[发明专利]一种磷石膏综合利用方法

说明书

技术领域

本发明属于环境保护以及磷化工技术领域，涉及一种利用燃煤锅炉灰渣辅以铁渣粉还原分解磷石膏制硫酸联产水泥原料和硫酸原料气的磷石膏综合利用方法。

背景技术

现今，煤炭仍然是我国日常生活中主要的能源供给品，而燃煤锅炉作为日常供暖只用，使用范围较广泛。燃煤锅炉灰渣是以煤为燃料的锅炉燃烧过程中产生的块状废渣，燃煤锅炉灰渣的产生量仅少于尾矿和煤矸石而居第三位。燃煤锅炉灰渣的化学成分与粉煤灰相似，但含碳量通常比粉煤灰高，一般在15％左右，热值一般为3500～6000kJ/kg,有的高达8000kJ/kg以上。燃煤锅炉灰渣作蒸养制品骨料可提高产品强度，降低产品容重，由于其容重较轻，也可作屋面保温材料和制砖内燃料等。

铁渣粉是高炉炼铁时产生的铁渣，经磁选加工所得的一种物质。铁渣粉中残留的铁含量较高，一般可用来提取其中的铁，也可作为催化剂促进反应的发生。

磷石膏是湿法磷酸生产过程中产生的工业废渣，其主要成分为CaSO₄·2H₂O,通常每生产1t(P₂O₅计)磷酸将产生5t左右的磷石膏。目前随着国内对磷酸铵和高浓度磷复合肥需要的不断增长，促进了湿法磷酸工业的发展，由此也产生了大量磷石膏，每年新增磷石膏在1000万t以上。

我国磷石膏的应用研究起步较晚，目前主要应用于建材、化工、化肥、农业等行业。但由于利用水平较为地下，相当数量的磷石膏还是采取较大的环境污染。因此，磷石膏的资源利用已成为磷肥行业实现可持续发展的关键。用磷石膏制磷酸联产水泥可以大规模消耗磷石膏，主要是将磷石膏中的CaSO₄· 2H₂O还原分解成氧化钙作为制水泥生产的原料，同时脱除的SO₂用于制取硫酸。

在公开号为CN1948131中公开了一种磷石膏与硫磺结合制硫酸联产水泥的工艺方法，具体是指利用磷石膏制酸系统出回转窑的低浓度SO₂气体，该窑气经洗涤、净化、干燥后，与硫磺制酸系统的高浓度SO₂气体混合，配成8～9％的SO₂气体浓度，采用先进的两转两吸制酸流程制成硫酸，同时磷石膏在回转窑中烧成为水泥熟料，经研磨配料制成水泥。

在公开号为CN1724338中公开了一种以磷酸膏为原料生产工业硫酸的方法。它包括如下工艺步骤：A.沸腾燃烧；C.炉气的洗涤；D.干燥炉气；E.第一次转化；G第二次转化；H.第二次吸收；I.尾气处理。不但为工业硫酸生产提供了不用花钱的原料，而且还解决了湿法磷酸生产中所产生的固体残渣石膏无法处理的难题。

在公开号为CN775660中公开了一种利用磷石膏废渣制取硫酸的生产方法。将磷石膏废渣依次按计量配料、还原焙烧、复分解反应、吸收反应、压滤制饼和焙烧制硫的步骤进行，从磷石膏废渣中回收提取硫矿资源，替代硫铁矿作为生产硫酸产品的原料。

上述的方法存在一下缺点：(1)工艺复杂，操作步骤多，反应时间长，大大提高了生产成本。(2)窑气中SO₂浓度过低，对后续制酸工艺不利，导致生产成本过高。

发明内容

本发明的目的是提供一种磷石膏综合利用方法，该方法利用燃煤锅炉灰渣中碳含量高的特点，作为还原剂还原分解磷酸石膏，既可以生产高浓度SO₂，同时氧化钙品质得到提高。过程无废物产生，充分节约煤资源，同时可以为水泥提供优质原料，并且解决了磷石膏等废渣的堆放所带来的环境问题。

本发明一种磷石膏综合利用方法特征是：将燃煤锅炉灰渣、磷石膏自然 陈化后的铁渣粉磨细，将燃煤锅炉灰渣、磷石膏按比例配料，并加入适量铁渣粉作为催化剂混均后，送入还原分解炉，控制炉温为650℃～1200℃，进行还原分解，磷石膏中的主要成分CaSO₄与燃煤锅炉灰渣中的C发生反应，反应开始后用烟气分析仪在线连续检测生成的烟气中的SO₂体积含量，同时伴随副反应的发生。反应时间为0.5～1小时，待不产生SO₂的烟气后，停止加热，自然冷却后的固体产物可做水泥原料。

所述的将燃煤锅炉灰渣、磷石膏自然陈化后的铁渣粉磨细应至60目～140目。

所述的将燃煤锅炉灰渣、磷石膏按比例配料是指燃煤锅炉灰渣中C的摩尔数与磷石膏中的S的摩尔数之比是0.5～1.5C/S。

所述的进行还原分解时间为0.5小时。

本发明的主要优点有：