[发明专利]使用磷石膏在水泥窑外分解系统上生产水泥熟料联产硫酸

说明书

所属技术领域

本发明涉及一种新型干法窑外分解水泥熟料和硫酸生产工艺方法，尤其是能直接使用磷石膏作为主要 原料替代石灰石来生产水泥熟料和硫酸的生产工艺方法。

背景技术

磷石膏是湿法磷酸生产过程中产生的工业废渣，是化学工业中排放量最大的固体废物之一，磷石膏中的硫 酸钙(CaSO4·2H2O)含量一般高达90％以上，是一种重要的再生资源。但是，由于磷石膏中含有磷、 氟及有机物等诸多有害杂质，使其难以直接利用，且对大气和地下水造成的污染尤为突出并且日益严重。 因其PH值和可溶性氟均超标，国家环保总局在“环函2006-176号文”中将磷石膏定性为“危险废物”。 磷石膏的综合利用对环境安全、资源有效利用以及磷肥工业的可持续发展均具有巨大的商业价值和现实意 义。

磷石膏不同于天然石膏，它的纯度虽高达90％以上，但由于含有多种危害人体健康及生物生长的有害杂质， 所以它的任意排放，不仅占用大量土地，浪费了宝贵的硫资源，而且会污染环境，给生态带来危害。随着 化学工业的发展，我国的磷石膏成为化学工业中排放量最大的废料，对大气和地下水造成污染威胁尤为突 出和日益严重，到目前为止还没有得到很好的利用，绝大多数磷石膏被当作废物丢弃。磷化工厂周围磷石 膏堆积如山，侵占良田，污染环境，造成公害。目前，全国每年磷石膏废渣量约3000万吨以上，占地达 2000万平方米以上，仅渣场投资就超过十亿元以上。从环保和生态技术安全来看，磷石膏堆存百害无一利， 综合利用已是迫在眉睫的大问题。

目前使用磷石膏在水泥窑上生产水泥熟料联产硫酸已经有很多人在做，但是关键技术没有突破，存 在较大瓶颈，主要是规模小、产量低、烟气中二氧化硫浓度低、生产成本高、没有或没有完全使用窑外分 解技术、水泥熟料质量差等。而采用本专利技术则可以完全解决目前使用磷石膏在水泥窑上生产水泥熟料 联产硫酸的所有技术瓶颈，从而加速提高磷石膏的回收利用，进一步改善磷化工企业的环境污染问题。

发明内容

为了填补目前使用磷石膏在水泥窑上生产水泥熟料联产硫酸所存在的不足，本发明提供一种技术方 法，该方法可以使用水泥要窑外分解技术直接全部或部分利用磷石膏替代石灰石生产水泥熟料和硫酸。

·原料制备：使用磷石膏、砂岩、硫酸渣、页岩以及少量石灰石五种原料按比率进行配料，然后送入球磨 机进行粉磨，同时将来自窑系统的约300℃的废气引入磨机内，在对原料进行粉磨的同时对原料进行烘干。 将配制好的原料粉磨至一定细度并将其水分烘干到1％以下，然后将其送入生料均化库进行储存和均化，以 备烧成系统煅烧之用。

·熟料煅烧：这是整个生产工艺过程中最为重要的一个环节。首先将制备好的生料从生料均化库内导出， 用电子秤进行计量，然后送入烧成系统的预热器(五级旋风)内进行加热，经过预热器加热的生料在达到 约700℃时进入到分解炉内，分解炉内的温度在900℃左右，此时部分磷石膏开始分解成氧化钙(CaO)和 二氧化硫(SO2)，分解炉内的二氧化硫以气体形式存在，它们与来自回转窑的二氧化硫气体汇合，经过第 五级旋风筒与氧化钙粉尘(CaO)分离后，从预热器系统中排出，以大约13％的浓度进入到硫酸制备的系统中 去，经过降温、除尘净化、转化、吸收等工艺最后制得硫酸。而与此同时，氧化钙、二氧化硅、铁、铝等 原料在第五级旋风筒与二氧化硫气体分离后，被送入到回转窑内，经过约1500℃的高温煅烧后制成水泥熟 料。

·硫酸的使用：硫酸是湿法生产磷酸的重要原料，通过上述工艺回收的硫酸可以重新用于磷酸的生产，而 氧化钙则用来生产水泥，是一个真正的循环经济。我国是一个硫资源缺乏的国家，每年需要进口硫磺十几 万吨(一吨硫磺价格约800元人民币，每吨硫磺仅能生产0.45吨硫酸)，而含有大量硫资源的磷石膏每年 有几千万吨被当作废渣排掉，既浪费资源，又严重污染环境。因此，本项目的实施无论在环保还是在资源 利用等方面都具有非常重大的现实意义，完全符合国家的产业政策。