此，在配料时必须考虑石膏生料在窑内的热工特点。由于石膏的分解温度和分解热都较CaCO3高，因而窑内的分解带就特别长，而且分解带的末端与烧成带前端重叠进行。因此要求石膏生料在煅烧过程中出现液相的温度要高一些。
为了满足上述工艺要求，在配制石膏生料时，应控制熟料中Fe2O3的含量尽量少些，硅酸率(n)和铝氧率(p)尽量高些。其石膏生料配料参数如下：
石灰饱和系数(KH)＝0.95-1.20
硅酸率(n)＝2.01-3.43
铝氧率(p)＝1.89-3.60
炭硫比(CS)＝0.65-0.75
上述参数的计算公式是：
低品位天然石膏因品种和矿带的不同，其差异较大。但就其本身粘土质成分的硅酸率(n)和铝氧率(P)与生产水泥的要求基本相同或接近。硅、铝、铁质成分的不足采用加入含硅、铝、铁质成分的物质来校正，以弥补其不足。
硅、铝、铁质校正材料的要求如下：
硅质校正材料：凡成分中SiO2含量达30-99.5％的物质，皆可用作硅质校正材料。
铝质校正材料：凡成分中A12O3含量达20-80％的物质，皆可用作铝质校正材料。
铁质校正材料：凡成分中Fe2O3含量达20-95％的物质，皆可用作铁质校正材料。
硅、铝、铁质校正材料的比例随所用低品位石膏成分的变化而变动。配制石膏生料时依据所用低品位石膏的分析数据，硅、铝、铁质校正材料的分析数据，通过计算决定需要加入每种校正材料的具体量。其具体要求是：通过控制石灰饱和系数(KH)、硅酸率(n)、铝氧率(P)、炭硫比(CS)，在适当范围内，计算得出需要加入硅、铝、铁质校正材料其中的一种，两种或叁种和需要加入和的量。经分析计算后，若石膏中的硅、铝、铁质所含成分满足了以上率值，则不再加入硅、铝、铁质校正材料。
低品位天然石膏SO3含量为34.7-40.0％(CaSO4含量为59.0-68.0％)。经烘干脱至半水后，SO3的含量可提高到40.8～47.0％。
低品位天然石膏生产硫酸和水泥的配方(重量百分比)
半水石膏 85.0-95.0
焦炭 4.5-7.5
硅、铝、铁质校正材料 0-10.0
上述配方各项率值的范围如下：
KH＝0.95-1.20
n＝2.01-3.43
P＝1.89-3.60
CS＝0.65-0.75
用上述生产硫酸和水泥的配方，配制成的石膏生料，送入回转窑煅烧后，其排出的窑气中SO2的含量为6.0-7.5％，送往硫酸工段经净化、转化、吸收制成的工业硫酸浓度为92.5％或98％，符合国家标准GB534的要求。煅烧后的水泥熟料标号达到525-725号，加入2-4％的二水石膏和6-13％的活性混合材料，经粉磨后制成符合国家标准GB175的425号或525号或625号普通硅酸盐水泥。
活性混合材料系指GB175所规定的各类活性混合材料。
利用低品位天然石膏生产硫酸和水泥，突破了国内外公认的低品位天然石膏不能生产硫酸同时生产水泥的禁区，生产出的硫酸和水泥达到了国家标准，使低品位天然石膏得到了合理的利用，为低品位天然石膏生产硫酸和水泥开僻了一条新的途径。
下面结合实施例对本发明进一步说明：
实施例1
低品位天然石膏生产硫酸和水泥的配料方法。
依据低品位天然石膏、硅、铝、铁质校正材料和焦炭的分析结果(分析数据略)，低品位天然石膏所含硅、铝、铁质不足时，以含SiO2 30-99.5％的物质，含Al2O3 20-80％的物质，含Fe2O320-95％的物质进行校正，以符合或满足以下各值：
石灰饱和系数(KH)＝0.95-1.20
硅酸率(n)＝2.01-3.43
铝氧率(P)＝1.89-3.60
炭硫比(CS)＝0.65-0.75
根据上述各值的要求和对低品位天然石膏的分析结果，确定加入硅、铝、铁质校正材料其中的一种、两种或叁种和需要加入的量，以满足生产硫酸和水泥的共同要求。已满足上述各值时，不再加入硅、铝、铁质校正材料。
实施例2
低品位天然石膏生产硫酸和水泥的生料配方
配方1
使用的天然二水石膏品位SO3为34.7％(CaSO4含量为59.0％)经烘干脱水成半水石膏。
石膏生料的配方(重量百分比)
半水石膏 95.0
焦炭 5.0
硅、铝、铁质校正材料 0.0
通过计算得出石膏生料的各率值及SO3的含量如下：
KH＝0.95
n＝2.16
P＝2.63
CS＝0.69
SO3＝38.00％
石膏生料的化学成分及率值表
生产步骤是：
| 烧失量 | SiO2 | Al2O3 | Fe2O3 | CaO | MgO | SO3 | C | 合计 | KH | n | P | CS |
| 14.91 | 9.25 | 3.05 | 1.16 | 30.00 | 2.20 | 38.00 | 4.05 | 98.57 | 0.95 | 2.16 | 2.63 | 0.69 |
将天然二水石膏经烘干脱水变成半水石膏，再与焦炭按比例计量粉磨成石膏生料，然后送入回转窑内煅烧，烧结成硅酸盐水泥熟料，其标号达525号，加入3％的二水石膏和10％的活性混合材料，经粉磨制成符合国家标准GB175的425号普通硅酸盐水泥。排出的窑气中SO2的含量为6.0％，送入硫酸工段制成符合国家标准GB534的92.5％或98.0％的工业硫酸。
配方2
使用的天然二水石膏品位SO3为36.5％(CaSO4含量为62％)经烘干脱水成半水石膏。
石膏生料的配方(重量百分比)
半水石膏 94.0
焦炭 5.0
硅、铝、铁质校正材料 1.0
通过计算得出石膏生料的各率值及SO3含量如下：
KH＝1.04
n＝2.01
P＝3.21
CS＝0.68
SO3＝39.21％
石膏生料的化学成分及率值表
生产步骤是：
| 烧失量 | SiO2 | Al2O3 | Fe2o3 | CaO | MgO | SO3 | C | 合计 | KH | n | P | CS |
| 14.14 | 8.50 | 3.2l | 1.00 | 30.51 | 2.17 | 39.21 | 4.0 | 98.74 | 1.04 | 2.01 | 3.21 | 0.68 |
将天然二水石膏经烘干脱水变成半水石膏，再与焦炭和硅、铝、铁质校正材料按比例计量粉磨制成石膏生料，然后送入回转窑内煅烧，烧结成硅酸盐水泥熟料，其标号达625号，加入2％的二水石膏和6％的活性混合材料，经粉磨后制成符合国家标准GB175的525号普通硅酸盐水泥。排出的窑气中SO2含量为6.5％，送入硫酸工段制成符合国家标准GB534的92.5％或98％的工业硫酸。
配方3
使用的天然二水石膏的品位为SO3 37.8％(CaSO4含量为64.3％)，经烘干脱水成半水石膏。
石膏生料的配方(重量百分比)
半水石膏 92.4
焦炭 5.1
硅、铝、铁质校正材料 2.5通过计算得出石膏生料的各率值及SO3含量如下：
KH＝1.09
n＝2.23
P＝1.89
CS＝0.71
SO3＝39.40％
石膏生料的化学成分及率值表
| 烧失量 | SiO2 | Al2O3 | Fe2O3 | CaO | MgO | SO3 | C | 合计 | KH | n | P | CS |
| 14.41 | 8.54 | 2.50 | 1.32 | 30.69 | 2.14 | 39.40 | 4.2 | 99.00 | 1.09 | 2.23 | 1.89 | 0.71 |
生产步骤是：
将天然二水石膏经烘干脱水变成半水石膏，再与焦炭和硅、铝、铁质校正材料按比例共同计量粉磨，制成石膏生料，然后送入回转窑内煅烧，烧结成硅酸盐水泥熟料，其标号达625号。硅酸盐水泥熟料加入4％的二水石膏和13％的活性混合材料，经粉磨后制成符合国家标准GB175的525号普通硅酸盐水泥。排出的窑气中SO2含量为6.8％，送入硫酸工段，制成符合国家标准GB534的92.5％或98％的工业硫酸。
配方4
使用的天然二水石膏的品位为SO3 38.7％(CaSO4含量为65.8％)经烘干脱水成半水石膏。
石膏生料的配方(重量百分比)
半水石膏 90.5
焦炭 5.2
硅、铝、铁质校正材料 4.3通过计算得出石膏生料的各率值及SO3含量如下：
KH＝1.10
n＝2.15
P＝2.88
CS＝0.72
SO3＝39.69％
石膏生料的化学成分及率值表
生产步骤是：
| 烧失量 | SiO2 | Al2O3 | Fe2O3 | CaO | MgO | SO3 | C | 合计 | KH | n | P | CS |
| 14.32 | 8.35 | 2.88 | 1.00 | 30.89 | 2.03 | 39.69 | 4.3 | 99.07 | 1.10 | 2.15 | 2.88 | 0.72 |
将天然二水石膏经烘干脱水变成半水石膏，再与焦炭和硅、铝、铁质校正材料按比例共同计量粉磨，制成石膏生料。然后送入回转窑内煅烧，烧结成硅酸盐水泥熟料。烧结成的硅酸盐水泥熟料其标号达725号，加入3％的二水石膏和10％的活性混合材料，经粉磨后制成符合国家标准GB175的625号普通硅酸盐水泥。排出的窑气中SO2的含量为7.1％，送入硫酸工段制成符合国家标准GB534的92.5％或98％的工业硫酸。
配方5
使用的天然二水石膏的品位SO3为40.00％，(CaSO4含量为68.00％)，烘干脱水成半水石膏。
石膏生料的配方(重量百分比)
半水石膏 85.0
焦炭 5.0
硅、铝、铁质校正材料 10.0
石膏生料各率值及SO3含量如下：
KH＝1.20
n＝3.43
P＝3.60
CS＝0.68
SO3＝39.43％
石膏生料的化学成分及率值表
生产步骤是：
| 烧失量 | SiO2 | Al2O3 | Fe2O3 | CaO | MgO | SO3 | C | 合计 | KH | n | P | CS |
| 14.70 | 8.36 | 1.91 | 0.53 | 31.31 | 2.10 | 41.00 | 4.0 | 99.91 | 1.20 | 3.43 | 3.60 | 0.68 |
将天然二水石膏经烘干脱水变成半水石膏，再与焦炭和硅、铝、铁质校正材料按比例共同计量粉磨，制成石膏生料，然后送入回转窑内煅烧，烧结成硅酸盐水泥熟料，其标号达725号，加入3％的二水石膏和10％的活性混合材料，经粉磨制成符合国家标准GB175的625号普通硅酸盐水泥。排出的窑气中SO2的含量为7.5％，送入硫酸工段制成符合国家标准GB534的92.5％或98％的工业硫酸。
配方6
使用的天然二水石膏品位SO3为38.8％(CaSO4含量66％)，经烘干脱水变成半水石膏。
石膏生料的配方(重量百分比)
半水石膏 93.0
焦炭 4.5
硅、铝、铁质校正材料 2.5
石膏生料的各率值及SO3含量是：
KH＝1.10
n＝2.57
P＝3.19
CS＝0.66
SO3＝41.10％
石膏生料的化学成分及率值表
| 烧失量 | SiO2 | Al2O3 | Fe2O3 | CaO | MgO | SO3 | C | 合计 | KH | n | P | CS |
| 14.53 | 8.46 | 2.51 | 0.84 | 30.46 | 2.00 | 41.10 | 4.05 | 99.90 | 1.10 | 2.57 | 3.19 | 0.66 |
生产步骤是：
将天然二水石膏经烘干脱水变成半水石膏，再与焦炭和硅、铝、铁质校正材料按比例共同计量粉磨，制成石膏生料，然后送入回转窑内煅烧，烧结成硅酸盐水泥熟料，其标号达625号，加入3％的二水石膏和10％的活性混合材料，经粉磨制成符合国家标准GB175的525号普通硅酸盐水泥。排出的窑气中SO2的含量为6.9％，送入硫酸工段制成符合国家标准GB534的92.5％或98％的工业硫酸。
配方7
使用的天然二水石膏品位SO3为37.8％(CaSO4含量为64.3％)，经烘干脱水后变成半水石膏。
石膏生料的配方(重量百分比)
半水石膏 90.0
焦炭 7.5
硅、铝、铁质校正材料 2.5石膏生料的各率值及SO3含量是：
KH＝1.05
n＝2.76
P＝3.36
CS＝0.75
SO3＝39.41％
石膏生料的化学成分及率值表
生产步骤是：
| 烧失量 | SiO2 | Al2O3 | FeO3 | CaO | MgO | SO3 | C | 合计 | KH | n | P | CS |
| 114.56 | 9.02 | 2.52 | 0.75 | 31.04 | 1.91 | 39.41 | 4.4 | 99.21 | 1.05 | 2.76 | 3.36 | 0.75 |
将天然二水石膏经烘干脱水变成半水石膏，再与焦炭和硅、铝、铁质校正材料按比例计量粉磨，制成石膏生料，然后送入回转窑内煅烧，烧结成硅酸盐水泥熟料，其标号达625号，加入3％的二水石膏和10％的活性混合材料，经粉磨制成符合国家标准GB175的525号普通硅酸盐水泥。排出的窑气中SO2的含量为6.4％，送入硫酸工段制成符合国家标准GB534的92.5％或98％的工业硫酸。
附表：低品位石膏生产硫酸和水泥配制的石膏生料数据一览表：
| 配方序号 | 石膏生料配方(％) | 所用石膏品位 | 各 率 值 | 石膏生料中SO3的含量(％) | 硅酸盐水泥熟料标 | 生产的普通硅酸盐水泥标号 | 排出的窑气中SO2浓度(％) | 生产的工业硫酸浓度(％) | ||||||
| 半水石膏 | 焦炭 | 硅铝铁质校正材料 | SO3(％) | CaSO4(％) | KH | n | P | CS | ||||||
| 1 | 95.0 | 5.0 | 0 | 34.7 | 59.0 | 0.95 | 2.16 | 2.63 | 0.69 | 38.00 | 525 | 425 | 6.0 | 92.5或98 |
| 2 | 94.0 | 5.0 | 1.0 | 36.5 | 62.0 | 1.04 | 2.01 | 3.21 | 0.68 | 39.21 | 625 | 525 | 6.5 | 92.5或98 |
| 3 | 92.4 | 5.1 | 2.5 | 37.8 | 64.3 | 1.09 | 2.23 | 1.89 | 0.71 | 39.40 | 625 | 525 | 6.8 | 92.5或98 |
| 4 | 90.5 | 5.2 | 4.3 | 38.7 | 65.8 | 1.10 | 2.15 | 2.88 | 0.72 | 39.69 | 725 | 625 | 7.1 | 92.5或98 |
| 5 | 85.0 | 5.0 | 10.0 | 40.0 | 68.0 | 1.20 | 3.43 | 3.60 | 0.68 | 39.43 | 725 | 625 | 7.5 | 92.5或98 |
| 6 | 93.0 | 4.5 | 2.5 | 38.8 | 66.0 | 1.10 | 2.57 | 3.19 | 0.65 | 41.10 | 625 | 525 | 6.9 | 92.5或98 |
| 7 | 90.0 | 7.5 | 2.5 | 37.8 | 64.3 | 1.05 | 2.76 | 3.36 | 0.75 | 39.41 | 625 | 525 | 6.4 | 92.5或98 |
Claims (4)
1、一种低品位天然石膏生产硫酸和水泥的配料方法及配方，它包括配制石膏生料时加入的控制炭硫比(cs)的焦炭，加入水泥熟料中的二水石膏、活性混合材料，其特征是：以SO3含量34.7～40.0％(CaSO4含量59～68％)的低品位天然石膏为生产硫酸和水泥的主要原料，按照生产硫酸和水泥所用原料的分析结果，加入控制石灰饱和系数(KH)硅酸率(n)、铝氧率(P)炭硫比(CS)的硅铝铁质校正材料，依据分析结果确定加入硅、铝、铁质校正材料的一种、多种和需要加入的量或不加。
2、根据权利要求1所述的一种低品位天然石膏生产硫酸和水泥的配料方法，其特征是：所选用的硅、铝、铁质校正材料是指含SiO2达30～99.5％、含AL2O3达20～80％、含Fe2O3达20～95％的校正材料。
3、一种低品位天然石膏生产硫酸和水泥的配料方法及配方，它包括加入水泥熟料中2～4％的二水石膏，6～13％活性混合材料，其特征在于：石膏生料的配方为：
SO3含量为34.7～40.0％的低品位天然石膏，经烘干脱至半水石膏的加入量是85.0～95.0％
焦炭4.5～7.5％
硅、铝、铁质校正材料0.0～10.0％
4、根据权利要求3所述的一种低品位天然石膏生产硫酸和水泥的配料方法及配方，其特征是：配制的石膏生料中SO3的含量为38.00～41.10％。
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| CN 95110451 CN1124228A (zh) | 1995-05-08 | 1995-05-08 | 以低品位天然石膏生产硫酸和水泥的配料方法及配方 |
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1995
- 1995-05-08 CN CN 95110451 patent/CN1124228A/zh active Pending
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C01 | Deemed withdrawal of patent application (patent law 1993) | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |