一种气流床熔融分解磷石膏还原混合物的系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种气流床熔融分解磷石膏还原混合物的系统及方法，涉及磷石膏资源化利用技术领域。将辅料铁尾矿和硅石粉加入到排气管内，辅料与排气管内的混合烟气换热并在旋风分离器中分离，经过烟气预热的辅料从辅料进口进入气流床内；从物料进口进入的磷石膏还原混合物、预热后的辅料、高温空气在气流床内进行氧化、分解反应，得到熔融炉渣和含高浓度SO2的高温烟气；高温烟气进入排气管后与集气管的低温烟气混合后，再与辅料混合并进入旋风分离器内；旋风分离器出来的烟气进入余热回收室内，先后与换热器、空气预热器进行换热，换热后的烟气经高温除尘器除尘后，一部分送至下游制硫酸工艺，另一部分通过集气管送入排气管内对高温烟气进行急冷。温烟气进行急冷。温烟气进行急冷。

【技术实现步骤摘要】
一种气流床熔融分解磷石膏还原混合物的系统及方法


[0001]本专利技术涉及磷石膏资源化利用
，具体涉及一种气流床熔融分解磷石膏还原混合物的系统及方法。

技术介绍

[0002]磷石膏是湿法磷酸生产的副产物，采用二水物工艺时，其主要成分为CaSO4·
2H2O，每吨磷酸副产约4.5～5.5吨磷石膏，并含有较多的SiO2和少量MgO、Al2O3、Fe2O3、P2O5、氟化物、有机质等杂质。目前，国内磷石膏堆存量高达约7.5亿吨，且每年新增约9000 万吨，综合利用处置率不足40％。巨量磷石膏在专门的渣库集中堆存，带来了环保和安全风险，国家已不允许新建磷石膏渣库，国家和各级地方政府相关部门出台了一系列政策文件，对工业固废，尤其针对磷石膏综合利用率提出了越来越高的要求，达不到利用率要求的企业面临关停风险；另一方面，又出台一系列政策文件，鼓励和强化大宗固废和磷石膏综合利用。因此，磷石膏综合利用问题，已成为制约我国湿法磷酸和磷化工行业可持续健康发展而亟需解决的重大问题。
[0003]目前，磷石膏一般采用回转窑、流化床等设备进行焙烧，回转窑存在装置占地大，传热、传质较差，能耗高，投资和生产运行费用高，分解率较低等问题；流化床存在焙烧温度受到磷石膏和煤炭灰分及其原料配料的灰熔点限制，一般难以满足温度高于1300 度的焙烧工艺要求，更无法实现液态排渣，无法满足高温液态排渣产品的制备和烧渣高值化利用的要求等问题。这些问题均是磷石膏综合利用亟待解决的关键技术问题。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种气流床熔融分解磷石膏还原混合物的系统及方法，解决现有回转窑工艺装置占地大，传热、传质较差，能耗高，投资和生产运行费用高，分解率较低，以及现有流化床工艺存在焙烧温度受到磷石膏和煤炭灰分及其原料配料的灰熔点限制，一般难以满足温度高于1300度的焙烧工艺要求，无法实现液态排渣，无法满足高温液态排渣产品的制备和烧渣高值化利用的要求等问题。
[0005]为解决上述的技术问题，本专利技术采用以下技术方案：一种气流床熔融分解磷石膏还原混合物的系统，其特征在于：包括依次连接的气流床、排气管、旋风分离器、余热回收室、高温除尘器、进气管，所述气流床顶部设置有物料进口、辅料进口和高温空气进口，气流床下部的排气口与排气管一端连接，排气管另一端与旋风分离器进口连接，旋风分离器底部的出料口与辅料进口连接，旋风分离器顶部的排气口与余热回收室顶部的进气口连接，余热回收室内从上往下布置有换热器、空气预热器，换热器进水端与供水管连接，换热器蒸汽出口与蒸汽使用端连接，空气预热器的高温气体出口与高温空气进口连接；余热回收室底部的排气口与高温除尘器连接，高温除尘器通过进气管与排气管连接，排气管顶部设置有辅料料斗。
[0006]更进一步的技术方案是所述高温除尘器排气口通过第一风机与进气管连接，进气
管上设置有支管，支管与制硫酸设备连接。
[0007]更进一步的技术方案是所述排气管下部设置有多根集气管，集气管与进气管出口连接。
[0008]更进一步的技术方案是所述进气管上设置有第二风机。
[0009]更进一步的技术方案是所述气流床底部熔渣出口与熔渣池连接。
[0010]更进一步的技术方案是所述系统的生产方法包括如下步骤：
[0011]S1.将辅料铁尾矿和硅石粉从辅料料斗内加入到排气管内，辅料与排气管内的混合烟气换热并在旋风分离器中分离，经过烟气预热的辅料从辅料进口进入气流床内；
[0012]S2.从物料进口进入的磷石膏还原混合物、预热后的辅料、高温空气在气流床内进行氧化、分解反应，得到熔融炉渣和含高浓度SO2的高温烟气；
[0013]S3.熔融炉渣从气流床底部进入熔渣池内暂存，高温烟气进入排气管后，与集气管的低温烟气混合后，得到800
‑
1200℃的混合烟气，混合烟气与辅料混合后进入旋风分离器内；
[0014]S4.旋风分离器出来的烟气进入余热回收室内，先后与换热器、空气预热器进行换热，换热后的烟气温度为400
‑
500℃，经高温除尘器进一步除尘后，一部分经支管送至下游制硫酸工艺，另一部分作为冷却介质通过集气管送入排气管内对高温烟气进行急冷。
[0015]更进一步的技术方案是所述磷石膏还原混合物为CaS和CaSO4的混合物。
[0016]更进一步的技术方案是所述空气预热器内经换热的高温气体温度为350
‑
500℃。
[0017]更进一步的技术方案是本系统和方法具有突出的技术效果和较强的实用性。本系统和方法同样适用于各种固体废弃物和各种固体原料及其混合物的焙烧和利用。
[0018]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
[0019]1.利用气流床使得物料进行充分混合，并在高温下焙烧分解，大大提高磷石膏的分解效率，高温环境可使原料中的有害杂质彻底分解成无害组分，达到无害化处理的目的。
[0020]2.通过在排气管和旋风分离器内使高温烟气对辅料进行预热，通过余热回收室对烟气的余热进行进一步回收再利用，其中通过空气预热器预热空气将其送入气流床内，换热后的烟气经除尘后再送入排气管内对高温烟气进行急冷，大大节约了能耗，充分对余热进行了回收再利用。
[0021]3.添加一定比例的铁尾矿、硅石粉将磷石膏分解产物制成高附加值的矿物棉纤维初产品，无新的固废排放，具有极大的经济效益和生态环境效益。
[0022]4.气流床工艺简单、技术成熟，工程化设备放大相对简单，很容易形成超大规模的处理系统，这对缓解当前磷石膏巨大产排量与有限利用量之间的矛盾具有重要意义。
[0023]5.与现有回转窑工艺相比，装置占地小，热效率和传热、传质效率高，能耗低，投资和生产运行费用低，磷石膏分解率高。与已有流化床工艺相比，气流床可达到更高焙烧温度(约 1300
‑
1500度)，气、固接触更充分，传热、传质效果更好，大大提高装置设备效率，还可进一步提高磷石膏分解率。更为重要的是，该系统技术可实现液态或固态排渣，液态排渣时，焙烧温度不受磷石膏和煤炭灰分及其原料配料的灰熔点限制，从而满足液态排渣和一些烧渣高值化利用产品的生产要求。
[0024]6.本系统和方法具有突出的技术效果和较强的实用性。本系统和方法同样适用于各种固体废弃物和各种固体原料及其混合物的焙烧和利用。
附图说明
[0025]图1为本专利技术的结构原理框图。
[0026]图中：1
‑
气流床，101
‑
物料进口，102
‑
辅料进口，103
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高温空气进口，2
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排气管，3
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旋风分离器，4
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余热回收室，5
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高温除尘器，6
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进气管，7
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换热器，8
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空气预热器，9
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辅料料斗， 10
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种气流床熔融分解磷石膏还原混合物的系统，其特征在于：包括依次连接的气流床(1)、排气管(2)、旋风分离器(3)、余热回收室(4)、高温除尘器(5)、进气管(6)，所述气流床(1)顶部设置有物料进口(101)、辅料进口(102)和高温空气进口(103)，气流床(1)下部的排气口与排气管(2)一端连接，排气管(2)另一端与旋风分离器(3)进口连接，旋风分离器(3)底部的出料口与辅料进口(102)连接，旋风分离器(3)顶部的排气口与余热回收室(4)顶部的进气口连接，余热回收室(4)内从上往下布置有换热器(7)、空气预热器(8)，换热器(7)进水端与供水管连接，换热器(7)蒸汽出口与蒸汽使用端连接，空气预热器(8)的高温气体出口与高温空气进口(103)连接；余热回收室(4)底部的排气口与高温除尘器(5)连接，高温除尘器(5)通过进气管(6)与排气管(2)连接，排气管(6)顶部设置有辅料料斗(9)。2.根据权利要求1所述的一种气流床熔融分解磷石膏还原混合物的系统，其特征在于：所述高温除尘器(5)排气口通过第一风机(10)与进气管(6)连接，进气管(6)上设置有支管(11)，支管(11)与制硫酸设备连接。3.根据权利要求1所述的一种气流床熔融分解磷石膏还原混合物的系统，其特征在于：所述排气管(2)下部设置有多根集气管(12)，集气管(12)与进气管(6)出口连接。4.根据权利要求1所述的一种气流床熔融分解磷石膏还原混合物的系统，其特征在于：所述进气管(6)上设置有第二风机(13)。5.根据权利要求1所述的一种气流床熔融分解磷石膏还原混合物的系统，其特征在于：...

【专利技术属性】
技术研发人员：王勤辉，张晖，郭旭东，资学民，钟晋，杜军，骆仲泱，解桂林，张建国，李恒，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：