一种悬浮气流式磷石膏一体化处理装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开一种悬浮气流式磷石膏一体化处理装置，属于工业石膏的生产加工技术领域，包括依次相连的干燥单元、高温除杂单元、煅烧单元和冷却单元，所述高温除杂单元上部一侧连接有第一主换热管，高温除杂单元包括除杂炉及连接于除杂炉上的第一主换热管和第一出料系统，第一主换热管上连接有第一给料系统和第一热风进口，煅烧单元包括相变炉及连接于相变炉上的第二主换热管和第二出料系统，第二主换热管上连接有第二给料系统，第一出料系统接入第二给料系统，第二出料系统接入冷却单元，同时提供其处理方法。本发明专利技术将磷石膏的干燥和改性除杂、煅烧、冷却等工艺集成为一体，能满足不同物性的磷石膏加工成合格的β型半水石膏胶结料的要求。

An integrated device and method for treatment of phosphogypsum with suspended air flow

The invention discloses an integrated treatment suspension airflow of phosphogypsum production and processing device, which belongs to the technical field of industrial gypsum, comprises a drying unit, high temperature calcination, impurity removal unit and a cooling unit, the high temperature impurity removal unit upper side is connected with the first main heat pipe, high temperature impurity removal unit including impurity in addition to the first furnace and is connected to the main heat pipe and the first discharge stray furnace, the first main heat pipe is connected with the first feed inlet system and the first hot calcined unit includes furnace and connected to the second phase transformation on the furnace main heat pipe and second discharging system, second main heat the tube is connected with second feeding system, the first discharging system access second feeding system, second discharging system access cooling unit, while providing the processing method. The invention integrates phosphogypsum drying and modification, impurity removal, calcination, cooling and other processes, and meets the requirements of processing phosphogypsum with different physical properties into qualified beta hemihydrate gypsum binder.

【技术实现步骤摘要】
一种悬浮气流式磷石膏一体化处理装置及方法
本专利技术属于工业石膏的生产加工
，具体涉及一种悬浮气流式磷石膏一体化处理装置及方法。
技术介绍
磷石膏是磷肥企业在磷铵生产过程中（硫酸萃取磷矿制磷酸工艺过程中）的副产物，每生产1t磷酸（以100%P2O5计）副产磷石膏约5t。2015年全国磷石膏产生量为8000万t，同比增长5.26%。但综合利用量2650万t，利用率33.13%，明显低于脱硫石膏利用率（74%）。据不充全统计，我国磷石膏堆存量现已超过3亿吨，随着高浓度磷复肥产量的增加和低品位磷矿用量的增大，磷石膏产生量逐年增大。我国磷石膏综合利用率长期处于较低水平，堆存仍是目前大量处置磷石膏的主要方式。经对磷石膏的分析测试检验，结果表明，磷石膏中的主要杂质是氟化物和五氧化二磷，并且呈较强的酸性，其pH值最低为1.9，氟化物含量最高达2.04％，总五氧化二磷最高达17.1％，可溶性五氧化二磷最高达5.7%。磷石膏原渣的自由水含量一般在10%～25%，而这种磷石膏产生的淋溶水对环境的危害很大。原国家环保总局2006年以环函〔2006〕176号文件形式，将磷石膏渣定性为危险废物。巨量的磷石膏渣占用了大量土地，严重污染环境。另外排渣企业为解决磷石膏堆存问题，除了要占用大量土地，还需投入巨额堆场建设费（用按每t磷石膏3元/年计，我国每年仅排渣即需耗资2.4亿元）和运输与运营管理费（磷石膏从生产地运往渣场的费用按最少15元/t计算，每年运渣的费用高达12亿元），且极易造成环境污染，特别是在江、河、湖、海沿岸以及旅游景点等环境敏感地区的企业，环保压力越来越大。因此，搞好磷石膏的综合利用和无害化处理成为我国磷肥工业产业升级转型、实现可持续绿色发展的重要任务。磷石膏中常见的磷类杂质（可溶性磷、共晶磷、难溶性磷）、氟类杂质（可溶氟([NaF]以及难溶氟([CaF2、Na2SiF6、Na2AlF6]）、有机物类杂质和其它类杂质四大类中，除了难溶性磷和难溶性氟类微量杂质对综合利用影响不大外，若不对其余几类杂质做改性、除杂等处理，将直接影响综合应用。在磷石膏的改性除杂方面，目前，国内研究者大多局限于实验室基础研究阶段，采用的主要方法有化学法、物理法、热处理法等，如碱改性、水洗、浮选、煅烧、陈化等方法，也取得了一些基础性的研究成果。但目前在实际工程应用中，磷石膏煅烧大多采用双筒式回转窑、沸腾炉、流化床炉、炒锅、回程式干燥机、烘干式破碎机等传统的石膏工艺流程及设备，在开发适合磷石膏特性（含有有害杂质的多晶种热敏型工业副产石膏）的完整工艺体系及其先进加工装置方面尚处于空白状态。传统的石膏工艺流程较为单一（主要以二水石膏煅烧成半水石膏为核心），并不适合磷石膏的材性特点和除杂改性的特殊要求，因此，不能有效去除磷石膏中的有害杂质，严重制约了磷石膏的综合利用。而且，大多工艺粗放、设备简陋、技术水平低，导致单线产量低、能耗高、粉尘污染较为严重，致使磷石膏胶结材（β型半水石膏粉）质量性能（强度、凝结时间）不能满足下游石膏胶凝材料制品行业（如纸面石膏板、石膏条板、纤维增强石膏板、石膏砌块、石膏砂浆等）的生产技术要求，制品性能明显劣于天然石膏和其它工业副产石膏制品，因而目前国内尚无法大批量推广应用。
技术实现思路
本专利技术目的在于提供一种悬浮气流式磷石膏一体化处理装置，同时提供其磷石膏的处理方法是本专利技术的另一专利技术目的。基于以上目的，本专利技术采取以下技术方案：一种悬浮气流式磷石膏一体化处理装置，包括依次相连的干燥单元、高温除杂单元、煅烧单元和冷却单元，所述高温除杂单元上部一侧连接有第一主换热管，高温除杂单元包括除杂炉及连接于除杂炉上的第一主换热管和第一出料系统，第一主换热管上连接有第一给料系统和第一热风进口，煅烧单元包括相变炉及连接于相变炉上的第二主换热管和第二出料系统，第二主换热管上连接有第二给料系统，第一出料系统接入第二给料系统，第二出料系统接入冷却单元。所述干燥单元包括脉冲气流式干燥机和旋风分离器，脉冲气流式干燥机的出口经引风机接入旋风分离器，脉冲气流式干燥机的下部两侧分别设有喂料口和第三热风进口，旋风分离器的底部设有第三出料系统，第三出料系统接入第一给料系统。所述除杂炉、相变炉和旋风分离器的顶部分别设置有第一中心排气管、第二中心排气管和第三中心排气管，第一中心排气管接入第三热风进口，第三中心排气管的出口接入第二主换热管，第二中心排气管的出口连接有除尘单元。所述冷却单元为板式换热器，板式换热器内设立式传热板组，板式换热器设有冷源进口、冷源出口、粉体进口、粉体出口，传热板组由数个并联的空心换热板片组成，换热板片内的空间形成冷却通道，冷源进口、冷源出口与换热板片相通，每个换热板片与其相邻的换热板片之间的空间形成粉料通道，第二出料系统接入粉体进口。所述除杂炉和相变炉均由外筒及设置于外筒顶部的内筒组成，外筒从上到下由偏心蜗壳形筒体、圆柱筒、锥形筒组成，进风口设置于偏心蜗壳形筒体上，进风口的截面呈内角为3个直角、上大下小的五边形结构，进风口外壁的上部为纵向设置、外壁的下部为朝向进风口的底壁方向倾斜设置，进风口的内壁和底壁朝向外筒的内部还分别连接有折流板和倾斜向下的防积灰板，内筒的上端口与第一中心排气管或第二中心排气管相连。所述第一主换热管和第二主换热管的底部连接有排料中间仓。所述除尘单元包括引风机和与引风机相连的布袋除尘器；所述第一给料系统、第一出料系统和第二出料系统还分别包括锁风阀。还包括自动控制单元。一种悬浮气流式磷石膏的方法，包括以下步骤：1）烘干：将磷石膏和改性剂混合后，送入干燥单元以热风为介质进行烘干，直至将磷石膏的附着水含量烘干至2.5%以下后，进行气固分离；热风温度为400-500℃，热风速度为15-25m/s；2）高温除杂：于450-800℃热风条件下，将步骤1）气固分离后的物料送入高温除杂单元进行除杂；3）煅烧：将步骤2）除杂后的物料送入煅烧单元以110-220℃热风为介质进行煅烧；4）冷却：将步骤3）煅烧后的物料送入冷却单元冷却后，出料。所述改性剂为中和剂。与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：1）本专利技术将磷石膏的干燥和改性除杂、煅烧、冷却等工艺集成为一体，除杂、煅烧和冷却单元能满足不同物性（水分范围宽、块状、颗粒状等）的磷石膏加工成合格的β型半水石膏胶结料的要求。将加入改性剂的磷石膏置于密闭的高温热气流中，使其迅速与高温热气流混合呈悬浮状态，利用气固二相在悬浮态下接触面积大、换热系数高的特点，以极快的速度进行热交换，一方面促进中和反应充分，另一方面将去表水（表面自由水）、除杂改性、煅烧（悬浮式气流煅烧）、冷却（静置式粉体流冷却方式）在一个系统内分步进行，热能利用充分、换热效率高、节能环保，便于工业化大生产和自动化控制，实现作为三大胶结材（水泥、石灰、石膏）之一的石膏的悬浮气流煅烧；2）本专利技术充分利用了煅烧余热、降低生产成本、提高了传热效率。附图说明图1为本专利技术的结构示意图；图2为旋风筒式结构的立体结构示意图；图3为图2的主视图；图4为图2的右视图；图5为图3的A-A剖视图；1、脉冲气流式干燥机；2、旋风分离器；3、喂料口；4-1、第一热风进口；4-2、第三热风进口；5、除杂炉；6、相变炉；7-1、第一中心排气管；7-2、第二中本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种悬浮气流式磷石膏一体化处理装置，其特征在于，包括依次相连的干燥单元、高温除杂单元、煅烧单元和冷却单元，所述高温除杂单元上部一侧连接有第一主换热管，高温除杂单元包括除杂炉及连接于除杂炉上的第一主换热管和第一出料系统，第一主换热管上连接有第一给料系统和第一热风进口，煅烧单元包括相变炉及连接于相变炉上的第二主换热管和第二出料系统，第二主换热管上连接有第二给料系统，第一出料系统接入第二给料系统，第二出料系统接入冷却单元。

【技术特征摘要】
1.一种悬浮气流式磷石膏一体化处理装置，其特征在于，包括依次相连的干燥单元、高温除杂单元、煅烧单元和冷却单元，所述高温除杂单元上部一侧连接有第一主换热管，高温除杂单元包括除杂炉及连接于除杂炉上的第一主换热管和第一出料系统，第一主换热管上连接有第一给料系统和第一热风进口，煅烧单元包括相变炉及连接于相变炉上的第二主换热管和第二出料系统，第二主换热管上连接有第二给料系统，第一出料系统接入第二给料系统，第二出料系统接入冷却单元。2.如权利要求1所述的悬浮气流式磷石膏一体化处理装置，其特征在于，所述干燥单元包括脉冲气流式干燥机和旋风分离器，脉冲气流式干燥机的出口经引风机接入旋风分离器，脉冲气流式干燥机的下部两侧分别设有喂料口和第三热风进口，旋风分离器的底部设有第三出料系统，第三出料系统接入第一给料系统。3.如权利要求2所述的悬浮气流式磷石膏一体化处理装置，其特征在于，所述除杂炉、相变炉和旋风分离器的顶部分别设置有第一中心排气管、第二中心排气管和第三中心排气管，第一中心排气管接入第三热风进口，第三中心排气管的出口接入第二主换热管，第二中心排气管的出口连接有除尘单元。4.如权利要求3所述的悬浮气流式磷石膏一体化处理装置，其特征在于，所述冷却单元为板式换热器，板式换热器内设立式传热板组，板式换热器设有冷源进口、冷源出口、粉体进口、粉体出口，传热板组由数个并联的空心换热板片组成，换热板片内的空间形成冷却通道，冷源进口、冷源出口与换热板片相通，每个换热板片与其相邻的换热板片之间的空间形成粉料通道，第二出料系统接入粉体进口。5.如权利要求1-4任一所述的悬浮气流...

【专利技术属性】
技术研发人员：巴太斌，徐亚中，石志刚，王利娜，李银保，卢文运，朱向红，娄广辉，曹德生，杨艳娟，
申请(专利权)人：河南建筑材料研究设计院有限责任公司，
类型：发明
国别省市：河南,41