專利名稱：一種化學(xué)石膏低溫轉(zhuǎn)化制粒狀硫酸銨和碳酸鈣的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于磷化工領(lǐng)域，具體的說，涉及一種大顆粒硫酸銨的制備方法。
背景技術(shù)：
化學(xué)石膏主要包括磷石膏、煙氣脫硫FGD石膏、氟石膏、檸檬酸石膏、硼石膏、鈦石骨和芒硝石骨等。磷石膏是硫酸分解磷礦石萃取濕法磷酸的副產(chǎn)物，每生產(chǎn)ItP2O5就要產(chǎn)生磷石膏4. 5 5. 5t，顏色呈灰色或微黃色，pH值在2 4之間，主要化學(xué)成分為二水硫酸鈣(CaSO4. 2H20)，含有少量的氟化合物、酸不溶物、磷酸殘液等；目前，全世界每年排放的磷石膏達(dá)I. 5億t以上；國內(nèi)每年磷石膏排放量接近5000萬t,與天然石膏年開采量相當(dāng)。磷 石膏的堆存不僅占用大量土地，而且容易對(duì)地表(下)水體、土壤、植被、大氣環(huán)境造成二次污染，巨額的磷石膏堆場的投資和運(yùn)行費(fèi)用，與日俱增的環(huán)保壓力，嚴(yán)重制約原本利潤就很薄的磷復(fù)肥生產(chǎn)企業(yè)的生存和發(fā)展。煙氣脫硫(FGD)石膏是發(fā)電廠、煉油廠、鋼鐵廠等采用的石灰石清除煙氣中的SO2后產(chǎn)生的廢渣，石灰石-石膏濕法脫硫是主要方法之一，其中含有大量的CaSO4. 2H20，故稱為FGD石膏。隨著電力、煉油、冶金行業(yè)的環(huán)保治理，采用煙氣濕法脫硫副產(chǎn)脫硫石膏，其品位較高、有害雜質(zhì)少，地區(qū)分布較均勻，年產(chǎn)生量超過1000萬t，較磷石膏有價(jià)格和品質(zhì)優(yōu)勢。氟石膏是以螢石和硫酸為原料生產(chǎn)氫氟酸的過程中產(chǎn)生的一種石膏廢渣，每生產(chǎn)I噸氫氟酸約有3. 6t無水氟石膏殘?jiān)?。殘?jiān)泻幸欢康臍堄嗔蛩岷蜌浞?，另外殘?jiān)欧帕看?，?duì)環(huán)境污染嚴(yán)重。目前，化學(xué)石膏主要采取堆存方式處置，其綜合利用率僅有10%左右。硫酸銨作為一種使用歷史悠久的含硫氮肥，外觀為白色或帶淡黃色的斜方菱形細(xì)晶粒，因而單一的硫酸銨很難造粒，隨著市場經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，大型農(nóng)業(yè)機(jī)械化發(fā)展越來越快，目前的晶體形狀無法滿足農(nóng)業(yè)機(jī)械化施肥要求。目前硫酸銨的造粒主要是機(jī)械擠壓造粒，或是晶狀硫酸銨與尿素混和熔融造粒，其中擠壓造粒產(chǎn)品強(qiáng)度差，養(yǎng)分流失多。熔融造粒能耗高，利潤空間低。

發(fā)明內(nèi)容
為解決以上技術(shù)問題，本發(fā)明的目的在于提供一種以化學(xué)石膏為原料同時(shí)制造粒狀硫酸銨和碳酸鈣的工藝，解決化學(xué)石膏的環(huán)境污染及硫酸銨的生產(chǎn)成本問題。本發(fā)明目的是這樣實(shí)現(xiàn)的一種化學(xué)石膏低溫轉(zhuǎn)化制粒狀硫酸銨和碳酸鈣的方法，其特征在于按如下步驟進(jìn)行⑴先對(duì)磷石骨、煙氣脫硫FGD石骨、氟石骨、朽1檬酸石骨、硼石骨、鈦石骨和芒硝石膏七種化學(xué)石膏進(jìn)行預(yù)處理，用70 90°C熱水洗滌去除其中的水溶性磷、三氧化硫以及鉀、鈉、鎂、鋁的可溶性鹽；返回磷酸、磷銨生產(chǎn)系統(tǒng)中，作為工藝水循環(huán)復(fù)用，或送污水處理廠處理后達(dá)標(biāo)排放。⑵利用通過預(yù)處理后的化學(xué)石膏制取硫酸銨溶液副產(chǎn)符合硅酸鹽水泥生產(chǎn)要求的碳酸鈣原料；(2. I)將來至(I)的化學(xué)石膏加水進(jìn)行再漿，并用氨氣調(diào)節(jié)溶液pH值在8 10之間，保持在45 50°C的溫度下，進(jìn)行通入二氧化碳?xì)怏w使之進(jìn)行復(fù)分解反應(yīng)，生成碳酸鈣結(jié)晶和硫酸銨溶液；采用陶瓷過濾機(jī)或臥式離心機(jī)分離碳酸鈣結(jié)晶和其他固體雜質(zhì)，經(jīng)干燥后得到合格的用于生產(chǎn)硅酸鹽水泥的石灰石原料；濾液為含硫酸銨和碳酸氫銨的混合溶液；(2. 2)加入濃硫酸和磷酸中和步驟(2. I)所得濾液中過量的碳酸氫銨，使其全部碳酸氫銨轉(zhuǎn)化成硫酸銨溶液或磷銨溶液；采用多效強(qiáng)制真空濃縮器將硫酸銨溶液蒸發(fā)濃縮，得到硫酸銨含量為70 90%硫酸銨料漿；(3)用濃縮得到的硫酸銨料漿進(jìn)行造粒；(3. I)將上述步驟(2. 2)獲得的高溫硫酸銨料漿經(jīng)噴嘴加壓霧化后連同造粒粘接劑噴到造粒干燥機(jī)料床或料幕上，粘布或粘結(jié)成粒，形成粒狀硫酸銨；(3. 2)造粒干燥機(jī)的尾氣由尾氣風(fēng)機(jī)抽走，經(jīng)旋風(fēng)除塵，收集的粉塵經(jīng)反料皮帶運(yùn)輸機(jī)返回造粒機(jī)，尾氣經(jīng)除塵后排空；(3. 3)造粒干燥機(jī)出來的物料進(jìn)入篩分機(jī)，篩分得到I 4mm顆粒即制得粒狀硫酸銨，冷卻后作為成品去包裝，大于4_的顆粒經(jīng)破碎后與小于1_混合作為反料,用反料皮帶送入造粒干燥機(jī)，循環(huán)使用。上述的化學(xué)石膏中CaO彡30%。上述的石膏的低溫轉(zhuǎn)化過程中通入氨氣并使整個(gè)反應(yīng)過程保持PH值在8 10之間，并在整個(gè)反應(yīng)槽源源不斷分散通入二氧化碳。上述的石膏的低溫轉(zhuǎn)化過程中通入的氨氣和二氧化碳均來自合成氨，硫酸中和過量的碳酸氫銨時(shí)溶液PH值=6. 9 7. I。上述的中和碳酸銨的硫酸為98%，磷酸為< 30%。上述的造粒干燥機(jī)溫度為70°C 90°C上述的硫酸銨成品組成為氮含量在20%，硫含量在23%，有效五氧化二磷3% 10%，水分在1% 2%，粒度I 4mm>90% ;強(qiáng)度>40N。有益效果I、化學(xué)石膏可直接用熱水處理，洗滌去除其中的水溶性磷、三氧化硫以及鉀、鈉、鎂、鋁等的可溶性鹽雜質(zhì)，并且熱水可回收利用，避免了二次污染。2、在進(jìn)行復(fù)分解反應(yīng)時(shí)，直接同入氨氣和二氧化碳生產(chǎn)碳酸氫銨而進(jìn)行反應(yīng)，避免了直接加碳酸氫銨。用本方法得到的石灰石原料也不需再干燥和粉磨，可直接用于生產(chǎn)硅酸鹽水泥。從而減少了工序，降低了投資成本和運(yùn)行成本。3、本發(fā)明加入了磷酸而進(jìn)行造粒，成品在作為肥料是施用時(shí)，利于存儲(chǔ)和運(yùn)輸并避免了養(yǎng)分的單一。說明書附I為本發(fā)明工藝流程圖。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例I
如圖I所示，⑴首先對(duì)磷石膏、煙氣脫硫FGD石膏、氟石膏、檸檬酸石膏、硼石膏、鈦石膏和芒硝石膏七種化學(xué)石膏進(jìn)行預(yù)處理，用70°C熱水洗滌去除其中的水溶性磷、三氧化硫以及鉀、鈉、鎂、鋁的可溶性鹽；返回磷酸、磷銨生產(chǎn)系統(tǒng)中，作為工藝水循環(huán)復(fù)用，或送污水處理廠處理后達(dá)標(biāo)排放。⑵利用通過預(yù)處理后的化學(xué)石膏制取硫酸銨溶液副產(chǎn)符合硅酸鹽水泥生產(chǎn)要求的碳酸鈣原料；(2. I)將來至(I)的化學(xué)石膏加水進(jìn)行再漿，并用氨氣調(diào)節(jié)溶液PH值在8左右，保持在45°C的溫度下，進(jìn)行通入二氧化碳?xì)怏w使之進(jìn)行復(fù)分解反應(yīng)，生成碳酸鈣結(jié)晶和硫酸銨溶液；采用陶瓷過濾機(jī)分離碳酸鈣結(jié)晶和其他固體雜質(zhì)，經(jīng)干燥后得到合格的用于生產(chǎn)硅酸鹽水泥的石灰石原料；濾液為含硫酸銨和碳酸氫銨的混合溶液；(2. 2)加入濃硫酸和磷酸中和步驟(2. I)所得濾液中過量的碳酸氫銨，使其全部碳酸氫銨轉(zhuǎn)化成硫酸銨溶液或磷銨溶液；采用多效強(qiáng)制真空濃縮器將硫酸銨溶液蒸發(fā)濃縮， 得到硫酸銨含量為70%硫酸銨料漿；(3)用濃縮得到的硫酸銨料漿進(jìn)行造粒；(3. I)將上述步驟(2. 2)獲得的高溫硫酸銨料漿經(jīng)噴嘴加壓霧化后連同造粒粘接劑噴到造粒干燥機(jī)料床或料幕上，粘布或粘結(jié)成粒，形成粒狀硫酸銨；(3. 2)造粒干燥機(jī)的尾氣由尾氣風(fēng)機(jī)抽走，經(jīng)旋風(fēng)除塵，收集的粉塵經(jīng)反料皮帶運(yùn)輸機(jī)返回造粒機(jī)，尾氣經(jīng)除塵后排空；(3.3)造粒干燥機(jī)出來的物料進(jìn)入篩分機(jī)，篩分得到Imm顆粒即制得粒狀硫酸銨，冷卻后作為成品去包裝，大于4_的顆粒經(jīng)破碎后與小于1_混合作為反料，用反料皮帶送入造粒干燥機(jī)，循環(huán)使用。上述的硫酸銨成品組成為氮含量在20%，硫含量在23%，有效五氧化二磷3% 10%，水分在1% 2%，粒度I 4mm>90% ;強(qiáng)度>40N。實(shí)施例2如圖I所示，⑴首先對(duì)磷石膏、煙氣脫硫FGD石膏、氟石膏、檸檬酸石膏、硼石膏、鈦石膏和芒硝石膏七種化學(xué)石膏進(jìn)行預(yù)處理，化學(xué)石膏中CaO彡30%，用90°C熱水洗滌去除其中的水溶性磷、三氧化硫以及鉀、鈉、鎂、鋁的可溶性鹽；返回磷酸、磷銨生產(chǎn)系統(tǒng)中，作為工藝水循環(huán)復(fù)用，或送污水處理廠處理后達(dá)標(biāo)排放。⑵利用通過預(yù)處理后的化學(xué)石膏制取硫酸銨溶液副產(chǎn)符合硅酸鹽水泥生產(chǎn)要求的碳酸鈣原料；(2. I)將來至(I)的化學(xué)石膏加水進(jìn)行再漿，并用氨氣調(diào)節(jié)溶液pH值在10左右，保持在50°C的溫度下，進(jìn)行通入二氧化碳?xì)怏w使之進(jìn)行復(fù)分解反應(yīng)，生成碳酸鈣結(jié)晶和硫酸銨溶液；臥式離心機(jī)分離碳酸鈣結(jié)晶和其他固體雜質(zhì)，經(jīng)干燥后得到合格的用于生產(chǎn)硅酸鹽水泥的石灰石原料；濾液為含硫酸銨和碳酸氫銨的混合溶液；(2. 2)加入濃硫酸和磷酸中和步驟(2. I)所得濾液中過量的碳酸氫銨，使其全部碳酸氫銨轉(zhuǎn)化成硫酸銨溶液或磷銨溶液；采用多效強(qiáng)制真空濃縮器將硫酸銨溶液蒸發(fā)濃縮，得到硫酸銨含量為90%硫酸銨料漿；(3)用濃縮得到的硫酸銨料漿進(jìn)行造粒；(3. I)將上述步驟(2. 2)獲得的高溫硫酸銨料漿經(jīng)噴嘴加壓霧化后連同造粒粘接劑噴到造粒干燥機(jī)料床或料幕上，粘布或粘結(jié)成粒，形成粒狀硫酸銨，造粒干燥機(jī)溫度為90 0C ；(3. 2)造粒干燥機(jī)的尾氣由尾氣風(fēng)機(jī)抽走，經(jīng)旋風(fēng)除塵，收集的粉塵經(jīng)反料皮帶運(yùn)輸機(jī)返回造粒機(jī)，尾氣經(jīng)除塵后排空；(3.3)造粒干燥機(jī)出來的物料進(jìn)入篩分機(jī)，篩分得到4mm顆粒即制得粒狀硫酸銨，冷卻后作為成品去包裝，大于4_的顆粒經(jīng)破碎后與小于1_混合作為反料，用反料皮帶送入造粒干燥機(jī)，循環(huán)使用。上述的硫酸銨成品組成為氮含量在20%，硫含量在23%，有效五氧化二磷3% 10%，水分在1% 2%，粒度I 4mm>90% ;強(qiáng)度>40N。實(shí)施例3如圖I所示，⑴首先對(duì)磷石膏、煙氣脫硫FGD石膏、氟石膏、檸檬酸石膏、硼石膏、鈦石膏和芒硝石膏七種化學(xué)石膏進(jìn)行預(yù)處理，化學(xué)石膏中CaO彡30%，用70°C熱水洗滌去除其中的水溶性磷、三氧化硫以及鉀、鈉、鎂、鋁的可溶性鹽；返回磷酸、磷銨生產(chǎn)系統(tǒng)中，作為·工藝水循環(huán)復(fù)用，或送污水處理廠處理后達(dá)標(biāo)排放。⑵利用通過預(yù)處理后的化學(xué)石膏制取硫酸銨溶液副產(chǎn)符合硅酸鹽水泥生產(chǎn)要求的碳酸鈣原料；(2. I)將來至(I)的化學(xué)石膏加水進(jìn)行再漿，并用氨氣調(diào)節(jié)溶液PH值在8左右，保持在45°C的溫度下。進(jìn)行通入二氧化碳?xì)怏w使之進(jìn)行復(fù)分解反應(yīng)，生成碳酸鈣結(jié)晶和硫酸銨溶液；臥式離心機(jī)分離碳酸鈣結(jié)晶和其他固體雜質(zhì)，經(jīng)干燥后得到合格的用于生產(chǎn)硅酸鹽水泥的石灰石原料；濾液為含硫酸銨和碳酸氫銨的混合溶液；(2. 2)加入濃硫酸和磷酸中和步驟(2. I)所得濾液中過量的碳酸氫銨，使其全部碳酸氫銨轉(zhuǎn)化成硫酸銨溶液或磷銨溶液；采用多效強(qiáng)制真空濃縮器將硫酸銨溶液蒸發(fā)濃縮，得到硫酸銨含量為70%硫酸銨料漿；(3)用濃縮得到的硫酸銨料漿進(jìn)行造粒；(3. I)將上述步驟(2. 2)獲得的高溫硫酸銨料漿經(jīng)噴嘴加壓霧化后連同造粒粘接劑噴到造粒干燥機(jī)料床或料幕上，粘布或粘結(jié)成粒，形成粒狀硫酸銨，造粒干燥機(jī)溫度為70 0C ；(3. 2)造粒干燥機(jī)的尾氣由尾氣風(fēng)機(jī)抽走，經(jīng)旋風(fēng)除塵，收集的粉塵經(jīng)反料皮帶運(yùn)輸機(jī)返回造粒機(jī)，尾氣經(jīng)除塵后排空；(3.3)造粒干燥機(jī)出來的物料進(jìn)入篩分機(jī)，篩分得到Imm顆粒即制得粒狀硫酸銨，冷卻后作為成品去包裝，大于4_的顆粒經(jīng)破碎后與小于1_混合作為反料，用反料皮帶送入造粒干燥機(jī)，循環(huán)使用。上述的硫酸銨成品組成為氮含量在20%，硫含量在23%，有效五氧化二磷3% 10%，水分在1% 2%，粒度I 4mm>90% ;強(qiáng)度>40N。
權(quán)利要求
1.一種化學(xué)石膏低溫轉(zhuǎn)化制粒狀硫酸銨和碳酸鈣的方法，其特征在于按如下步驟進(jìn)行 ⑴首先對(duì)磷石骨、煙氣脫硫FGD石骨、氟石骨、朽1檬酸石骨、硼石骨、鈦石骨和芒硝石骨七種化學(xué)石膏進(jìn)行預(yù)處理，用70 90°C熱水洗滌去除其中的水溶性磷、三氧化硫以及鉀、鈉、鎂、鋁的可溶性鹽； ⑵利用通過預(yù)處理后的化學(xué)石膏制取硫酸銨溶液副產(chǎn)符合硅酸鹽水泥生產(chǎn)要求的碳酸鈣原料； (2. I)將來至(I)的化學(xué)石膏加水進(jìn)行再漿，并用氨氣調(diào)節(jié)溶液pH值在8 10之間，保持在45 50°C的溫度下，進(jìn)行通入二氧化碳?xì)怏w使之進(jìn)行復(fù)分解反應(yīng)，生成碳酸鈣結(jié)晶和硫酸銨溶液；分離碳酸鈣結(jié)晶和其他固體雜質(zhì)，經(jīng)干燥后得到合格的用于生產(chǎn)硅酸鹽水泥的石灰石原料；濾液為含硫酸銨和碳酸氫銨的混合溶液； (2. 2)加入濃硫酸和磷酸中和步驟(2. I)所得濾液中過量的碳酸氫銨，使其全部碳酸氫銨轉(zhuǎn)化成硫酸銨溶液或磷銨溶液；將硫酸銨溶液蒸發(fā)濃縮，得到硫酸銨含量為70 90%硫酸銨料漿； (3)用濃縮得到的硫酸銨料漿進(jìn)行造粒； (3. I)將上述步驟(2. 2)獲得的高溫硫酸銨料漿經(jīng)噴嘴加壓霧化后連同造粒粘接劑噴到造粒干燥機(jī)料床或料幕上，粘布或粘結(jié)成粒，形成粒狀硫酸銨； (3. 2)造粒干燥機(jī)的尾氣由尾氣風(fēng)機(jī)抽走，經(jīng)旋風(fēng)除塵，收集的粉塵經(jīng)反料皮帶運(yùn)輸機(jī)返回造粒機(jī)，尾氣經(jīng)除塵后排空； (3. 3)造粒干燥機(jī)出來的物料進(jìn)入篩分機(jī)，篩分得到I 4_顆粒即制得粒狀硫酸銨，冷卻后作為成品去包裝，大于4_的顆粒經(jīng)破碎后與小于Imm混合作為反料，用反料皮帶送入造粒干燥機(jī)，循環(huán)使用。
2.根據(jù)權(quán)利要求書I所述的一種化學(xué)石膏低溫轉(zhuǎn)化制粒狀硫酸銨和碳酸鈣的方法，其特征在于所述的化學(xué)石膏中CaO彡30%。
3.根據(jù)權(quán)利要求書I所述的一種化學(xué)石膏低溫轉(zhuǎn)化制粒狀硫酸銨和碳酸鈣的方法，其特征在于所述的石膏的低溫轉(zhuǎn)化過程中通入氨氣并使整個(gè)反應(yīng)過程保持PH值在8 10之間，并在整個(gè)反應(yīng)槽源源不斷分散通入二氧化碳。
4.根據(jù)權(quán)利要求書I所述的一種化學(xué)石膏低溫轉(zhuǎn)化制粒狀硫酸銨和碳酸鈣的方法，其特征在于所述的石膏的低溫轉(zhuǎn)化過程中通入的氨氣和二氧化碳均來自合成氨，硫酸中和過量的碳酸氫銨時(shí)溶液PH值=6. 9 7. I。
5.根據(jù)權(quán)利要求書I所述的一種化學(xué)石膏低溫轉(zhuǎn)化制粒狀硫酸銨和碳酸鈣的方法，其特征在于所述的中和碳酸銨的硫酸為98%，磷酸為< 30%。
6.根據(jù)權(quán)利要求書I所述的一種化學(xué)石膏低溫轉(zhuǎn)化制粒狀硫酸銨和碳酸鈣的方法，其特征在于所述的造粒干燥機(jī)溫度為70°C 90°C。
7.根據(jù)權(quán)利要求書I所述的一種化學(xué)石膏低溫轉(zhuǎn)化制粒狀硫酸銨和碳酸鈣的方法，其特征在于所述的硫酸銨成品組成為氮含量在20%，硫含量在23%，有效五氧化二磷3% 10%，水分在1% 2%，粒度I 4mm>90% ;強(qiáng)度>40N。
全文摘要
本發(fā)明為一種化學(xué)石膏低溫轉(zhuǎn)化制粒狀硫酸銨和碳酸鈣的工藝，涉及工業(yè)副產(chǎn)石膏的資源利用和環(huán)境保護(hù)治理領(lǐng)域。其特點(diǎn)是以化學(xué)石膏(如磷石膏、煙氣脫硫FGD石膏、氟石膏、檸檬酸石膏、硼石膏、鈦石膏和芒硝石膏等)為原料，工藝步驟依次為原料的預(yù)處理、化學(xué)石膏的低溫轉(zhuǎn)化、固液分離洗滌、硫酸銨的濃縮、硫酸銨的成粒。其優(yōu)點(diǎn)是原料廣泛，解決化學(xué)石膏廢渣占地和污染環(huán)境，實(shí)現(xiàn)硫資源的循環(huán)利用；采用本工藝易實(shí)現(xiàn)大型化生產(chǎn)；技術(shù)先進(jìn)，能耗低，效益高，無廢渣的排放。
文檔編號(hào)C01C1/24GK102701256SQ20121023064
公開日2012年10月3日 申請(qǐng)日期2012年7月5日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月5日
發(fā)明者周佩, 梅勝明, 江濤, 盛勇, 胡滿川, 譚偉, 蹇民, 鄭開元, 陳明鳳, 陳鵬 申請(qǐng)人:中化化肥有限公司重慶磷復(fù)肥工程技術(shù)研究中心