一种石膏生产硫酸和水泥的改进生产工艺制造技术

本发明专利技术为一种石膏生产硫酸和水泥的改进生产工艺，涉及于硫酸、水泥行业的生产技术及工业副产石膏的资源综合利用和环境保护治理领域。其特征是以ＣａＳＯ↓［４］.２Ｈ↓［２］Ｏ为主要成分的天然或工业副产石膏为主要原料，粘土、焦炭、粉煤灰渣为辅料，采用半水烘干石膏流程、单级粉磨、生料混化、悬浮预热器窑分解煅烧、封闭稀酸洗涤净化、两转两吸工艺，经原料均化、烘干脱水、生料制备、熟料烧成、窑气制酸和水泥磨制等六个过程，制得硫酸和水泥产品。其优点是：原料广泛，解决石膏废渣占地和污染环境，实现硫资源循环利用；采用多项新工艺和新设备，易实现大型化生产；技术先进，工艺成熟，生产控制易操作；能耗低，效益高，无废水、废渣排放。

Improved production process for gypsum production of sulfuric acid and cement

The invention relates to an improved production process for gypsum production of sulfuric acid and cement, which relates to the production technology of the sulfuric acid and cement industry and the comprehensive utilization of the resources of the industrial by-product gypsum and the environmental protection and treatment field. The utility model is characterized in that: CaSO 4:.2H 2 O as the main component of natural or industrial by-product gypsum as main raw material, clay, coke and pulverized coal ash as auxiliary materials, using semi drying water gypsum process, single stage grinding, raw material mixing, suspension preheater decomposition calcination, closed dilute acid washing two to two purification and absorption process, the raw material homogenizing, drying and dehydration of raw material preparation, clinker kiln, gas acid and cement grinding process of six, preparation of sulfuric acid and cement products. The advantages are: a wide range of materials, solve the waste gypsum residue covers an area of and environmental pollution, recycling utilization of sulfur resources; the number of new technology and new equipment, easy to realize large-scale production; advanced technology, mature technology, production control and easy operation; low energy consumption, high efficiency, no waste water and waste residue emissions.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种石膏生产硫酸和水泥的改进生产工艺，属于硫酸、水泥行业的生产技术及工业副产石膏废渣资源综合利用和环境保护治理领域。
技术介绍
石膏制硫酸和水泥技术的研究始于20世纪初。1916年，德国的缪勒和阔纳(Muller Kuhne)开发天然石膏制硫酸和水泥技术取得了成功，并建立了中试装置；其后，英国、德国、波兰、奥地利、南非等相继建成了以天然石膏、硬石膏和磷石膏为原料生产硫酸和水泥装置，并投入生产，其平均生产能力为日产硫酸和水泥各160吨。由于工艺与工程等问题及经济上的原因，上述工厂的生产装置已先后停产，至今未取得设计放大和工业化生产。 山东鲁北企业集团总公司自20世纪70年代以来一直从事石膏制硫酸联产水泥技术的研究和开发，在总结国内外技术的基础上，先后取得利用盐石膏、磷石膏、天然石膏、脱硫石膏制取硫酸与水泥攻关试验的成功，通过了省部级和国家级技术鉴定，填补了国内空白。1990年建成投产了“年产3万吨磷铵、副产磷石膏制4万吨硫酸联产6万吨水泥”装置(简称“三四六”工程)，使磷石膏制硫酸联产水泥技术实现了新的突破，达到长周期安全稳定生产，产品产量达到原设计能力的200％，属国际先进水平。为了实现磷铵、硫酸、水泥联产装置大型化，山东鲁北企业集团总公司于1997年5月开工建设“年产15万吨磷铵、副产磷石膏制20万吨硫酸联产30万吨水泥”装置(简称“15、20、30”工程)，1999年相继建成投产。在装置投产运行及国产化攻关成果的基础上，通过技术创新改造，目前已达到“年产30万吨磷铵、副产磷石膏制40万吨硫酸联产60万吨水泥”的生产能力(简称“30、40、60”工程)，成为世界石膏制酸史上技术最先进、规模最大的联产装置。2001年，该技术荣获国家科技进步奖。2005年，为了解决电厂烟气脱硫石膏污染环境，山东鲁北企业集团总公司承担了山东省科技厅下达的“工业领域循环经济关键技术研究——脱硫石膏制硫酸联产水泥技术研究与工程示范”重大科技攻关课题，历经小试、中试、产业化，均获得了成功，并通过了鉴定验收。 本专利技术是对山东鲁北企业集团总公司《一种由石膏生产硫酸的方法》的创新及拓展。《一种由石膏生产硫酸的方法》主要原料仅局限于盐石膏、磷石膏和天然石膏，石膏分解装置采用的是传统的中空长窑，硫酸系统采用文泡文、一转一吸、水洗流程。因工艺的局限，导致对原料要求高，对主要工艺指标控制范围宽，生产难以控制；回转窑运行不稳定，易出现液相和结圈，难以保证连续生产；石膏分解率低，SO2浓度低、波动大，影响制酸部分正常运转；窑气净化效率低，有酸性废水产生；SO2转化及吸收率低，尾气需要氨中和后才能达标排放；热耗高，动力消耗大，经济效益差；难以实现大型化生产。针对以上缺陷，本专利技术有了较大改进和创新。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是克服上述现有技术缺陷，提供一种原料取材广泛，能有效处理磷复肥、电力及海盐业所排放的废渣磷石膏、脱硫石膏和盐石膏，实现硫资源循环利用，生产控制易操作，易实现大型化，能耗低，效益高，无废水、废渣排放的利用石膏生产硫酸和水泥的改进生产工艺。 本专利技术采用半水烘干石膏流程、单级粉磨、生料混化、悬浮预热器窑分解煅烧、窑尾静电除尘、封闭稀酸洗涤净化、两转两吸工艺，经原料均化、烘干脱水、生料制备、熟料烧成、窑气制酸和水泥磨制等六个过程，制得硫酸和水泥产品 1、原料均化 符合工艺要求的石膏、焦炭、粘土等原料，按照批量要求进行均化，以确保原料组份的稳定性。 (1)石膏 凡是以CaSO4·2H2O为主要成分的天然或工业副产石膏(包括盐石膏、磷石膏、天然石膏、脱硫石膏等)均可作为制取SO2气体和水泥熟料的主要原料。 要求SO3≥33％、CaO≥30％、SiO2≤8.5； 针对磷石膏因其中含有影响水泥质量的P2O5和F，要求P2O5＜2％、F＜0.35％。 (2)焦炭 主要成分是C，同时还含有挥发性成分和SiO2、Al2O3等灰分，在烧成过程中提供CaSO4的还原剂。这就要求C含量越高越好。一般要求C≥60％、挥发性成分Vad＜5％。对焦炭的灰分则要求其熔点须高于CaSO4的分解温度。 (3)粘土 作为辅助原料，主要用来补充SiO2等熟料形成所需成分，为满足配料要求SiO2≥60％。 2、烘干脱水 (1)半水工艺流程的确定 当二水石膏加热到160℃以上时，基本上是无水石膏，但吸收空气中的水分后，容易变成半水石膏。且半水石膏比较稳定，流动性较好，无粘结、糊磨现象，能够满足生产工艺要求，因此本专利技术确定采用半水工艺流程。 (2)烘干流程说明 石膏烘干采用新开发的适合粘性物料的新型快速烘干机。石膏在烘干机内与来自沸腾炉的热烟气接触，在120～160℃左右使水份蒸发，石膏得到干燥、脱水，成为含水4～8％的半水石膏。 反应式为 焦炭、粘土等辅助材料进辅料烘干机，与热烟道气接触烘干至水分≤10％。 石膏和辅料烘干机均采用沸腾炉提供热源，沸腾炉以煤为燃料，排出的灰渣用作水泥的添加剂；烘干机排出的尾气经除尘、脱氟净化后，达标排放。 3、生料制备 生料制备采用微机配料、在线分析。经计量后的焦炭、粘土等辅助材料一起粉磨到细度要求0.08mm方孔筛筛余10％以下后，与经计量的半水石膏一起入混化机均匀后成为用来分解、煅烧的生料。 生料中CaO、SiO2、Al2O3、Fe2O3及杂质如F和P等的成份必须准确控制，从而使烧出的熟料满足水泥生产的要求；煤灰和焦炭在配料时，必须同时考虑，按比例配加。 在实际生产中，是通过率值来控制生料中各氧化物配比的。生料配制一般要求达到以下指标 (1)石灰饱和系数 KH＝(CaO-1.18P2O5-0.35Fe2O3-1.65Al2O3)/2.8SiO2＝1.0±0.06 (2)硅酸率 n＝SiO2/(Al2O3+Fe2O3)＝3.7±0.4 (3)铁率(或铝率) P＝Al2O3/Fe2O3＝2.5±0.2 (4)C/SO3(摩尔比)＝0.70～0.78 (5)P2O5≤1.5％、MgO≤2.5％、F≤0.2％、R2O＜1.5％、Cl＜0.015％、粒度＜50μm。 4、分解、煅烧 石膏制硫酸联产水泥装置的关键设备是回转窑。分解、煅烧装置采用自动控制的带四级旋风预热器的回转窑、三风道煤枪和静电电收尘器等新工艺和设备的相互组合，有利于稳定煅烧工艺，提高煅烧效果，能够确保旋风预热器回转窑所产生的窑气中SO2浓度为11-14％。如烧成用煤采用含硫量大于2.5％的高硫煤，不但可降低成本，还有利于提高窑气SO2浓度。 均化后的生料经计量后入回转窑窑尾旋风预热器系统的第二级旋风预热器的排气管内，经撒料板分散后被热气流携带到第一级预热器内进行气固分离，气体由出风管经引风机排出、经电收尘器除尘后进入硫酸系统，固体则进入第三级预热器的排气管内，经撒料板分散后被热气流携带到第二级预热器内……。这样，物料依次经过各级旋风预热器，最后经第四级预热器预热到600-750℃后，进入回转窑内分解、煅烧。 反应式为 生成的CaO与物料中的SiO2、Al2O3、Fe2O3等进入烧成带，发生矿化反应，形本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种石膏生产硫酸和水泥的改进生产工艺，其特征是以石膏为主要原料，粘土、焦炭、粉煤灰渣为辅料，采用半水烘干石膏流程、单级粉磨、生料混化、悬浮预热器窑分解煅烧、窑尾除尘、封闭稀酸洗涤净化、两转两吸工艺，经原料均化、烘干脱水、生料制备、熟料烧成、窑气制酸和水泥磨制六个过程，制得硫酸和水泥产品；具体包括以下步骤：　（１）原料石膏为以ＣａＳＯ↓［４］.２Ｈ↓［２］Ｏ为主要成分的天然或工业副产石膏，包括天然石膏、盐石膏、磷石膏、脱硫石膏均可做为原料；　（２）石膏干燥、脱水为含水４～８％的半水石膏；焦炭、粘土烘干至水分≤１０％；　（３）经计量的焦炭、粘土一起粉磨到细度要求０．０８ｍｍ方孔筛筛余１０％以下后，与经计量的半水石膏混合均匀后制成生料；生料配制要求：石灰饱和系数ＫＨ为１．０±０．０６，硅酸率ｎ为３．７±０．４，铁率Ｐ为２．５±０．２，Ｃ／ＳＯ↓［３］摩尔比为０．７０～０．７８；　（４）均化后的生料经计量后入回转窑窑尾旋风预热器系统预热到６００－７５０℃后，进入回转窑内在９００－１２００℃分解成ＳＯ↓［２］和ＣａＯ，ＣａＯ与物料中的ＳｉＯ↓［２］、Ａｌ↓［２］Ｏ↓［３］、Ｆｅ↓［２］Ｏ↓［３］进入烧成带发生矿化反应，形成水泥熟料；熟料控制要求：石灰饱和系数ＫＨ为０．８４±０．２，硅酸率ｎ为３．４±０．２，铁率Ｐ为２．０±０．２，ＣａＳ、ＳＯ↓［３］、ｆＣａＯ、ＭｇＯ均小于２％；　（５）水泥熟料经冷却后掺加５～１５％粉煤灰渣和３％二水石膏后，通过粉磨得到水泥产品；　（６）含ＳＯ↓［２］的窑气经旋风预热器加热入窑生料后，经电收尘器、冷却塔、洗涤塔、电除雾器冷却、净化；在冷却塔内用８～１０％的稀硫酸喷淋冷却，在洗涤塔内用１．５％的稀硫酸喷淋洗涤；　（７）净化后的窑气进干燥塔，用９４．５％的硫酸喷淋干燥至含水量小于０．１ｇ／Ｎｍ↑［３］，然后在钒触媒作用下经两次转化成ＳＯ↓［３］气体，用９８％硫酸两次吸收ＳＯ↓［３］成工业硫酸。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：冯久田，冯怡生，刘希岗，王玉瑞，吕天宝，
申请(专利权)人：山东鲁北企业集团总公司，
类型：发明
国别省市：37[中国|山东]