一种制硫酸联产水泥熟料的副产石膏处理方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种制硫酸联产水泥熟料的副产石膏处理方法及系统，其中，处理方法包括：(1)对副产石膏进行预处理；(2)制备辅料和催化剂；(3)分别对石膏粉料和辅料进行预热；(4)在分解炉内还原分解石膏粉料，获得SO2气体与固态中间产物；(5)对SO2气体与固态中间产物进行气固分离，分离的固态中间产物，经二次分料，部分送至分解炉后端，其余返回分解炉前端；(6)分解炉后端的SO2气体与部分固态中间产物，在弱氧化气氛和不超过1100℃的条件下，获得固相氧化钙和SO2气体；(7)将固相氧化钙、SO2气体与辅料混合并进行气固分离，固相氧化钙与辅料送至回转窑系统，SO2气体送往制硫酸系统。本发明专利技术大幅提高了硫酸浓度和水泥熟料的质量。幅提高了硫酸浓度和水泥熟料的质量。幅提高了硫酸浓度和水泥熟料的质量。

【技术实现步骤摘要】
一种制硫酸联产水泥熟料的副产石膏处理方法及系统


[0001]本专利技术涉及工业石膏制硫酸联产水泥熟料
，具体地说，是涉及一种制硫酸联产水泥熟料的副产石膏处理方法及系统。

技术介绍

[0002]硫酸是一种重要的工业原料，可用于制造肥料、药物、炸药、颜料、洗涤剂、蓄电池等产品，同时也广泛用于净化石油、金属冶炼以及染料等工业中，用量巨大；水泥是一种大宗的基础原材料，用途广、用量大，所以两种产品都有非常好的销路。目前，以工业副产石膏制硫酸联产水泥熟料，是工业副产石膏资源循环利用、实现节能环保的主流方式，具有工业副产石膏处理量大、所产硫酸可在企业循环利用、水泥熟料在外部有较好的市场等优势。我国的硫资源严重缺乏，进口依赖在60％以上，所以大力推广工业副产石膏制硫酸联产水泥意义重大，这既是处理工业固废迫切性的环境保护需要，更是缓解我国硫资源紧张和石灰石资源保护的战略要求。目前，国家《水泥行业节能降碳技术清单》中已将工业副产石膏制硫酸联产水泥成套技术列为“低碳水泥技术”。而工业副产石膏制硫酸联产水泥熟料窑外分解新技术的成功应用，则为工业副产石膏的规模化、高值化处理利用提供了一条有效的途径，环保、经济和社会效益十分显著。
[0003]我国在20世纪90年代中后期共建成投产七套“四六”(4万吨硫酸、6万吨水泥)工程装置，均是以石膏为原料。据统计，七套装置均能达产达标，正常生产，生产技术是成熟可靠的，取得良好社会效益和经济效益，因此，“四六”工程总体是成功的。但在实际运行中仍然存在一些问题：(1)窑气中SO2浓度偏低，体积浓度一般仅在7～9％；(2)联产水泥的标号低，质量不易保证；(3)回转l利用率低，单位熟料热耗高达10600KJ/kg，且单位容积产量低；(4)回转窑热工制度难以稳定，因为分解带要求微还原气氛，而氧化带要求微氧化气氛，调节难度大，操作不易控制。
[0004]针对上述部分问题，专利技术人曾设计出了相应的解决方案，例如针对问题(1)～(3)，专利公告号：CN217636840U就记载了一种双系列悬浮预热器水泥熟料生产系统，其通过将单系列预热器改进为双系列预热器，并分别为窑列和炉列，使炉列和窑列气体分流，能够减少窑列废气量，从而相对提高了窑列烟气中SO2的浓度；采用管道式分解炉，利用窑尾上升管道加长，形成“鹅颈管”，并在管道式分解炉内部沿着底端到顶端方向设有多个缩口，能够使物料和烟气在分解炉内产生“喷腾效应”增加换热时间，确保石膏的分解，进而确保了水泥的质量；通过对回转窑系统的改进，则有效提高了回转窑的利用率。
[0005]虽然上述方案解决了部分技术问题，但首先其并不能解决问题(4)，对回转窑的调节操作仍然难以控制；其次，在实际应用中，烟气中SO2的浓度提高有限，最高仅能达到约12.5％；第三，分解炉内的分解温度较高，达1350～1450℃，能耗较高；第四，窑列预热器和炉列预热器中加入的生料，是石膏料与辅料的混合物，将生料经由窑列预热器和炉列预热器进行预热并进入分解炉后，由于1350～1450℃的高温以及辅料的存在，容易出现液相包裹的情况(即出现熔融现象)，导致分解炉内发生堵塞，影响了对石膏的窑外分解。
[0006]因此，有必要对此做出进一步的改进，以便更加有效地解决现有技术方案所存在的不足。

技术实现思路

[0007]针对上述现有技术的不足，本专利技术提供了一种制硫酸联产水泥熟料的副产石膏处理方法及系统。
[0008]为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案如下：
[0009]一种制硫酸联产水泥熟料的副产石膏处理方法，包括以下步骤：
[0010](1)对副产石膏进行预处理，获得石膏粉料，并储存备用；
[0011](2)制备粉料形式的辅料和催化剂，并储存备用；
[0012](3)采用多级炉列预热器对石膏粉料进行预热，使石膏粉料出来时温度至少达到750℃；
[0013](4)采用两级窑列预热器对辅料进行预热，使辅料出来时温度至少达到520℃；
[0014](5)将步骤(3)预热后的石膏粉料与催化剂混合，在分解炉内部的前端，于还原气氛和1000～1100℃的条件下，使石膏粉料分解，获得SO2气体与固态中间产物，其中，催化剂用于降低石膏粉料的分解临界温度；
[0015](6)对SO2气体与固态中间产物进行气固分离，其中，分离的SO2气体全部被送至分解炉内部的后端；分离的固态中间产物，经二次分料，部分被送至分解炉内部的后端与SO2气体混合，其余的固态中间产物返回分解炉内部的前端，与石膏粉料混合继续在还原气氛下分解；
[0016](7)被送至分解炉内部后端的SO2气体与部分固态中间产物，在弱氧化气氛和不超过1100℃的条件下，获得固相氧化钙和SO2气体；
[0017](8)将固相氧化钙和SO2气体与步骤(4)预热后的辅料混合并进行气固分离，固相氧化钙与辅料被送至回转窑系统中进行煅烧处理，最终获得水泥熟料，而SO2气体则送往制硫酸系统。
[0018]具体地，所述催化剂包括具有Mn离子的金属氧化物和具有Ba离子的金属氧化物，其中，具有Mn离子的金属氧化物占石膏粉料重量的0.4～0.6％，具有Ba离子的金属氧化物占石膏粉料重量的1～2％。
[0019]具体地，所述还原气氛中的还原气体为硫磺蒸汽与一氧化碳混合气体。
[0020]进一步地，所述步骤(6)中，将三分之一的固态中间产物送至分解炉内部的后端，剩余三分之二的固态中间产物返回分解炉内部的前端。
[0021]再进一步地，石膏粉料在分解炉中总的停留时间至少为60s。
[0022]更进一步地，所述步骤(3)中，分流部分石膏粉料到一个多级窑列预热器中进行预热，预热后进入到分解炉中。
[0023]基于上述处理方法，本专利技术还提供了对应的处理系统，包括：
[0024]副产石膏预处理系统，用于对副产石膏进行破碎、烘干和均化处理，获得石膏粉料并储存；
[0025]辅料及催化剂制备系统，用于制备粉料形式的辅料、催化剂，并储存；
[0026]多级炉列预热器，用于对石膏粉料进行预热；
[0027]两级窑列预热器，用于对辅料进行预热；
[0028]分解炉装置，用于对预热后的石膏粉料进行分解处理，获得固相氧化钙和SO2气体；所述分解炉装置包括依次连接的分解炉前端还原分解段、悬浮分离筒和分解炉后端氧化段，以及设置在悬浮分离筒上的分料器，其中，分解炉前端还原分解段内设置有燃烧区；所述分料器用于对固态中间产物进行二次分料，并分别送至分解炉前端还原分解段和分解炉后端氧化段；
[0029]混合分离室，用于混合固相氧化钙、SO2气体、辅料并进行气固分离；分离的SO2气体经由窑列预热器排出，并同时为窑列预热器提供热源；
[0030]还原气体制备系统，用于制备硫磺蒸汽，并从分解炉中的燃烧区喷入；
[0031]煅烧炉，用于向多级炉列预热器提供热源；
[0032]回转窑系统，用于向分解炉装置内提供窑气，并对来自混合分离室的固相氧化钙本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种制硫酸联产水泥熟料的副产石膏处理方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)对副产石膏进行预处理，获得石膏粉料，并储存备用；(2)制备粉料形式的辅料和催化剂，并储存备用；(3)采用多级炉列预热器对石膏粉料进行预热，使石膏粉料出来时温度至少达到750℃；(4)采用两级窑列预热器对辅料进行预热，使辅料出来时温度至少达到520℃；(5)将步骤(3)预热后的石膏粉料与催化剂混合，在分解炉内部的前端，于还原气氛和1000～1100℃的条件下，使石膏粉料分解，获得SO2气体与固态中间产物，其中，催化剂用于降低石膏粉料的分解临界温度；(6)对SO2气体与固态中间产物进行气固分离，其中，分离的SO2气体全部被送至分解炉内部的后端；分离的固态中间产物，经二次分料，部分被送至分解炉内部的后端与SO2气体混合，其余的固态中间产物返回分解炉内部的前端，与石膏粉料混合继续在还原气氛下分解；(7)被送至分解炉内部后端的SO2气体与部分固态中间产物，在弱氧化气氛和不超过1100℃的条件下，获得固相氧化钙和SO2气体；(8)将固相氧化钙和SO2气体与步骤(4)预热后的辅料混合并进行气固分离，固相氧化钙与辅料被送至回转窑系统中进行煅烧处理，最终获得水泥熟料，而SO2气体则送往制硫酸系统。2.根据权利要求1所述的一种制硫酸联产水泥熟料的副产石膏处理方法，其特征在于，所述催化剂包括具有Mn离子的金属氧化物和具有Ba离子的金属氧化物，其中，具有Mn离子的金属氧化物占石膏粉料重量的0.4～0.6％，具有Ba离子的金属氧化物占石膏粉料重量的1～2％。3.根据权利要求1或2所述的一种制硫酸联产水泥熟料的副产石膏处理方法，其特征在于，所述还原气氛中的还原气体为硫磺蒸汽与一氧化碳混合气体。4.根据权利要求3所述的一种制硫酸联产水泥熟料的副产石膏处理方法，其特征在于，所述步骤(6)中，将三分之一的固态中间产物送至分解炉内部的后端，剩余三分之二的固态中间产物返回分解炉内部的前端。5.根据权利要求4所述的一种制硫酸联产水泥熟料的副产石膏处理方法，其特...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄开华，黄鹂，何雪梅，
申请(专利权)人：成都金长岷环保科技有限公司，
类型：发明
国别省市：