[发明专利]利用水泥窑窑尾废气和磷石膏制备硫酸铵的方法及系统

说明书

利用水泥窑窑尾废气和磷石膏制备硫酸铵的方法及系统，首先将水泥窑窑尾废气降温至约50‑60℃后，利用浓度为4‑10％的氨水溶液进行洗涤，洗涤后得到碳酸铵溶液，控制洗涤后气体中CO2残留量为1‑3％，实现清洁排放，同时利用碳酸铵溶液与磷石膏中的硫酸钙反应生成硫酸铵溶液和固体废渣，进行固液分离后，去除硫酸铵溶液中残留的杂质，生成的固体残渣用作水泥原料使用，硫酸铵溶液可用于水泥窑窑尾废气的降温，最后蒸发后得到硫酸铵固体产品。经本发明处理后水泥窑窑尾废气达标排放，固体废渣全部进入水泥系统作为原料，大大节约了化石原料用量，反应过程中没有废水排放，真正实现了水泥行业的低碳减排，有利于环境保护。

技术领域

本发明属于环境保护、资源循环利用处理技术领域，具体涉及利用水泥窑窑尾废气和磷石膏制备硫酸铵的方法及系统。

背景技术

随着我国磷复肥工业的发展，工业废渣磷石膏的利用成为行业发展不容忽视的问题。每生产一吨磷酸(100％P₂O₅)产生磷石膏5-6t(干基)，实物量约7t。磷石膏中除含CaSO₄外，还含有未分解的磷矿，未洗涤干净的磷酸、氟化钙、铁、铝化合物、酸不溶物、有机质等多种杂质，这些杂质在一定程度上影响着磷石膏的利用。据有关资料统计，我国磷石膏年产排量在5000-6000万吨，截止目前，磷石膏的累计堆存量已超过2亿吨。

目前，磷石膏综合利用的途径主要有：一是磷石膏制建材产品，如：建筑石膏粉、建筑砌块等。二是磷石膏制化工原料，如：磷石膏制硫酸联产水泥、磷石膏制硫酸钾、硫酸铵、硫酸钾铵等。三是磷石膏制水泥缓凝剂。四是磷石膏做盐碱土壤的改良剂。五是磷石膏制硫酸钙晶须(纤维石膏)。

磷石膏制硫酸联产水泥是磷石膏综合利用的重要方面。据资料报道，我国的硫资源对外的依存度高达60％以上，每年需要大量进口硫磺，磷石膏制硫酸联产水泥不仅能使磷石膏中的硫、钙等资源得到充分利用，而且可使我国的硫磺进口需求降至最低，有效平抑硫磺市场价格波动。因此，发展磷石膏制硫酸联产水泥，可以有效缓解我国硫资源短缺的状况。

磷石膏制硫酸联产水泥主要有以下问题：(1)制酸和制水泥同步进行两系统互相干扰，由于煅烧窑况复杂，一方面烧制的水泥熟料质量难以实现稳定优质高产，另一方面窑气中SO₂含量低，提纯制酸成本高；(2)磷石膏分解需要还原气氛，而水泥生产不能出现还原气氛，因此，一步法制酸联产水泥生产过程中存在无法解决的技术矛盾；(3)磷石膏制酸过程中为了提高窑气中SO₂含量采用加硫磺等作为还原剂，但是硫磺的升华熔融容易造成管道堵塞，影响水泥窑安全运转。

同时，气候变化已成为影响人类生存和发展的问题之一，而工业排放的二氧化碳被认为是导致气候变暖的主要原因，温室气体包括二氧化碳(CO₂)、水蒸气(H₂O)、甲烷(CH₄)、氮氧化物(NO_X)等，而二氧化碳是最主要的温室气体，其含量增加对增强温室效应的贡献大约为70％。作为我国经济建设的支柱型产业，水泥工业为经济的发展和社会的进步做出了巨大贡献，同时也消耗了大量的资源和能源。据统计分析，生产1吨水泥约排放0.9吨CO₂，按2016年全国水泥产量预估23亿吨测算，共排放了20亿吨CO₂，水泥工业约占全国工业CO₂排放量的15％。目前，水泥行业脱硫脱硝技术虽已成熟，但碳捕捉技术仍在起步，水泥工业CO2减排任务将变得越来越艰巨。