專利名稱：以懸浮態(tài)分解磷石膏制備硫酸聯(lián)產(chǎn)石灰的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于化工技術(shù)領(lǐng)域，具體地說是涉及一種磷石膏分解方法。
背景技術(shù)：
磷石膏是濕法磷酸生產(chǎn)時(shí)產(chǎn)生的固體工業(yè)廢渣，每生產(chǎn)1叱磷酸約產(chǎn)
生4 5叱磷石膏。2004年世界璘石膏排放量達(dá)2.95億噸。目前，我國(guó)磷石 膏年排放量約5000萬噸。磷復(fù)肥工業(yè)的迅速發(fā)展必然帶來磷石膏廢渣的處 理和硫酸需求量增加兩大問題。磷石膏中的CaS04 .21120含量一般高達(dá)90% 以上，是一種重要的再生資源，但磷石膏中含有磷、氟及有機(jī)物等諸多有 害雜質(zhì)，使其不能直接利用。目前全世界對(duì)磷石膏的平均利用率只達(dá)到4 5%，其中利用較好的是日本，其次是英國(guó)和德國(guó)，這些國(guó)家由于天然石膏 資源匱乏，因此主要是將磷石膏經(jīng)復(fù)雜的去雜工藝處理用于替代天然石膏 作水泥緩凝劑和石膏墻體材料。在中國(guó)利用率不到10%，已成為污染環(huán)境 的公害。同時(shí)，我國(guó)硫資源匱乏，磷復(fù)肥企業(yè)原料硫酸(約占我國(guó)硫酸總 耗量70%)的生產(chǎn)用硫磺主要依靠進(jìn)口。近年，由于中國(guó)大量采用碗^黃制 酸工藝(中國(guó)對(duì)進(jìn)口硫磺的依存度已超過50%)和全球原油價(jià)格的不斷上 升，造成進(jìn)口硫石黃價(jià)格的不斷上漲，進(jìn)口疏磺到岸價(jià)2003年為40~50美元 /噸，2007年已持續(xù)上漲到200-220美元/噸。2006年我國(guó)年進(jìn)口碌J黃已接 近900萬噸(碌4制酸約占全國(guó)硫酸總產(chǎn)量的45%)。
目前，國(guó)內(nèi)外均將獲得經(jīng)濟(jì)有效的磷石膏分解制取硫酸聯(lián)產(chǎn)水泥，作 為最大量資源化利用磷石膏的有效途徑。利用高濃磷復(fù)肥企業(yè)排放的廢渣 磷石膏制造硫酸并聯(lián)產(chǎn)水泥(或熟料)，硫酸返回用于生產(chǎn)磷酸，整個(gè)生產(chǎn) 過程無廢物排出，資源在生產(chǎn)過程中得到高效循環(huán)利用，形成一個(gè)循環(huán)產(chǎn) 業(yè)鏈，既有效地解決了磷酸生產(chǎn)廢渣磷石膏堆放占地、污染環(huán)境、制約磷 復(fù)肥工業(yè)發(fā)展的難題，又開辟了硫酸和水泥生產(chǎn)的新原料途徑。因此，磷 肥、硫酸、水泥聯(lián)產(chǎn)是一條很好的循環(huán)經(jīng)濟(jì)鏈。但現(xiàn)有的工藝技術(shù)是通過 磷石膏與粘土、鐵粉、焦碳配料制備生料經(jīng)煅燒得到水泥熟料，由于磷石 膏分解與水泥熟料燒成放在回轉(zhuǎn)窯一個(gè)裝置內(nèi)完成，該系統(tǒng)主要存在以下 技術(shù)問題(l)磷石膏分解溫度高(1100。C-1200°C)，分解時(shí)間長(zhǎng)，而水泥 熟料燒成在1250。C-1280。C即開始出現(xiàn)液相。因此，在磷石膏尚未完全分解 時(shí)，窯內(nèi)已開始出現(xiàn)液相，包裹磷石膏、阻止其分解；(2)煤的充分燃燒 和優(yōu)質(zhì)熟料的形成，均需氧化氣氛，而磷石膏分解又需還原氣氛，這是一 對(duì)難以調(diào)和的矛盾，生產(chǎn)控制難度大，熟料質(zhì)量差且波動(dòng)大。(3)水泥燒成溫度高(145(TC)，所需氣體量大，結(jié)果尾氣中S02濃度低，加之尾氣中 粉塵含量高，因此使得硫酸生產(chǎn)、凈化、干燥、轉(zhuǎn)化、吸收等制酸工藝過 程復(fù)雜，設(shè)備投資大。因此，現(xiàn)有的存在投資大、產(chǎn)品質(zhì)量差，生產(chǎn)規(guī)模 小，難以推廣的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是克服上述缺點(diǎn)而提供的一種磷石膏分解時(shí)間短、分解
效率高、S02濃度高，節(jié)能降耗的以懸浮態(tài)分解磷石膏制備硫酸聯(lián)產(chǎn)石灰的方法。
本發(fā)明的以懸浮態(tài)分解磷石膏制備硫酸聯(lián)產(chǎn)石灰的方法，包括以下步
驟
a) 破碎烘干磷石膏原料經(jīng)皮帶輸送機(jī)送入錘式破碎機(jī)破碎，氣體冷 卻器中的熱氣體(150~250°C )經(jīng)過管道通入錘式破碎機(jī)內(nèi)烘干物料；破碎 好的原料入干粉倉(cāng)；干粉倉(cāng)下料經(jīng)過計(jì)量秤與回轉(zhuǎn)下料器入磷石膏分解爐 上部管道；
b) 懸浮態(tài)分解分解爐上部管道中熱氣流(850~1200°C, -0.8KPa)與 磷石膏氣一 固兩相換熱，磷石膏隨熱氣流經(jīng)分解爐上部管道入旋流料氣分 離器(1100~900°C, -0.8KPa)，旋流料氣分離器分離出的物料經(jīng)過旋流料氣 分離器下部的鎖風(fēng)喂料器B入爐體底部(900°C， -0.4 KPa)循環(huán)分解；分 解爐底部的流化風(fēng)機(jī)產(chǎn)生流態(tài)化分解效應(yīng)，分解爐中部的縮口產(chǎn)生噴騰分 解效應(yīng)；旋流料氣分離器分離出的高濃度SO2與石灰隨熱氣流(850。C, -1.8 KPa)帶入上部的進(jìn)行旋風(fēng)分離；
c) 旋風(fēng)分離來自旋流料氣分離器出口的含有石灰及高濃度S02高效 氣體隨熱氣流(85(TC, -1.8 KPa)進(jìn)入旋風(fēng)分離器B，高速旋流將石灰顆 粒與氣體S02高效高效分離，分離出的石灰經(jīng)鎖風(fēng)喂料機(jī)A、旋風(fēng)冷卻器 冷卻后進(jìn)入石灰?guī)?；高濃度S02高效氣體與部分石灰隨熱氣流(750。C，-3.0 KPa)經(jīng)上升管道入旋風(fēng)分離器A氣一固分離，旋風(fēng)分離器A(8)高速旋 流將石灰顆粒與氣體S02高效分離，分離的石灰經(jīng)鎖風(fēng)喂料機(jī)C (9)、旋 風(fēng)冷卻器冷卻后進(jìn)入石灰?guī)?；S02高效氣體隨熱氣體(420°C， -4.5 KPa) 經(jīng)過冷卻器冷卻至制硫酸系統(tǒng)；旋風(fēng)冷卻器中的冷卻熱風(fēng)(400—450。C) 入分解爐底部作為燃料的助燃空氣。
上述的以懸浮態(tài)分解磷石膏制備硫酸聯(lián)產(chǎn)石灰的方法，其中錘式破 碎機(jī)中烘干廢氣經(jīng)收塵器收塵達(dá)標(biāo)后排入大氣。
本發(fā)明的方法與現(xiàn)有技術(shù)相比，由以上技術(shù)可知，第一步破碎烘干 原料被充分破碎烘干，余熱得到充分利用，物料的破碎有利于物料在燒成 過程中的氣一固兩相的熱量傳遞，加速物料的分解效率，為整個(gè)系統(tǒng)節(jié)約 燃料消耗，提高反應(yīng)速率提供保證。第二步懸浮態(tài)分解；物料在分解爐底 部形成流態(tài)化高溫分解，在分解爐中部經(jīng)縮口產(chǎn)生噴騰分解，加快換熱速率與分解速率；在旋流料氣分離器中，物料在高速渦旋熱氣流中預(yù)熱并氣 _固分離，物料經(jīng)過鎖風(fēng)喂料器再入分解爐底部，形成一種高效的循環(huán)分
解系統(tǒng)。第三步旋風(fēng)分離的優(yōu)點(diǎn)；兩級(jí)旋風(fēng)分離器在渦旋氣流的作用下，
使S02與石灰顆粒氣一固兩相充分分離，提高分離效率，小部分未分解的
磷石膏在懸浮狀態(tài)下，保證充分分解，提高分解效率，石灰?guī)炫c至硫酸系 統(tǒng)的兩處冷卻風(fēng)機(jī)的余熱得到充分利用，起到節(jié)能作用。實(shí)現(xiàn)了磷石膏高 效破碎烘干，懸浮態(tài)快速分解、氣一固兩項(xiàng)高效分離。從而實(shí)現(xiàn)了高濃度
S02和高品質(zhì)石灰的生產(chǎn)。將磷石膏分解獨(dú)立分解，分解排放出高濃度的
S02氣體可制成硫酸，用于磷酸生產(chǎn)或其它用途，從而循環(huán)利用節(jié)約硫資源； 分解排出的石灰既可直接作建筑材料，又可經(jīng)熱態(tài)配料，利用回轉(zhuǎn)窯煅燒 成水泥熟料，達(dá)到提高磷石膏分解效率，降低分解能耗的目的。


附圖為本發(fā)明工藝流程圖。 圖中標(biāo)記
1、皮帶輸送機(jī)；2、錘式破碎機(jī)；3、收塵器；4、干粉倉(cāng)；5、計(jì)量秤； 6、回轉(zhuǎn)下料器；7、冷卻器；8、旋風(fēng)分離器A; 9、鎖風(fēng)喂料機(jī)C; 10、旋 風(fēng)分離器B; 11、鎖風(fēng)喂料機(jī)A; 12、旋風(fēng)冷卻器；13、石灰?guī)欤?4、旋流 料氣分離器；15、鎖風(fēng)喂料器B; 16、分解爐；17、流化風(fēng)機(jī)。
具體實(shí)施例方式
參見附圖，以懸浮態(tài)分解磷石膏制備硫酸聯(lián)產(chǎn)石灰的方法，包括以下 步驟
a) 破碎烘干磷石膏原料經(jīng)皮帶輸送機(jī)1送入錘式破碎機(jī)2破碎，氣 體冷卻器7中的熱氣體(150~250°C )經(jīng)過管道通入錘式破碎機(jī)2內(nèi)烘干物 料，使余熱得到充分利用；破碎好的原料入干粉倉(cāng)4，錘式破碎機(jī)2中烘干 廢氣經(jīng)收塵器3收塵達(dá)標(biāo)后排入大氣；干粉倉(cāng)下料經(jīng)過計(jì)量秤5與回轉(zhuǎn)下 料器6入磷石膏分解爐16上部管道；
破碎烘干的特點(diǎn)原料被充分破碎烘干，余熱得到充分利用，物料的 破碎有利于物料在燒成過程中的氣一 固兩相的熱量傳遞，加速物料的分解 效率，為整個(gè)系統(tǒng)節(jié)約燃料消耗，提高反應(yīng)速率提供保證。
b) 懸浮態(tài)分解分解爐16上部管道中熱氣流(850~1200°C, -0.8KPa) 與磷石膏氣一固兩相換熱，磷石膏隨熱氣流經(jīng)分解爐16上部管道入旋流料 氣分離器14 (1100~900°C, -0.8KPa),旋流料氣分離器14分離出的物料經(jīng) 過旋流料氣分離器14下部的鎖風(fēng)喂料器B15入爐體底部(900°C, -0.4 KPa) 循環(huán)分解；分解爐底部的流化風(fēng)機(jī)17產(chǎn)生流態(tài)化分解效應(yīng)，分解爐中部的 縮口產(chǎn)生噴騰分解效應(yīng)；旋流料氣分離器14分離出的高濃度S02與石灰隨 熱氣流(850°C， -1.8KPa)帶入上部的進(jìn)行旋風(fēng)分離；懸浮態(tài)分解的特點(diǎn)物料在分解爐底部形成流態(tài)化高溫分解，在分解 爐中部經(jīng)縮口產(chǎn)生噴騰分解，加快換熱速率與分解速率；在旋流料氣分離 器中，物料在高速渦旋熱氣流中預(yù)熱并氣一固分離，物料經(jīng)過鎖風(fēng)喂料器 再入分解爐底部，形成一種高效的循環(huán)分解系統(tǒng)。
c )旋風(fēng)分離來自旋流料氣分離器14出口的含有石灰及高濃度S02高 效氣體隨熱氣流(850°C, -1.8 KPa)進(jìn)入旋風(fēng)分離器BIO,高速旋流將石 灰顆粒與氣體S02高效高效分離，分離出的石灰經(jīng)鎖風(fēng)喂料機(jī)All、旋風(fēng) 冷卻器12冷卻后進(jìn)入石灰?guī)?3;高濃度S02高效氣體與部分石灰隨熱氣 流(750。C, -3.0KPa)經(jīng)上升管道入旋風(fēng)分離器A8氣一固分離，旋風(fēng)分離 器A8高速旋流將石灰顆粒與氣體S02高效分離，分離的石灰經(jīng)鎖風(fēng)喂料 機(jī)C9、旋風(fēng)冷卻器12冷卻后進(jìn)入石灰?guī)?3; S02高效氣體隨熱氣體(420 °C， -4.5 KPa)經(jīng)過冷卻器7冷卻至制硫酸系統(tǒng)；旋風(fēng)冷卻器12中的冷卻 熱風(fēng)(400—45(TC)入分解爐底部作為燃料的助燃空氣，充分利用余熱。
旋風(fēng)分離的優(yōu)點(diǎn)；兩級(jí)旋風(fēng)分離器在渦旋氣流的作用下，使S02與石 灰顆粒氣一固兩相充分分離，提高分離效率，小部分未分解的磷石膏在懸 浮狀態(tài)下，保證充分分解，提高分解效率，石灰?guī)炫c至硫酸系統(tǒng)的兩處冷 卻風(fēng)機(jī)的余熱得到充分利用，起到節(jié)能作用。
以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并非對(duì)本發(fā)明作任何形式 上的限制，任何未脫離本發(fā)明技術(shù)方案內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以 上實(shí)施例所作的任何簡(jiǎn)單修改、等同變化與修飾，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方 案的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1、一種以懸浮態(tài)分解磷石膏制備硫酸聯(lián)產(chǎn)石灰的方法，包括以下步驟a)破碎烘干磷石膏原料經(jīng)皮帶輸送機(jī)(1)送入錘式破碎機(jī)(2)破碎，氣體冷卻器(7)中150～250℃的熱氣體經(jīng)過管道通入錘式破碎機(jī)(2)內(nèi)烘干物料；破碎好的原料入干粉倉(cāng)(4)；干粉倉(cāng)下料經(jīng)過計(jì)量秤(5)與回轉(zhuǎn)下料器(6)入磷石膏分解爐(16)上部管道；b)懸浮態(tài)分解分解爐(16)上部管道中850～1200℃、-0.8KPa熱氣流與磷石膏氣-固兩相換熱，磷石膏隨熱氣流經(jīng)分解爐(16)上部管道入旋流料氣分離器(14)，旋流料氣分離器(14)分離出的物料經(jīng)過旋流料氣分離器(14)下部的鎖風(fēng)喂料器B(15)入爐體底部循環(huán)分解；分解爐底部的流化風(fēng)機(jī)(17)產(chǎn)生流態(tài)化分解效應(yīng)，分解爐中部的縮口產(chǎn)生噴騰分解效應(yīng)；旋流料氣分離器(14)分離出的高濃度SO2與石灰隨850℃、-1.8KPa的熱氣流帶入上部的進(jìn)行旋風(fēng)分離；c)旋風(fēng)分離來自旋流料氣分離器(14)出口的含有石灰及高濃度SO2高效氣體隨850℃、-1.8KPa的熱氣流進(jìn)入旋風(fēng)分離器B(10)，高速旋流將石灰顆粒與氣體SO2高效高效分離，分離出的石灰經(jīng)鎖風(fēng)喂料機(jī)A(11)、旋風(fēng)冷卻器(12)冷卻后進(jìn)入石灰?guī)?13)；高濃度SO2高效氣體與部分石灰隨750℃，-3.0KPa熱氣流經(jīng)上升管道入旋風(fēng)分離器A(8)氣-固分離，旋風(fēng)分離器A(8)高速旋流將石灰顆粒與氣體SO2高效分離，分離的石灰經(jīng)鎖風(fēng)喂料機(jī)C(9)、旋風(fēng)冷卻器(12)冷卻后進(jìn)入石灰?guī)?13)；SO2高效氣體隨420℃，-4.5KPa的熱氣體經(jīng)過冷卻器(7)冷卻至制硫酸系統(tǒng)；旋風(fēng)冷卻器(12)中的400-450℃冷卻熱風(fēng)入分解爐底部作為燃料的助燃空氣。
2、 如權(quán)利要求1所述的以懸浮態(tài)分解磷石膏制備硫酸聯(lián)產(chǎn)石灰的方法， 其特征在于錘式破碎機(jī)(2)中烘千廢氣經(jīng)收塵器(3)收塵達(dá)標(biāo)后排入 大氣。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種以懸浮態(tài)分解磷石膏制備硫酸聯(lián)產(chǎn)石灰的方法，包括以下步驟a)破碎烘干；b)懸浮態(tài)分解分解爐(16)上部管道中850～1200℃、-0.8KPa熱氣流與磷石膏氣-固兩相換熱，磷石膏隨熱氣流經(jīng)分解爐(16)上部管道入旋流料氣分離器(14)，旋流料氣分離器(14)分離出的物料經(jīng)過旋流料氣分離器(14)下部的鎖風(fēng)喂料器B(15)入爐體底部循環(huán)分解；分解爐底部的流化風(fēng)機(jī)(17)產(chǎn)生流態(tài)化分解效應(yīng)，分解爐中部的縮口產(chǎn)生噴騰分解效應(yīng)；旋流料氣分離器(14)分離出的高濃度SO₂與石灰隨850℃、-1.8KPa的熱氣流帶入上部進(jìn)行旋風(fēng)分離；c)旋風(fēng)分離。本方法具有磷石膏分解時(shí)間短、分解效率高、SO₂濃度高，節(jié)能降耗的特點(diǎn)。
文檔編號(hào)C01F11/00GK101318632SQ20081006883
公開日2008年12月10日 申請(qǐng)日期2008年7月22日 優(yōu)先權(quán)日2008年7月22日
發(fā)明者周明凱, 張兆林, 李北星, 李福洲, 楊三可, 楊麗萍, 柳玉松, 王景峰, 宏 胡, 田 解 申請(qǐng)人:甕福(集團(tuán))有限責(zé)任公司;武漢理工大學(xué)