一种磷石膏与硫磺结合制酸联产水泥的工艺方法技术

本发明专利技术涉及一种磷石膏与硫磺结合制酸联产水泥的工艺方法，是利用湿法磷酸生产所得废渣磷石膏制取水泥硫酸，具体是指利用磷石膏制酸系统出回转窑的低浓度ＳＯ↓［２］气体，该窑气经洗涤、净化、干燥后，与硫磺制酸系统的高浓度ＳＯ↓［２］气体混合，配成８～９％的ＳＯ↓［２］气体浓度，采用先进的两转两吸制酸流程制成硫酸，同时磷石膏在回转窑中烧成为水泥熟料，经研磨配料制成水泥。本发明专利技术能够克服磷石膏制硫酸联产水泥的技术缺陷或不足，可以采用先进的两转两吸制酸流程，利用燃烧炉的高温ＳＯ↓［２］气体，可简化两转两吸换热流程，正常生产的尾气可以不经处理直接排空，降低了污染的可能，提高了硫的利用率，从而提高装置的整体效益。

Process for producing cement by combining phosphogypsum with sulfur

The invention relates to a process of using phosphogypsum and sulfur acid and cement, obtained by wet process phosphoric acid production waste phosphogypsum for cement concrete sulfate, refers to the use of phosphogypsum acid system with low concentration of SO decreases, the rotary kiln 2 gas, the kiln gas by washing, purification and drying. With a high concentration of SO decreases, sulfuric acid system 2 gas mixture, with 8 ~ 9% SO: 2 gas concentration, the use of advanced two to two suction acid process to produce sulfuric acid, and gypsum in the rotary kiln burning into cement clinker, cement is made by grinding ingredients. The invention can overcome the technical defects or deficiencies of phosphogypsum to produce sulfuric acid and cement, can use advanced two to two absorption process of acid, the high temperature combustion furnace SO down 2 gas, two RPM two suction can simplify the heat exchanging process, exhaust the normal production can not treated directly emptying, reduced the possibility of contamination, improve the utilization of sulfur, so as to improve the overall efficiency of the device.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及，是利用湿法磷酸生产所得废渣磷石膏制取水泥硫酸，具体是指利用磷石膏制酸系统出回转窑的低浓度SO2气体，该窑气经洗涤、净化、干燥后，与硫磺制酸系统的高浓度SO2气体混合，配成体积百分浓度为8～9％的SO2气体，采用先进的两转两吸制酸流程制成硫酸，同时磷石膏在回转窑中烧成为水泥熟料，经研磨配料制成水泥。
技术介绍
湿法磷酸生产产生的废渣磷石膏主要成份为CaSO4.2H2O，目前主要用于生产水泥同时附产硫酸，国内的山东鲁北化工与四川银山化工都实现了工业化，其生产工艺流程如下磷石膏经过洗涤、净化，降低磷石膏中游离P2O5和F的含量，使P2O5的含量小于1％、F含量小于0.35％，然后进入脱水机和烘干机，脱除了部分水分及部分氟的磷石膏经冷却后进入配料仓。无烟煤、硅石和各种辅助原料经过球磨机研磨达到粒度要求后也进入配料仓，配好的水泥生料经过均化后加入回转窑进行煅烧，磷石膏在回转窑分解段1300℃左右以碳为还原剂分解成CaO和SO2，CaO在回转窑烧成段在1450℃左右进一步与硅石发生矿化反应生成硅酸二钙(C2S)和硅酸三钙(C3S)完成烧成水泥的反应，出回转窑的物料即为水泥熟料，经冷却加入部分缓凝剂及活化剂等原料后，通过粉碎、研磨得到水泥产品。含SO2的窑气即为生产硫酸的原料气(一般SO2的体积百分浓度约为8％，O2的体积百分浓度约为1％)，原料气经除尘、湿式净化，SO2溶解在水或稀硫酸中，经空气脱吸进入系统，原料气经净化SO2后浓度稀释为体积百分浓度4％左右，为了保证转化的热平衡，通常采用一转一吸制酸流程，总转换率在96％左右，排空尾气SO2的浓度只有经过尾气处理才能达标排放。目前国内工业化的磷石膏制硫酸联产水泥的流程，具有以下缺陷①原料气SO2的浓度低，两转两吸转化热量不能平衡，只能用一转一吸，尾气不能直接排空，运转费用较高。②原料气SO2的浓度低，造成生产设备生产强度低，导致制酸装置投资较大，效能低下。③由于回转窑煅烧过程易结圈易烧损，处理时间较长，后续设备只能待产，造成设备利用率低下。同时，待产时转化各段温度下降，生产时转化又得靠外热升温，提高了生产成本。④回转窑的操作不易掌握，工况波动大，对制酸装置影响较大。当窑内为强还原气氛时，产生升华硫，堵塞净化系统的管道和设备；当窑内为强氧化气氛时，磷石膏不能完全分解，导致窑气SO2浓度低，对制酸影响较大，同时导致水泥产品质量不合格。本专利技术能够克服磷石膏制硫酸联产水泥的技术缺陷或不足，利用硫磺制酸中燃烧炉烧出的体积百分浓度13％左右的高浓度SO2气体，与体积百分浓度4％左右的低浓度SO2窑气混合，配成体积百分浓度8％～9％的SO2气体，可以采用先进的两转两吸制酸流程，利用燃烧炉900℃高温的SO2气体，可简化两转两吸换热流程，正常生产的尾气可以不经处理直接排空，在回转窑发生故障时，制酸装置可以正常生产，提高了装置的利用率和设备的生产强度，在回转窑修复后，系统可以正常生产，降低了污染的可能，提高了硫的利用率，从而提高装置的整体效益。
技术实现思路
利用磷石膏制酸系统出回转窑的低浓度SO2气体，该窑气经洗涤、净化、干燥后，与硫磺制酸系统的高浓度SO2气体混合，配成体积百分浓度8～9％的SO2气体，采用先进的两转两吸制酸流程制成硫酸，同时磷石膏在回转窑中烧成为水泥熟料，经研磨配料制成水泥。该专利技术工艺过程的反应机理如下1、硫磺的燃烧硫磺用蒸汽间接加热熔化后，经过澄清分离杂质得到精硫，用硫磺泵经磺枪喷入焚硫炉，与空气中的氧气发生燃烧反应，生成SO2气体 2、磷石膏的分解以无烟煤中的碳为还原剂，分解磷石膏为氧化钙和二氧化硫。总反应式为3、水泥的烧成在磷石膏中配入硅石、倍半氧化物，既满足水泥熟料的要求，又能降低硫酸钙的分解温度并加快分解速度。它们发生的化学反应如下 水泥烧成的总反应可写成 配料中的硅石、倍半氧化物与CaSO4分解反应得到的CaO，同时进行矿化反应生成四种主要成分即硅酸二钙，2CaO.SiO2(C2S)、硅酸三钙，3CaO.SiO2(C3S)、铝酸三钙，3CaO.Al2O3(C3Al)和铁铝酸四钙，4CaO.Al2O3.Fe2O3(C4FAl)。以上物质混合在一起，冷却后即为水泥熟料，经磨细后加入缓凝剂即为水泥。4、SO2的氧化SO2在催化剂的催化作用下与原料气中氧气反应，生成SO3 5、SO3的吸收SO3用浓硫酸吸收，与浓硫酸中的水反应生成硫酸 本专利技术具体通过以下步骤的工艺技术方案来实现1、磷石膏经过再浆、洗涤、净化，降低磷石膏中游离P2O5和F的含量，使P2O5的含量小于1％、F含量小于0.35％，然后进入脱水机和烘干机脱水烘干。2、脱除了部分水分及部分氟的磷石膏经冷却后进入配料仓。无烟煤、硅石和各种辅助原料经过球磨机研磨达到粒度要求后也进入配料仓，对配好的水泥生料进行均化。3、均化后的生料加入回转窑进行煅烧，磷石膏在回转窑分解段1250～1350℃以碳为还原剂分解成CaO和SO2，CaO在回转窑烧成段在1400～1500℃进一步与硅石发生矿化反应生成硅酸二钙(C2S)和硅酸三钙(C3S)完成烧成水泥的反应，出回转窑的物料即为水泥熟料。4、经冷却加入部分缓凝剂及活化剂等原料后，通过粉碎、研磨得到水泥产品。5、含SO2的窑气即为生产硫酸的原料气(一般SO2的体积百分浓度约为8％，O2的体积百分浓度约为1％)，窑气经除尘、湿式净化，部分SO2溶解在水或稀硫酸中，水或稀硫酸中SO2经空气脱吸进入制酸系统，原料气经净化SO2的体积百分浓度稀释为4％左右。6、硫磺制酸系统焚硫炉出来的二氧化硫气体，经分气阀进行高温气体分配，一部分气体通过余热锅炉换热后与分气阀来的热气混合进入冷热气体混合器，调节焚硫炉的风量和喷硫量，使出冷热混合器的SO2气体达到8～9％的体积百分浓度。7、净化除杂后的窑气通过干燥除去水份，经主风机进入冷热混合器。8、调节分气阀的气量使出冷热混合器的SO2气体温度达到420～430℃，，进入转化器完成SO2到SO3的转化。9、转化后的SO3气体进入吸收塔，用98％的硫酸吸收生成硫酸。本专利技术工艺技术的采用，克服了现行国内通行的磷石膏制酸生产工艺的缺陷，提高了进入转化塔SO2的浓度可以提升制酸系统设备的生产强度，利用焚硫炉的900℃高温SO2气体，可简化两转两吸换热流程，正常生产的尾气可以不经处理直接排空，在回转窑发生故障时，制酸装置可以正常生产，提高了装置的利用率，在回转窑修复后，系统可以正常生产，降低了污染的可能，提高了硫的利用率，从而提高装置的整体效益。附图说明本专利技术的附图见图具体实施方式下面结合实例对本专利技术作进一步的说明实施例一将经再浆洗涤、净化后，游离P2O5为0.65％，F含量为0.21％磷石膏，送进脱水机脱水和除去洗涤水，然后进入烘干机烘干。经冷却后进入配料仓。无烟煤、硅石和高岭土经过风扫球磨机研磨达到-200目筛的粒度介于10～12％之间，通过鼓风进入配料仓，对配好的水泥生料进行均化。均化后的生料加入回转窑进行煅烧，通过喷煤枪和风量调节，控制回转窑分解段为1280～1335℃，窑中无烟煤中的碳将磷石膏还原成CaO和SO2，物料中的CaO在1430～1480℃的烧成段，与硅石发生矿化反应生存硅酸二钙(C2S)和硅酸本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种磷石膏与硫磺结合制酸联产水泥的工艺方法，其特征在于：利用磷石膏制酸系统出回转窑的低浓度ＳＯ↓［２］气体，该窑气经洗涤、净化、干燥后，与硫磺制酸系统的高浓度ＳＯ↓［２］气体混合，配成体积百分浓度为８～９％的ＳＯ↓［２］气体，采用两转两吸制酸流程制成硫酸，同时磷石膏在回转窑中烧成为水泥熟料，经研磨配料制成水泥，该方法包括：（１）磷石膏经过洗涤、净化，降低磷石膏中游离Ｐ↓［２］Ｏ↓［５］和Ｆ的含量，使Ｐ↓［２］Ｏ↓［５］的含量小于１％、Ｆ含量小于０．３５％，然后进入脱水 机和烘干机脱水烘干；（２）脱除了部分水分及部分氟的磷石膏经冷却后进入配料仓。无烟煤、硅石和各种辅助原料经过球磨机研磨达到粒度要求后也进入配料仓，对配好的水泥生料进行均化；（３）均化后的生料加入回转窑进行煅烧，磷石膏在回转窑分 解段１２５０～１３５０℃以碳为还原剂分解成ＣａＯ和ＳＯ↓［２］，ＣａＯ在回转窑烧成段在１４００～１５００℃进一步与硅石发生矿化反应生成硅酸二钙和硅酸三钙完成烧成水泥的反应，出回转窑的物料即为水泥熟料；（４）水泥熟料经冷却加入部分缓凝 剂及活化剂等原料后，通过粉碎、研磨得到水泥产品；（５）含ＳＯ↓［２］的窑气经除尘、湿式净化，净化介质为水或稀硫酸，溶于水或稀硫酸的ＳＯ↓［２］经空气脱吸进入制酸系统，窑气经净化后ＳＯ↓［２］稀释为体积百分浓度３～５％的气体； （６）净化除杂后的窑气通过干燥除去水份，经主风机进入冷热混合器；（７）硫磺制酸系统焚硫炉出来的ＳＯ↓［２］气体，经分气阀进行高温气体分配，一部分ＳＯ↓［２］气体通过余热锅炉换热后与分气阀来的热ＳＯ↓［２］气体混合进入冷热气体混合器， 调节焚硫炉的风量和喷硫量，使出冷热混合器的ＳＯ↓［２］气体达到８～９％的体积百分浓度；（８）调节分气阀的气量使出冷热混合器的温度达到４２０～４３０℃，进入转化器完成ＳＯ↓［２］到ＳＯ↓［３］的转化；（９）转化后的ＳＯ↓［３］ 气体进入吸收塔，用９８％的硫酸吸收生成硫酸。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：李光明，李进，李子军，王佳才，邹建，
申请(专利权)人：李光明，
类型：发明
国别省市：51[中国|四川]