CN114105174A - 一种钢铁冶炼镁法脱硫液联产硫酸铵的系统 - Google Patents

Abstract

一种钢铁冶炼镁法脱硫液联产硫酸铵的系统，属于工业废水处理技术领域。由工业氢氧化镁Mg(OH)₂‑高纯镁砂MgO‑工业氧化镁MgO产品制取子系统、轻质碳酸镁4MgCO₃·Mg(OH)₂·4H2O‑活性氧化镁MgO产品制取子系统和农用硫酸铵(NH₄)₂SO₄产品制取子系统组成。通过介入氨水与碳酸氢铵将脱硫液硫酸镁转化成高品质镁盐和大市场需求的农用硫酸铵产品，在实现变废为宝同时，还进一步利用了废燃气、废热风和电能优势大幅度降低产品成本，彻底解决了现有技术工业污水处置难题，消除对环境危害的同时也给镁法脱硫之脱硫液资源化利用打上高回报率的“新兴工业污水处理产业化”标签。

Description

一种钢铁冶炼镁法脱硫液联产硫酸铵的系统

技术领域

本发明属于工业废水处理技术领域，特别是涉及一种烟气镁法脱硫液联产硫酸铵的系统。

背景技术

烟气镁法脱硫广泛应用于工业的各个领域，特别是在钢铁冶炼行业，诸如烧结、高炉等烟气处理上发挥着重要作用，其脱硫效果达到了超低排放的技术水平。

镁法脱硫其最终脱硫产物的主成分是硫酸镁水溶液，现行的处理方法是通过蒸发、冷却结晶获得七水硫酸镁。这种硫酸镁因烟气本身成分复杂以及受脱硝、脱硫影响，脱硫液中除主成分硫酸镁以外，还含有VOC、可溶性铵盐、可溶性钠盐以及其它微量成分，这些杂质也都会混入结晶产物七水硫酸镁中，导致产品品相差、主成分含量低等问题出现，只能做廉价的农用产品使用。这对产地接近使用地的企业来说，还可以勉强实现平衡销售，而对于那些边远地区的钢铁企业而言，是没有办法实现就地平衡处置的，只能存放变成危害性极大的可溶性固废。

显而易见，只有将脱硫产物硫酸镁废液转化成高附加值的、市场需求广泛的产品，才能使镁法脱硫更好地发扬光大下去。

2020年12月24日，本申请人就《一种烟气镁法脱硫资源化高效利用的系统和方法》向国家知识产权局专利局递交了专利申请，专利受理号202011642624.5。

该发明的目的是提供一种烟气镁法脱硫资源化高效产出的系统和方法，通过将镁法脱硫体系内全部有害物质元素转化成高品质、高效益和大市场需求的化工产品，实现废渣、废水零排放。

该发明以烟气镁法脱硫为基础，以脱硫液硫酸镁向高附加值资源化转移为主线，采用纯水和冷凝水做系统用水，脱硫完成液经净化除去生石夹杂并经曝气消除COD影响，通过介入氨气与脱硫液硫酸镁复分解吸氨反应获得氢氧化镁目的物和硫酸铵过渡溶液；通过介入石灰与硫酸铵过渡溶液发生蒸氨沉淀反应获得硫酸钙目的物和氨气；通过介入碳酸氢铵与氢氧化镁滤料发生蒸氨及热转型反应获得轻质碳酸镁目的物和系统氨气消耗；所有蒸出的氨气返回与脱硫液硫酸镁重复吸氨反应；所有系统产生的冷凝水返回系统滤料洗涤以及溶解碳酸氢铵；洗涤氢氧化镁的洗涤液1用于石灰消解；洗涤硫酸钙的洗涤液2用于溶解氧化镁(轻烧粉)；过滤碳酸镁滤料的滤液用于溶解碳酸氢铵；周而复始，通过氨的蒸出与吸收形成脱硫液硫酸镁被不断地转化成氢氧化镁、石膏、轻质碳酸镁等高含量、高性能、高价值的化工产品。净烟气达标排放同时，进入系统的物质全部得到由废变宝、由劣到优的有序资源化提取，从根源上实现了“废渣”、“废水”、“零”排放，彻底解决了现有技术固废处置以及可溶性盐污染地下水大难题，消除对环境危害的同时也给燃煤烟气脱硫打上高回报率的“新兴脱硫化工产业”印记。

该发明很好地达到了脱硫液资源化转化为目的，获得了高附加值的商业价值和市场需求的产品，也切实实现了“废渣”、“废水”、“零”排放同时彻底解决固废处置难题，但是，还存在美中不足：一是没有明确突出以及没有具体提出钢铁行业低燃值高炉煤气、废热风、废热水加以利用的缺陷，二是其产出品之一是石膏，虽然其石膏品质优越，但是其优质石膏的市场尚在行业担忧行列，存有一旦石膏销售受阻而形成固废处置困难。

因此，非常有必要在上述技术优势基础上，进一步拓展思路，充分利用钢铁或者其他拥有废热能资源的行业突出自己优势，更好、更简单地使脱硫液硫酸镁废液得到资源化利用，使烟气镁法脱硫资源化高效利用系统和方法锦上添花再上新的高度。

发明内容

本发明的目的是提供一种钢铁冶炼镁法脱硫液联产硫酸铵的系统，使脱硫液硫酸镁经净化除杂单元净化后，通过浓度调整氨沉淀单元将部分硫酸镁分离成氢氧化镁、高纯镁砂和工业氧化镁产品；通过沉淀MgCO₃单元将其余部分硫酸镁转化为轻质碳酸镁、活性氧化镁；通过多效蒸发浓缩单元将过程生成并富集的硫酸铵溶液转化为农用硫酸铵产品；借助高炉煤气以及电能优势干燥和煅烧中间产品，使脱硫液内全部物质元素转化成高品质、高效益和大市场需求的化工产品，实现废渣、废水零排放。

为达到上述发明目的，本发明提供了一种钢铁冶炼镁法脱硫液联产硫酸铵的系统，由若干化工单元按照化工反应过程依次关联组成，其特征在于：

P1：依次由净化除杂单元、浓度调整氨沉淀单元、过滤洗涤1单元、干燥单元、粉碎包装1单元、高温电熔单元、煅烧单元和粉碎包装2单元组成工业氢氧化镁Mg(OH)₂-高纯镁砂MgO-工业氧化镁MgO产品制取子系统；

P2：依次由沉淀MgCO₃单元、过滤洗涤2单元、热转型单元、过滤单元、干燥粉碎单元、和低温电煅烧单元组成轻质碳酸镁4MgCO₃·Mg(OH)₂·4H₂O-活性氧化镁MgO产品制取子系统；

P3：依次由洗气浓缩脱硫除尘单元、过滤净化单元、多效蒸发浓缩单元、结晶分离单元组成农用硫酸铵(NH₄)₂SO₄产品制取子系统；

P4：净化除杂单元由脱硫液MgSO₄进料口和净化后的MgSO₄溶液出料口组成，其出料口与浓度调整氨沉淀单元之进料口相连通；浓度调整氨沉淀单元还设有溶液冷凝水加入口、洗液1加入口、氨水加入口和与过滤洗涤1单元料浆进料口相连通的料浆出料口；过滤洗涤1单元还设有纯水注入口、滤液1排出口、洗液1排出口和氢氧化镁滤料出料口，其滤液1排出口与沉淀MgCO₃单元滤液1进料口相连通，其洗液1排出口与沉淀MgCO₃单元洗液1进料口相连通，其氢氧化镁滤料出料口与干燥单元进料口相连通；干燥单元除燃烧煤气喷入口外，还设有干燥烟气排出口和三个干料出料口，其干燥烟气排出口与洗气浓缩脱硫除尘单元烟气压入口相连通，其三个干料出料口分别与粉碎包装1单元进料口、高温电熔单元之进料口和煅烧单元之进料口相连通，煅烧单元出料口与粉碎包装2单元进料口相连通，粉碎包装1单元设置有工业氢氧化镁Mg(OH)₂产品出料口，高温电熔单元设有高纯镁砂MgO产品出料口，粉碎包装2单元设置有工业氧化镁MgO产品出料口；沉淀MgCO₃单元设有碳铵NH₄HCO₃加料口、氨水注入口以及滤液1、洗液1、洗液2进料口和料浆出料口，其料浆出料口与过滤洗涤2单元进料口相连通，过滤洗涤2单元还设有溶液冷凝水压入口、洗液2出料口、滤液2出料口和滤料出料口，其洗液2出料口与沉淀MgCO₃单元洗液2进料口相连通，其滤液2出料口与洗气浓缩脱硫除尘单元溶液喷管注入口相连通，其滤料出料口与热转型单元进料口相连通；热转型单元还设有纯水压入口、蒸汽入口、滤液3入口、冷凝水排出口和料浆出料口，其料浆出料口与过滤单元之料浆进料口相连通，其滤液3入口与过滤单元之滤液3出料口相连通；过滤单元出料口与干燥粉碎单元之进料口相连通，干燥粉碎单元还设有燃烧煤气喷入口、干燥烟气出口、干燥物料出料口和轻质碳酸镁4MgCO₃·Mg(OH)₂·4H₂O产品出口，其干燥物料出料口与低温电煅烧单元物料入口相连通，低温电煅烧单元还设有活性氧化镁MgO产品出口；洗气浓缩脱硫除尘单元设有溶液喷管入口、干燥煅烧烟气入口、废热风(废热空气)入口、净烟气排空出口和洗气液出料口，其溶液喷管注入口进入的硫酸铵溶液以喷淋方式与其下部位置干燥煅烧烟气入口进入的较高温度含硫含尘烟气逆向交换完成脱硫洗尘浓缩任务，其废热风入口进入的废热空气也与自上而下喷淋的硫酸铵溶液进行逆向换热，最大程度地促进了硫酸铵溶液中水分蒸发并随净烟气从排空出口排出，使硫酸铵溶液得到初步浓缩，其洗气液出料口与过滤净化单元进料口相连通并将初步浓缩后的硫酸铵溶液压入过滤净化单元，净化后的硫酸铵溶液从过滤净化单元出料口导出，从与之相连通的多效蒸发浓缩单元进料口进入多效蒸发浓缩单元，多效蒸发浓缩单元还设有蒸汽入口、冷凝水(纯水)排出口、溶液冷凝水排出口、与结晶分离单元进料口相连通的浓缩液出料口和与浓缩分离单元母液出料口相连通的母液返回口；结晶分离单元还设有农用硫酸铵(NH₄)₂SO₄产品出口；热转型单元和多效蒸发浓缩单元之蒸汽冷凝水(纯水)排出口与过滤洗涤1单元和热转型单元之纯水压入口相连通，多效蒸发浓缩单元之溶液冷凝水(溶液蒸发冷凝水)排出口分别与浓度调整氨沉淀单元之溶液冷凝水加入口和过滤洗涤2单元溶液冷凝水压入口相连通。

本发明一种钢铁冶炼镁法脱硫液联产硫酸铵的系统，在P1子系统中的净化除杂单元没有标注曝气氧化亚硫酸镁和消除COD影响，是考量到在烟气脱硫单元已经就近利用废热空气(废热风)实施了本步操作并已实施了初步筛除渣石操作，属于惯常操作。

本发明一种钢铁冶炼镁法脱硫液联产硫酸铵的系统，在P3子系统中的洗气浓缩脱硫除尘单元设置了废热风入口，是考量了本发明系统外可能具有的附加优势，若没有额外废热风来源或者不想利用废热资源，可以关闭或者取消该技术特征，但是，并不能形成突破本发明创造性的依据。

本发明一种钢铁冶炼镁法脱硫液联产硫酸铵的系统，在P1子系统中的净化除杂单元没有标注滤除杂质为何物以及何去向，是因为其杂质多为颗粒较小的生石渣料等固体粉末，无毒无味，且其含量与数量与本系统的处理量相比微乎其微，可定期积攒做填埋或者返回粉煤灰利用系统加以利用。同理，P3子系统的过滤除杂单元滤除的粉煤灰情形与上相同，也可如上处理。

本发明一种钢铁冶炼镁法脱硫液联产硫酸铵的系统，在P3子系统中的洗气浓缩脱硫除尘单元中没有标注循环洗气，并不表示本发明将其排除在外，这属于技术上的惯常做法，可根据溶液浓度高低、燃烧煤气燃值高低、烟气温度、烟气流量和适合的蒸发效率综合决定其需要的循环次数。

本发明所述燃烧煤气、高炉煤气是同一种低燃值煤气，不排除使用焦炉煤气等燃气资源。

本发明所述氨水，一般情况下为浓氨水。

本发明所述碳酸氢铵泛指农用碳酸氢铵。

本发明一种钢铁冶炼镁法脱硫液联产硫酸铵的系统，所述的系统各单元可以进行必要的分解或者合并，这些都遵循共同的化学反应原理，并不形成对本发明创造性的突破。

本发明提供一种钢铁冶炼镁法脱硫液联产硫酸铵的系统，为便于理解，其依据的主要原理和要点如下：

1、控制氨(氨水)投入量与MgSO₄溶液制取Mg(OH)₂中间产品(产物)

在净化且调整好浓度的硫酸镁溶液中，搅拌作用下，徐徐加入氨水NH₄OH，并控制氨水用量以少加为原则，将硫酸镁溶液中70％以下的硫酸镁转化成氢氧化镁沉淀和(NH₄)₂SO₄溶液：

氨沉淀反应：MgSO₄+2NH₄OH＝Mg(OH)₂↓+(NH₄)₂SO₄

此氨沉淀反应沉淀Mg(OH)₂的反应转化率不高，当超过70％后，化学反应趋于平衡。

控制转化率低于70％的主要原因是便于根据市场需求和利润目的调整本发明产品的结构比例。

氨沉淀反应生成物经过滤和用纯水洗涤后，除获得纯净的Mg(OH)₂滤料之外，其滤液1是含有大量硫酸镁溶液的硫酸铵混合液，其洗液1是含有微量硫酸镁、硫酸铵的溶液。

2、氢氧化镁滤料干燥脱出游离水获得工业氧化镁产品。

3、氢氧化镁低温煅烧失去一个分子水获得工业氧化镁产品。

4、氢氧化镁高温≥1500℃电熔煅烧失去一个分子水获得高纯镁砂。

5、碳酸氢铵与氨水和硫酸镁溶液反应沉淀出碳酸镁

当在溶解的碳酸氢铵中加入滤液1和氨水(特别是浓氨水)时，形成较明显的碱性环境，会发生沉淀出碳酸镁MgCO₃化学反应：

MgCO₃沉淀反应：MgSO₄+NH₄HCO₃+NH₄OH＝MgCO₃↓+(NH₄)₂SO₄+H₂O

MgCO3沉淀是一个溶解度相对低的产出物，有利于硫酸镁MgSO₄的转化趋于完全，因此，MgSO₄中的镁经两次氨沉淀全部转化成为氢氧化镁Mg(OH)₂和碳酸镁MgCO₃，MgSO₄中的硫酸根SO₄ ^2-经两次氨沉淀全部转化成为硫酸铵(NH₄)₂SO₄溶液。

6、热转型制取轻质碳酸镁中间产品

碳酸氢铵与硫酸镁和氨水沉淀出的碳酸镁MgCO₃不稳定，易于转化成其它晶型，特别是经过加热时，按如下反应转型：

热转型：

反应结束后，不稳定固态结构的碳酸镁MgCO₃直接转换成另一个固态结构的碱式碳酸镁(轻质碳酸镁)4MgCO₃·Mg(OH)₂·4H₂O，经过滤后获得轻质碳酸镁滤料中间产物。

7、轻质碳酸镁滤料中间产物经低温干燥失去游离水获得轻质碳酸镁中间产品，再经粉碎获得轻质碳酸镁4MgCO₃·Mg(OH)₂·4H₂O产品。

8、轻质碳酸镁中间产物经低温电煅烧可制取活性氧化镁(轻质氧化镁)MgO产品，该种氧化镁活性高、视比容大，具有极佳性能。

4MgCO₃·Mg(OH)₂·4H₂O＝5MgO+4CO₂↑+5H₂O

9、硫酸铵溶液滤液2用于干燥和煅烧烟气的洗气脱硫除尘同时，被较高温度的烟气以及废热空气换热浓缩，被蒸发掉的水分随净烟气排空，将初步浓缩的硫酸铵溶液送多效蒸发，再经结晶分离获得硫酸铵(NH₄)₂SO₄产品。

本发明一种钢铁冶炼镁法脱硫液联产硫酸铵的系统，以镁法脱硫液为原料，以脱硫液硫酸镁(硫酸镁脱硫液)向高附加值资源化转移为主线，采用蒸汽冷凝水替代纯水洗涤氢氧化镁滤料和调整热转型固含量，用硫酸铵溶液多效蒸发所得溶液冷凝水洗涤碳酸镁滤料，净化好的硫酸镁溶液与介入的氨气发生氨沉淀反应获得氢氧化镁中间产品和硫酸铵过渡溶液，纯水(蒸汽冷凝水)洗涤后的氢氧化镁既可以经高炉煤气(也称燃烧煤气)干燥和粉碎包装获得工业氢氧化镁产品，也可以经电能高温电熔获得高附加值大市场的高纯镁砂，同时，还可以选择将干燥后的氢氧化镁再经高炉煤气煅烧和粉碎包装后获得工业氧化镁；其次，未能完全转化成氢氧化镁的硫酸镁溶液继续与介入的碳酸氢铵与氨水发生沉淀反应及热转型反应获得轻质碳酸镁中间产品和硫酸铵过渡溶液，过滤后的轻质碳酸镁(也称碳酸镁)滤料经高炉煤气干燥和粉碎获得轻质碳酸镁产品，轻质碳酸镁再经电能低温煅烧获得活性氧化镁产品；其三，硫酸铵过度溶液中含有少量的活性碳酸镁成分，具有洗气脱硫功能，用其对干燥烟气和煅烧烟气洗气浓缩脱硫除尘并保证净烟气排空后，硫酸铵溶液得到浓缩；其四，经净化后的硫酸铵溶液再经多效蒸发浓缩和冷却结晶分离获得农用硫酸铵产品；其五，热转型、多效蒸发浓缩单元的蒸汽冷凝水(也称纯水)返回本系统过滤洗涤单元洗涤滤饼，结晶分离单元的母液返回多效蒸发浓缩单元重复蒸发，形成封闭的系统和工艺体系。

由此，进入系统的硫酸镁废液，其主含量硫酸镁分别被转化成纯度较高且可纯水洗涤的氢氧化镁和碳酸镁中间产品，并可经燃烧煤气(高炉煤气)干燥、煅烧，以及经电能高温煅烧和电能低温煅烧将其深度转化成纯度极高、性能极佳、成本极低的工业氢氧化镁、工业氧化镁、高纯镁砂和轻质碳酸镁产品以及活性氧化镁；其次主要成分的硫酸铵(脱硝逃逸氨脱硫产物)也伴随着工艺进行与新生成的硫酸铵不断富集，最终经浓缩结晶出硫酸铵产品；脱硫液中还存在部分可溶性硝酸盐(钠、铁)、氯化物等微量成分，伴随硫酸铵结晶而进入硫酸铵产品中，因其综合含量很低，不形成影响产品符合农用硫酸铵的产品质量要求。所以，脱硫液硫酸镁废液全部得到由废变宝的有序资源化提取，从根源上实现了“废渣”、“废水”、“零”排放，在合理利用高炉燃气、热风、热水优势基础上，将脱硫液中硫酸根离子转化成大市场需求的农用硫酸铵肥料，成功规避了形成石膏副产物对脱硫行业的困惑和干扰。

与现有技术相比，本发明的有益效果体现在：

本发明一种钢铁冶炼镁法脱硫液联产硫酸铵的系统，利用氨水与部分硫酸镁沉淀出氢氧化镁的化学平衡特点，控制氨投入量有效调整了初级镁盐产品结构，通过碳酸氢铵辅助浓氨水将其余部分硫酸镁沉淀成碳酸镁并实施热转型获得轻质碳酸镁产品，硫酸镁全部转化成高纯镁砂、轻质碳酸镁和轻质氧化镁系列产品和农用硫酸铵肥料，在规避石膏固废形成同时，也规避了七水硫酸镁潜在可溶性固废隐患，还可借助废热空气、高炉煤气的优势，极大降低了产品成本，实现超低排放目标同时，贡献了工艺简洁、变废为宝和便于产业化发展的废液处理模式，这对挣扎在环保压力生死线上的相关企业而言，无疑是一剂起死回生的良方妙计，具有重要的现实意义和长远的发展意义。

附图说明

以下结合附图及实施例，对本发明做进一步描述，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明提供的一种钢铁冶炼镁法脱硫液联产硫酸铵的系统的直观示意图。

由图1可见，本发明系统构成一目了然，能够直观清晰解释本发明内容。

图2为本发明提供的一种钢铁冶炼镁法脱硫液联产硫酸铵的系统特征标识示意图。

由图2可见，本发明系统技术特征构成清晰，能够准确解释发明内容和权利要求保护的内容。

图2中

1-净化除杂单元， 2-浓度调整氨沉淀单元， 3-过滤洗涤1单元，

4-干燥单元， 5-粉碎包装1单元， 6-高温电熔单元，

7-煅烧单元， 8-粉碎包装2单元， 9-沉淀MgCO₃单元，

10-过滤洗涤2单元， 11-热转型单元， 12-过滤单元，

13-干燥粉碎单元， 14-低温电煅烧单元， 15-洗气浓缩脱硫除尘单元，

16-过滤净化单元， 17-多效蒸发浓缩单元， 18-结晶分离单元。

具体实施方式

实施例1：由图2可见，本发明提供了一种钢铁冶炼镁法脱硫液联产硫酸铵的系统，由若干化工单元按照化工反应过程依次关联组成，其特征在于：

P1：依次由净化除杂单元1、浓度调整氨沉淀单元2、过滤洗涤1单元3、干燥单元4、粉碎包装1单元5、高温电熔单元6、煅烧单元7和粉碎包装2单元8组成工业氢氧化镁Mg(OH)₂-高纯镁砂MgO-工业氧化镁MgO产品制取子系统；

P2：依次由沉淀MgCO₃单元9、过滤洗涤2单元10、热转型单元11、过滤单元12、干燥粉碎单元13和低温电煅烧单元14组成轻质碳酸镁4MgCO₃·Mg(OH)₂·4H₂O-活性氧化镁MgO产品制取子系统；

P3：依次由洗气浓缩脱硫除尘单元15、过滤净化单元16、多效蒸发浓缩单元17、结晶分离单元18组成农用硫酸铵(NH₄)₂SO₄产品制取子系统；

P4：净化除杂单元1由脱硫液MgSO₄进料口和净化后的MgSO₄溶液出料口组成，其出料口与浓度调整氨沉淀单元2之进料口相连通；浓度调整氨沉淀单元2还设有溶液冷凝水加入口、洗液1加入口、氨水加入口和与过滤洗涤1单元3料浆进料口相连通的料浆出料口；过滤洗涤1单元3还设有纯水注入口、滤液1排出口、洗液1排出口和氢氧化镁滤料出料口，其滤液1排出口与沉淀MgCO₃单元9滤液1进料口相连通，其洗液1排出口与沉淀MgCO₃单元9洗液1进料口相连通，其氢氧化镁滤料出料口与干燥单元4进料口相连通；干燥单元4除燃烧煤气喷入口外，还设有干燥烟气排出口和三个干料出料口，其干燥烟气排出口与洗气浓缩脱硫除尘单元15烟气压入口相连通，其三个干料出料口分别与粉碎包装1单元5进料口、高温电熔单元6之进料口和煅烧单元7之进料口相连通，煅烧单元7出料口与粉碎包装2单元8进料口相连通，粉碎包装1单元5设置有工业氢氧化镁Mg(OH)₂产品出料口，高温电熔单元6设有高纯镁砂MgO产品出料口，粉碎包装2单元8设置有工业氧化镁MgO产品出料口；沉淀MgCO₃单元9设有碳铵NH₄HCO₃加料口、氨水注入口以及滤液1、洗液1、洗液2进料口和料浆出料口，其料浆出料口与过滤洗涤2单元10进料口相连通，过滤洗涤2单元10还设有溶液冷凝水压入口、洗液2出料口、滤液2出料口和滤料出料口，其洗液2出料口与沉淀MgCO₃单元9洗液2进料口相连通，其滤液2出料口与洗气浓缩脱硫除尘单元15溶液喷管注入口相连通，其滤料出料口与热转型单元11进料口相连通；热转型单元11还设有纯水压入口、蒸汽入口、滤液3入口、冷凝水排出口和料浆出料口，其料浆出料口与过滤单元12之料浆进料口相连通，其滤液3入口与过滤单元12之滤液3出料口相连通；过滤单元12出料口与干燥粉碎单元13之进料口相连通，干燥粉碎单元13还设有燃烧煤气喷入口、干燥烟气出口、干燥物料出料口和轻质碳酸镁4MgCO₃·Mg(OH)₂·4H₂O产品出口，其干燥物料出料口与低温电煅烧单元14物料入口相连通，低温电煅烧单元14还设有活性氧化镁MgO产品出口；洗气浓缩脱硫除尘单元15设有溶液喷管入口、干燥煅烧烟气入口、废热风(废热空气)入口、净烟气排空出口和洗气液出料口，其溶液喷管注入口进入的硫酸铵溶液以喷淋方式与其下部位置干燥煅烧烟气入口进入的较高温度含硫含尘烟气逆向交换完成脱硫洗尘浓缩任务，其废热风入口进入的废热空气也与自上而下喷淋的硫酸铵溶液进行逆向换热，最大程度地促进了硫酸铵溶液中水分蒸发并随净烟气从排空出口排出，使硫酸铵溶液得到初步浓缩，其洗气液出料口与过滤净化单元16进料口相连通并将初步浓缩后的硫酸铵溶液压入过滤净化单元16，净化后的硫酸铵溶液从过滤净化单元16出料口导出，从与之相连通的多效蒸发浓缩单元17进料口进入多效蒸发浓缩单元17，多效蒸发浓缩单元17还设有蒸汽入口、冷凝水(纯水)排出口、与结晶分离单元18进料口相连通的浓缩液出料口和与结晶分离单元18母液出料口相连通的母液返回口；结晶分离单元18还设有农用硫酸铵(NH₄)₂SO₄产品出口；热转型单元11和多效蒸发浓缩单元17之蒸汽冷凝水(纯水)排出口与过滤洗涤1单元3和热转型单元11之纯水压入口相连通，多效蒸发浓缩单元17之溶液冷凝水(溶液蒸发冷凝水)排出口分别与浓度调整氨沉淀单元2之溶液冷凝水加入口和过滤洗涤2单元10溶液冷凝水压入口相连通。

系统使用时：

脱硫液硫酸镁进入净化除杂单元净化后，在密闭的浓度调整氨沉淀单元中加入净化硫酸镁溶液，用洗涤氢氧化镁滤料的洗液1、溶液冷凝水将硫酸镁浓度稀释至适当浓度，通入浓氨水与稀释后的硫酸镁反应，部分硫酸镁转化成氢氧化镁沉淀和硫酸铵过渡溶液(残留有未转化的部分硫酸镁)；将反应完成料浆经过滤洗涤单元操作，分离出纯净的氢氧化镁滤料中间产品、滤液1和洗液1备用；

纯净的氢氧化镁滤料中间产品分别经干燥单元干燥、高温电熔单元高温煅烧和煅烧单元低温煅烧联产出工业氢氧化镁Mg(OH)₂、高纯镁砂MgO和工业氧化镁MgO产品；

在沉淀MgCO₃单元加入碳酸氢铵NH₄HCO₃，采用洗液1、洗液2和滤液1将碳酸氢铵NH₄HCO₃溶解并调整适合的浓度，加入浓氨水发生碳酸镁的沉淀反应，将硫酸镁转化为碳酸镁(正碳酸镁)和硫酸铵过渡溶液，将反应完成料浆经过滤洗涤2单元操作，分离出纯净的碳酸镁滤料中间产物、纯度较高的硫酸铵滤液2和洗液2备用；

将碳酸镁滤料中间产物在热转型单元用纯水和过滤轻质碳酸镁滤料的滤液3调整固含量，通入蒸汽加热实施碳酸镁滤料热转型反应，使碳酸镁转化成无定型碱式碳酸镁(轻质碳酸镁)4MgCO₃·Mg(OH)₂·4H₂O沉淀，经过滤单元固液分离，获得轻质碳酸镁滤料中间产品，用燃烧煤气低温干燥轻质碳酸镁滤料中间产品，其干燥烟气引入洗气浓缩脱硫除尘单元处理后净烟气排空，其干燥产品经粉碎单元粉碎获得高含量、高活性、高视比容的轻质碳酸镁4MgCO₃·Mg(OH)₂·4H₂O产品，将干燥后的轻质碳酸镁低温电煅烧可获得活性氧化镁，完成轻质碳酸镁产品制取子系统任务；

采用硫酸铵滤液2为洗气脱硫除尘剂对来自干燥单元、煅烧单元和干燥粉碎单元的烟气在洗气浓缩脱硫除尘单元进行逆向洗气脱硫除尘，同时，还可用该硫酸铵溶液与具有一定温度的废热空气进行热交换，较高温度烟气和废热空气对硫酸铵起到了升温浓缩作用，部分水分随净烟气排空，经净化增浓升温的硫酸铵溶液经过滤净化单元净化，再经多效蒸发浓缩单元进一步浓缩，最后经结晶分离后，母液返回多效蒸发单元，结晶为硫酸铵产品，完成农用硫酸铵产品制取子系统任务；

采用蒸汽冷凝水、溶液冷凝水和洗液维持工艺水平衡，首先是用蒸汽冷凝水替代纯水对最终产品纯度要求高的物料进行洗涤和稀释配料，即，氢氧化镁滤料的洗涤和碳酸镁滤料的稀释；其次是用较纯的溶液冷凝水对中间产物纯度要求较高的滤料进行洗涤，即碳酸镁滤料的洗涤；其三是用不起副反应的洗液调整料浆的浓度，即，用洗涤氢氧化镁滤饼的洗液1调整硫酸镁溶液的浓度，用洗涤碳酸镁滤料的洗液2返回调整碳酸氢铵的浓度；使系统原本多出的废液得到平衡利用。

至此完成本发明系统的完美操作。

Claims (1)

1.一种钢铁冶炼镁法脱硫液联产硫酸铵的系统，由若干化工单元按照化工反应过程依次关联组成，其特征在于：

P1：依次由净化除杂单元(1)、浓度调整氨沉淀单元(2)、过滤洗涤1单元(3)、干燥单元(4)、粉碎包装1单元(5)、高温电熔单元(6)、煅烧单元(7)和粉碎包装2单元(8)组成工业氢氧化镁Mg(OH)₂-高纯镁砂MgO-工业氧化镁MgO产品制取子系统；

P2：依次由沉淀MgCO₃单元(9)、过滤洗涤2单元(10)、热转型单元(11)、过滤单元(12)、干燥粉碎单元(13)和低温电煅烧单元(14)组成轻质碳酸镁4MgCO₃·Mg(OH)₂·4H₂O-活性氧化镁MgO产品制取子系统；

P3：依次由洗气浓缩脱硫除尘单元(15)、过滤净化单元(16)、多效蒸发浓缩单元(17)、结晶分离单元(18)组成农用硫酸铵(NH₄)₂SO₄产品制取子系统；

P4：净化除杂单元(1)由脱硫液MgSO₄进料口和净化后的MgSO₄溶液出料口组成，其出料口与浓度调整氨沉淀单元(2)之进料口相连通；浓度调整氨沉淀单元(2)还设有溶液冷凝水加入口、洗液1加入口、氨水加入口和与过滤洗涤1单元(3)料浆进料口相连通的料浆出料口；过滤洗涤1单元(3)还设有纯水注入口、滤液1排出口、洗液1排出口和氢氧化镁滤料出料口，其滤液1排出口与沉淀MgCO₃单元(9)滤液1进料口相连通，其洗液1排出口与沉淀MgCO₃单元(9)洗液1进料口相连通，其氢氧化镁滤料出料口与干燥单元(4)进料口相连通；干燥单元(4)除燃烧煤气喷入口外，还设有干燥烟气排出口和三个干料出料口，其干燥烟气排出口与洗气浓缩脱硫除尘单元(15)烟气压入口相连通，其三个干料出料口分别与粉碎包装1单元(5)进料口、高温电熔单元(6)之进料口和煅烧单元(7)之进料口相连通，煅烧单元(7)出料口与粉碎包装2单元(8)进料口相连通，粉碎包装1单元(5)设置有工业氢氧化镁Mg(OH)₂产品出料口，高温电熔单元(6)设有高纯镁砂MgO产品出料口，粉碎包装2单元(8)设置有工业氧化镁MgO产品出料口；沉淀MgCO₃单元(9)设有碳铵NH₄HCO₃加料口、氨水注入口以及滤液1、洗液1、洗液2进料口和料浆出料口，其料浆出料口与过滤洗涤2单元(10)进料口相连通，过滤洗涤2单元(10)还设有溶液冷凝水压入口、洗液2出料口、滤液2出料口和滤料出料口，其洗液2出料口与沉淀MgCO₃单元(9)洗液2进料口相连通，其滤液2出料口与洗气浓缩脱硫除尘单元(15)溶液喷管注入口相连通，其滤料出料口与热转型单元(11)进料口相连通；热转型单元(11)还设有纯水压入口、蒸汽入口、滤液3入口、冷凝水排出口和料浆出料口，其料浆出料口与过滤单元(12)之料浆进料口相连通，其滤液3入口与过滤单元(12)之滤液3出料口相连通；过滤单元(12)出料口与干燥粉碎单元(13)之进料口相连通，干燥粉碎单元(13)还设有燃烧煤气喷入口、干燥烟气出口、干燥物料出料口和轻质碳酸镁4MgCO₃·Mg(OH)₂·4H₂O产品出口，其干燥物料出料口与低温电煅烧单元(14)物料入口相连通，低温电煅烧单元(14)还设有活性氧化镁MgO产品出口；洗气浓缩脱硫除尘单元(15)设有溶液喷管入口、干燥煅烧烟气入口、废热风入口、净烟气排空出口和洗气液出料口，其溶液喷管注入口进入的硫酸铵溶液以喷淋方式与其下部位置干燥煅烧烟气入口进入的较高温度含硫含尘烟气逆向交换完成脱硫洗尘浓缩任务，其废热风入口进入的废热空气也与自上而下喷淋的硫酸铵溶液进行逆向换热，最大程度地促进了硫酸铵溶液中水分蒸发并随净烟气从排空出口排出，使硫酸铵溶液得到初步浓缩，其洗气液出料口与过滤净化单元(16)进料口相连通并将初步浓缩后的硫酸铵溶液压入过滤净化单元(16)，净化后的硫酸铵溶液从过滤净化单元(16)出料口导出，从与之相连通的多效蒸发浓缩单元(17)进料口进入多效蒸发浓缩单元(17)，多效蒸发浓缩单元(17)还设有蒸汽入口、冷凝水排出口、溶液冷凝水排出口、与结晶分离单元(18)进料口相连通的浓缩液出料口和与结晶分离单元(18)母液出料口相连通的母液返回口；结晶分离单元(18)还设有农用硫酸铵(NH₄)₂SO₄产品出口；热转型单元(11)和多效蒸发浓缩单元(17)之蒸汽冷凝水排出口与过滤洗涤1单元和热转型单元之纯水压入口相连通，多效蒸发浓缩单元(17)之溶液冷凝水排出口分别与浓度调整氨沉淀单元(2)之溶液冷凝水加入口和过滤洗涤2单元(10)溶液冷凝水压入口相连通。

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