[发明专利]一种由石膏生产硫酸的方法

说明书

一种由石膏生产硫酸的方法。

本发明是关于从盐石膏、磷石膏或天然石膏等制造硫酸，同时生产水泥的方法，是对现有米勒-库纳（Müller-Kühne）法的改进。

所谓的米勒-库纳法，即工业上利用石膏生产硫酸同时生产水泥的成熟方法，主要步骤是：采用无水石膏和磷石膏，在煅烧炉中脱水、脱氟，冷后碾磨，干燥并与磨细的粘土、沙、铁粉及焦炭混合后煅烧使之分解。石膏变成硫化钙，硫化钙与硫酸钙发生作用生成氧化钙，放出二氧化硫，含二氧化硫的窑气经除尘、洗涤、净化后制酸，氧化钙与粘土等作用而成为水泥（普通硅酸盐水泥，即波特兰水泥）。此方法的缺点是耗资大、生产费用高昂，在维护和操作等方面有许多困难问题，尤其是采用磷石膏作原料对磷的含量要求苛刻。因此，石膏制硫酸法几十年来发展较为缓慢。需要强调的是，米勒-库纳法中必须将石膏脱水烘干至无水（即所谓“烧僵”）进窑物料的水分含量要求不超过1%，这就必须将大量投资用于烘干脱水设施。

与本发明更接近的1982年6月18日申请的西德3222721号专利“石膏、硫酸设备的操作方法”中提出首先将石膏进行一次部分脱水，使其表面含水量（游离水）最高为10～15%（重量，注：以下所说百分比除注明者外均为重量百分比），然后进行两阶段干燥和煅烧，使石膏的总含水量（包括游离水和结合水）为6%左右，然后与炉粉进行混合，进入窑尾预热器加热，再去煅烧。据称这一改进可节约能量35%，节约投资费用30%。但此法第一次部分脱水和之后的两阶段干燥需用较多的设备管道等，水分达到6%之后，还要进入窑尾预热器（热交换器）继续加热烘干，进入窑炉时水分已控制在1%左右。这实际上仍是“烧僵”，只不过是利用窑气加热，较充分利用热能而已。

1976年10月5日申请的美国第3984525号专利“磷酸的制造”说明书提到在磷酸制造过程中使石膏重结晶成为硫酸钙半水化合物应用于米勒-库纳过程中，这种方法一是仍基本采用烧僵工艺，烘干石膏至无水;二是要求硫酸钙半水化合物中五氧化二磷的含量必须小于0.1%，对磷含量的要求非常严格;而且，在已有的磷酸生产中增加重结晶过程是很不经济的。

本发明的目的是克服现有技术二水石膏烧僵工艺耗能高、投资大、对原料成分要求苛刻等缺点，创造一种投资少、工艺简单可行、原料取材广泛（盐石膏、含磷较高的石膏均可采用），节能效果显著的、由石膏生产硫酸同时生产水泥的方法，彻底改革现有的烧僵工艺。本发明以二水石膏一次烘干为半水石膏为特点，在简化生产工序、降低生产成本上取得了意想不到的效果，并克服了入窑石膏料水分不得大于1%的固有成见，使半水石膏能以4～6%的含水量进入回转窑，并生产出合格产品;本发明放宽对原料组成的限制，如一般对石膏原料中五氧化二磷含量的要求是不得高于0.5%，而根据本发明则可放宽至1.5%。

本发明的目的是由下述实施方案实现的：

a、将经水洗或破碎后的石膏原料送入烘干机烘干至总含水量为4～6%。

b、将含水4～6%的石膏原料及干燥后的焦炭及辅助材料按硫酸和水泥生产所需配方准确计量，混合粉磨后送入干法回转窑内煅烧。主要原料配比为：石膏89.5～95%（重量），焦碳5.0～7.5%（重量），其它添加剂为0～4.5%;

c、配制的原料中，要求石灰饱和系数（饱和比）为0.961～1.05，硅酸率为2.51～4.40，铁率为1.71～3.40，碳与三氧化硫克分子数比为0.62～0.80;

d、煅烧后窑气的二氧化硫浓度为7.5～9.8%（体积）经净化工序，含二氧化硫为4.5～6%、温度控制在28～35℃的窑气进入转化器。二氧化硫经三段钒触媒转化成三氧化硫，再进入吸收塔，三氧化硫被98%硫酸吸收，制成硫酸。

另外，本发明所采用的原料，可为晒盐工业的废渣盐石膏（硫酸钙含量60～75%）或磷酸工业的副产品含磷石膏（硫酸钙含量为60～75%，五氧化二磷含量可为0.51～1.5%），或采用天然二水石膏矿。

本发明中石膏烘干至4～6%含水量的半水石膏，可用原煤或窑气加热，石膏加入烘干机内，与温度600～750℃的热烟道气接触20～25分钟，出机时温度为90～100℃，烟道气的排出温度为100～150℃。

本发明所说的其他添加剂可为矾土或粘土或铁粉。这些添加剂可根据原料成分的不同而加或不加，可全部不加，也可至少加一种。其用量为：矾土1～2%，粘土2～4.5%，铁粉0.2～2%（重量）。

下面对本发明的实施方案加以详细说明：

一、主要原料：