浅淡磷石膏制硫酸联产水泥的工艺

浅淡磷石膏制硫酸联产水泥的工艺
摘要：磷石膏制硫酸联产水泥, 不仅可以节省磷石膏堆场, 减少环境污染, 而且可以充分利用硫、钙资源, 硫酸可以循环使用( 占萃取用硫酸80%) , 水泥又是一种良好的建筑材料。

本文主要介绍了利用废渣磷石膏制硫酸联产水泥的工艺以及发展前景。

关键词：磷石膏；硫酸；联产水泥；工艺；
Abstract: Phosphor gesso makes vitriolic couplet produce cement, can not only save the phosphogypsum yard, reduce environmental pollution, but also make full use of resource of sulfur, calcium, sulfate can be used circularly (percentage of extraction with sulfuric acid 80% ), cement is a kind of good building materials. This paper mainly describes the use of waste phosphogypsum combined production of sulphuric acid and cement technology and development prospects.
Key words: phosphorus gypsum; cement; sulfate; process
磷石膏是湿法磷酸生产时排放的固体废弃物, 每生产1tP2O5磷酸约产生4.8~5.5t磷石膏。

全世界磷石膏的年排放量超过10亿t我国每年磷石膏的排放量超过3亿t，而我国磷石膏利用率还不足总量的10%。

大面积的磷石膏堆积不仅对环境造成很大的压力,更是资源的极端浪费。

目前国内生产硫酸的原料主要为硫磺和硫铁矿, 包括冶炼烟气、其它含硫物质。

对于目前我国硫资源短缺, 全靠进口硫磺来生产硫酸, 难以维持硫酸消耗大户所需,利用磷石膏制硫酸联产水泥的工艺已成为当今化工行业最为关注的问题。

1．实现磷石膏制硫酸联产水泥的重要性
中国的西南片区是主要磷肥生产基地, 每天生产大量磷铵肥料同时, 也产生大量的工业废渣磷石膏。

磷石膏的主要成分为C aSO4, 是生产水泥的重要原料, 磷石膏资源的综合利用, 早在“十一五”期间也列入四大环保治理项目之一。

通过磷石膏的综合利用, 解决硫酸法萃取磷酸产生的废渣) 磷石膏的堆放、占地、污染问题, 又合理利用了三废资源。

就目前开磷存放的磷石膏就上亿吨, 如能够把这些磷石膏能够综合利用, 走循环经济的发展道路, 用磷石膏制硫酸联产水泥, 不仅可以节约磷石膏堆场, 减少环境污染, 而且可以充分利用硫、钙资源, 硫酸可以循环利用, 可大大节约生产成本, 还可以副产水泥产生更高的经济价值, 这既符合国家循环经济产业政策要求, 又可以实现湿法制取磷酸行业的又好又快的可持续发展, 是体现经济效益、社会效益、环保效益于一体的好项目。

2．磷石膏制硫酸联产水泥工艺
2.1工艺流程
磷石膏(二水石膏)经烘干机脱水成半水石膏,用皮带秤配入一定量的沙土、粘土、焦炭面制成生料, 经均化、计量后送入回转窑高温煅烧, 得水泥熟料, 熟料用失重秤配入一定量的水渣、粉煤灰等混合材, 经球磨机粉磨成水泥生料, 经均化、包装后出厂。

窑气经重力除尘、电除尘、文氏管) 泡沫塔) 电除雾器净化、干燥, 进转化系统, 其中的SO2在钒触媒催化剂的作用下转化成SO3, SO3 经硫酸吸收后得硫酸。

图1 磷石膏制硫酸工艺流程示意图
2.2水泥生产原理介绍
1）磷石膏烘干: 磷石膏在回转干燥机中与高温热烟气换热, 脱除物理水及部分结晶水, 生成半水石膏:
2CaSO4·2H2O= 2CaSO4·1 /2H2O + 3H2O
2）生料分解: 生料在中空回转窑中逐渐预热,脱除水分, 在900℃- 1300℃下, 焦炭中的炭与CaSO4 发生还原反应, 原理如下:
CaSO4 + 2C= CaS+ 2CO2↑
C aS+ 3C aSO4 = 4CaO + 4SO2↑
总反应为:
2C aSO4 + C= 2CaO + 2SO2↑ + CO2↑
3）熟料烧成: 分解后的物料进入回转窑烧成带, 在1250℃-1450℃下C aO 与SiO2、A l2O3、Fe2O3等发生矿化反应, 生成硅酸二钙、硅酸三钙、铝酸三钙、铁铝酸四钙等即为水泥熟料:
2CaO+ SiO2 = 2C aO·SiO2
3CaO+ SiO2 = 3C aO·SiO2
CaO + Al2O3 = 3CaO·Al2O3
CaO + Al2O3 + Fe2O3 = 4CaO·Al2O3·Fe2O
2.3硫酸生产原理介绍。

在回转窑内产生的窑气含SO2 的气体经过电除尘、酸洗净化、干燥后, 由SO2 鼓风机送入转化工序,在钒触媒的催化作用下, 经过两次转化生成SO3：
SO3 被98%浓度的硫酸两次吸收后, 与其中的含有约2%的水化合制的H2SO4：
3．技术特点
硫酸和水泥是化工、建材行业的两个主要产品。

历来, 硫酸是用硫铁矿、硫磺或冶炼气制造的。

水泥则是用石灰石和一些辅助原料生产的。

随着工业技术的发展, 以石膏或化学石膏如磷石膏也可以生产水泥, 生产过程中产生的含段无的窑气可制取硫酸, 实现了两种产品一体化生产。

磷石膏的主要成份是CaSO4在高温下可以分解出CaO与SO2气体, CaO 与其他的SiO2、Al2O3、Fe2O3形成水泥熟料, SO2气体送人硫酸装置制取硫酸。

这种生产方法与一般的水泥和硫酸生产是不同的。

其主要特点是:
3.1用石灰石生产水泥可以根据产品要求调整原料配比, 而用磷石膏生产因其成份一定原料配比不能随意调节, 即要生产水泥熟料又要生产合格的SO2气体。

因此生产控制有一定的限制。

3.2磷石膏分解缎烧过程中需要大量的热量, 窑气量大, 因而SO2含量低,硫酸装置相对硫铁矿制酸较大。

3.3磷石膏制硫酸联产水泥生产工艺复杂、要求高、因而对加强原料、半成品(生料、熟料) 的均化十分重要, 否则难以得到合格的产品。

3.4硫酸与水泥联产, 回转窑与硫酸装置实质上是一条不可分割的生产线, 只有两者都达到正常才能互相创造好的生产条件。

5．磷石膏制硫酸联产水泥的前景。

从变害为利、扩大硫资源的角度来看，利用磷石膏制硫酸联产水泥势在必行。

国家计委、化工部都已下了决心，并对该工艺技术的发展作了重要部署。

磷酸、硫酸是化工产品，水泥是建材产品，虽然从大的方面来说两者同属化工范畴，但是具体的生产技术大不相同并且，这三个产品有如一根链条上的三个环节，生产时各自的原料、工艺技术、操作参数都会对下一个产品的生产有较大的影响。

俗话说“隔行如隔山”，因此，要想上好联产系统，化工、建材两行业的设计人员必须虚心地互相学习，相互了解另一行业生产技术的特点及对本行业有哪些要求，互相努力满足对方的技术要求。

特别要注意，虽然硫酸足主产品，水泥是副产品，但是它们是在同一个联产系统内生产出来的。

副产品(水泥)得不到应有的重视，就会影响主产品(硫酸)的正常生产，这是生产实践业已证明了的。

所以，决策、筹建者应充分地认识这两个主、副产品在生产过程中的相互制约、相辅目成的关系，才能做好建设的前期工作，为建设、生产打下良好的基础。

6．结束语
我国硫资源短缺, 可开采的硫铁矿的品位逐年下降, 而我国化学石膏资源十分丰富, 随着磷复肥工业的发展, 磷复肥的增产将排放大量的磷石膏, 预计以后磷石膏年排放量要达到20000万吨。

因此综合利用这些资源, 可以拓宽硫的来源, 增加硫酸产量, 促进我国工农业的大发展。

参考文献：
[1]郝继武, 庞仁杰1 磷石膏制酸联产水泥的生产与操作1J21 磷肥与复肥, 1998, ( 6) : 571
[2]路向前．磷石膏在水泥工业中的应用[J]．国外建材科技，2003．。