專利名稱：磷石膏制水泥和硫酸的生產工藝的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及化工、建材生產和環(huán)保領域。
磷石膏是化工生產磷銨的廢料，其處理不當對環(huán)境影響很大。國際上大部分采取掩埋方式。我國因硫資源缺乏，正在大力開發(fā)磷石膏聯(lián)產水泥工藝。按照這種工藝，生產磷胺產生的廢料磷石膏用來產水泥和硫酸，硫酸又用來生產磷胺，反復循環(huán)，幾乎沒有廢料。磷石膏聯(lián)產水泥和硫酸這一課題，在應用基礎理論研究方面做了大量的工作，目前，國內也已經(jīng)投產了幾條生產線。由于這項技術本身的復雜性，在生產實際的推廣應用上還存在大量的問題。我國應用磷石膏分解聯(lián)產水泥和硫酸這項技術起步較晚，目前全部采用粉狀物料直接進入普通中空回轉窯的生產流程。從生產現(xiàn)狀來看，均不是很理想，主要反映在以下幾個方面1.水泥熟料的質量差，難以達到425#水泥的標準；2.SO2濃度低，而且波動大，影響了制酸部分的正常運轉；3.生產過程不穩(wěn)定，易出現(xiàn)液相和結圈，難以保證連續(xù)生產；4.熱耗高，動力消耗大，經(jīng)濟效益差；5.難以實現(xiàn)大型化生產。
分析以上幾方面問題，其主要原因就在于磷石膏的脫硫率低，而脫硫率的高低主要取決于磷石膏分解反應條件的控制。若要解決磷石膏綜合利用的工業(yè)化問題，最關鍵的一步就是要保證磷石膏的分解反應條件，提高磷石膏的脫硫率。而現(xiàn)中空回轉窯流程，窯內氣氛難以控制，容易產生窯中氧含量偏高等問題，會使原料中加入的炭部分地與氧發(fā)生燃燒反應，造成磷石膏分解反應所需的碳不足，分解率和脫硫率必然降低。另外中空回轉窯因其熱耗高，在我國建材行業(yè)已屬淘汰工藝。
從國外情況來看，早在1916年，國外就有利用中空回轉窯生產水泥和硫酸的實例，即Miller-Kilhne工藝。其特點是將物料成球之后，直接加入回轉窯煅燒，日產酸可達40-300噸。這種方法，熱耗相對較高，因此這種工藝現(xiàn)已基本處于淘汰狀態(tài)。本世紀六十年代，隨著水泥干法生產工藝技術的發(fā)展，國際上普遍采用低熱耗的窯尾預熱技術和低耗高效的窯外分解技術生產普通水泥。在此背景下，奧地利的林茨公司開發(fā)研制出OSW-Krupp工藝，其特點是采用Krupp立筒預熱器作為熱交換裝置，原料不成球，磷石膏經(jīng)一次烘干后即與輔助原料混合，然后進入立筒預熱器預熱，與原有工藝相比，可降低熱耗，但由于生產控制困難，氣體中SO2含量不穩(wěn)定等原因，發(fā)展緩慢。近年來，由于流態(tài)化技術和水泥窯外分解技術的啟發(fā)以及對磷石膏分解規(guī)律的進一步認識，國內外對磷石膏流化床分解新技術、新工藝產生了濃厚的興趣，作了大量的工作，但還無成熟工藝應用于生產實際。
根據(jù)文件檢索，與本發(fā)明最接近的是美國專利US4608238(1986年)和美國專利US4503018(1985年)，前者是將磷石膏成球后送入爐柵(grate)煅燒，并在氧化區(qū)采用電爐加熱脫硫來生產硫酸和水泥。該種工藝因對材料要求高，且電耗高而不適合我國國情。后者是利用爐柵煅燒石灰和硫酸的生產工藝。
本發(fā)明的目的是提出一種用磷石膏聯(lián)合生產水泥和硫酸的新工藝，將磷石膏成球中空窯煅燒工藝、立筒預熱器窯工藝和窯外分解窯工藝的優(yōu)點結合在一起，能夠象成球煅燒工藝那樣易于控制，又象立筒預熱器窯工藝那樣具有較低的熱耗和象水泥窯外分解工藝那樣低熱耗高效率，實現(xiàn)用磷石膏煅燒水泥聯(lián)產硫酸。
本發(fā)明提出了適合國內具體情況的磷石膏聯(lián)產水泥和硫酸新工藝(見附圖
)，附圖中1、2、3分別是幾種配料料倉，4是磷石膏料倉，5是磨機，6是磷石膏烘干機，7是烘干后的磷石膏料倉，8是配料和磷石膏混合料倉，9是成球系統(tǒng)，10是本發(fā)明特意增加的料球烘干預熱機，11是回轉窯，12是冷卻機，13是水泥粉磨系統(tǒng)，14是硫酸制備系統(tǒng)。本發(fā)明的關鍵是把磷石膏和配料混合后經(jīng)過成球系統(tǒng)成球，再進入料球烘干預熱機，并讓回轉窯的高溫廢氣進入烘干預熱機，使料球被烘干預熱，部分或全部磷石膏分解，出烘干預熱機的廢氣溫度降低，然后再送去制酸。這種工藝過程與不成球工藝相比，可保證分解反應所需的焦炭不被燒掉，使磷石膏的脫硫率提高10％，特別是在氧化氣氛下效果更明顯。與原有成球工藝相比，可充分利用窯尾廢氣余熱，降低熱耗400kcal/kg-cl，達到預熱器窯的熱耗水平。與直接用粉料的中空回轉窯流程相比，則既可提高磷石膏的脫硫率，改善水泥熟料的產、質量，又可降低熱耗，增加了氣體中SO2的濃度。與立筒預熱器流程相比，回轉窯的氣氛控制要求降低，生產過程易于穩(wěn)定，產品質量較高，可以大幅度的提高經(jīng)濟效益，并且可以實現(xiàn)生產大型化。采用此工藝方法，對現(xiàn)有工藝進行技術改造容易，只需增加一套成球設備和烘干預熱設備。
本發(fā)明的料球烘干預熱機，可以是回轉篦式，振動篦式，推動篦式和回轉窯等形式。
本發(fā)明的料球烘干預熱機，可以在料球中加適當?shù)娜剂希沟昧锨蛑械牧资嗄茉诤娓深A熱機中部分或全部分解，或在烘干預熱機中增加燃燒器，補充燃燒燃料以提高溫度使磷石膏部分或全部分解，達到類似水泥窯外分解工藝中預熱分解系統(tǒng)的效果。
本發(fā)明提出的料球烘干預熱機的出料溫度在200-1300℃，入料溫度為常溫。
本發(fā)明工藝實施例一采用一段或單室篦式烘干機作為烘干預熱機，使料球溫度達到400-800℃，料球在烘干預熱機中不反應，可以達到立筒預熱器窯的水平。
本發(fā)明工藝實施例二采用二段或多室篦式烘干機作為烘干預熱機，使料球溫度達到600-1000℃，料球在烘干預熱機中部分反應，可以達到普通水泥五級預熱器窯的水平。
本發(fā)明工藝實施例三采用多段或多室篦式烘干機作為烘干預熱機，通過配燃料進入料球，或者外加燃燒器，使料球溫度達到1000-1300℃，料球在烘干預熱機中大部分或全部反應，可以達到預分解窯的水平。
權利要求
1.一種利用磷石膏制水泥和硫酸的生產工藝，將生產磷胺產生的廢料磷石膏用來產水泥和硫酸，硫酸又用來生產磷胺，反復循環(huán)，幾乎沒有廢料，具體工藝是將磷石膏磨碎并烘干，再把配料和磷石膏混合后經(jīng)過成球系統(tǒng)成球，再進入料球烘干預熱機，此時把回轉窯的高溫廢氣引入烘干預熱機，使料球烘干預熱和磷石膏部分或全部分解，使廢氣溫度降低，然后再送去制酸，其特征是配料和磷石膏混合后經(jīng)過成球系統(tǒng)成球，再進入料球烘干預熱機，使料球烘干預熱和分解。
2.由權利要求1所述的利用磷石膏制水泥和硫酸的生產工藝，其特征是工藝中所需的料球烘干預熱機，可以是回轉篦式、振動篦式、推動篦式和回轉窯等形式。
3.由權利要求1所述的利用磷石膏制水泥和硫酸的生產工藝，其特征是可以在料球中加適當?shù)娜剂希蛟诤娓深A熱機中增加燃燒器補充燃燒燃料以提高溫度。
4.由權利要求1所述的利用磷石膏制水泥和硫酸的生產工藝，其特征是料球烘干預熱機的出料溫度在200-1300℃，入料溫度為常溫。
全文摘要
本發(fā)明是一種新型的用磷石膏制作水泥和硫酸的生產工藝，將磷石膏成球中空窯煅燒工藝和立筒預熱器窯及窯外分解窯的優(yōu)點結合起來，在工藝中增加了成球系統(tǒng)和料球烘干機。該新工藝可使磷石膏的脫硫率增加10％，降低熱耗400kcal/kg-cl，而且回轉窯的氣氛控制要求低，生產過程穩(wěn)定，產品質量高，可以實現(xiàn)大規(guī)模生產。該工藝并可通過對現(xiàn)有工藝略加改造后實現(xiàn)。
文檔編號C04B11/26GK1161943SQ9611687
公開日1997年10月15日 申請日期1996年4月5日 優(yōu)先權日1996年4月5日
發(fā)明者張薇, 簡淼夫 申請人:南京化工大學