磷石膏制硫酸聯(lián)產(chǎn)水泥工藝

提高資源綜合利用率，實現(xiàn)磷鞍行業(yè)可持續(xù)發(fā)展 磷石膏制硫酸聯(lián)產(chǎn)水泥工藝簡介XX黎河實業(yè)XXXX遵化一、項目背景1、我國磷錢行業(yè)迅猛發(fā)展我國化肥工業(yè)在70年代發(fā)展很快，但氮、磷比例失調(diào)。1988年6月，國務(wù)院決定大力提高化肥生產(chǎn)能力，并集資65億元專項資金增產(chǎn)化肥，重點是磷鍍和重鈣。磷肥工業(yè)經(jīng)過多年的發(fā)展，產(chǎn)量、消費量均居世界第一,已形成設(shè)計、科研、設(shè)備制造、施工安裝、生產(chǎn)銷售等一套完整的工業(yè)體系。近幾年，磷錢行業(yè)更是迅猛發(fā)展，2005年磷肥產(chǎn)量超過美國，成為世界第一磷肥生產(chǎn)大國，2006年底形成900萬噸（實物）磷酸二鞍生產(chǎn)能力，到2007年底將達到或超過1100萬噸，2007年我國磷肥工業(yè)又有一個新的巨大變化，磷肥的出口量大于進口量，成為磷肥的凈出口國,這是我國磷肥工業(yè)標志性變化的一年。2、硫酸是生產(chǎn)磷鞍的重要原料之一每噸磷錢消耗約1.5噸硫酸，硫酸號稱“無機工業(yè)之母”,也是最基本的無機化工原料，用于生產(chǎn)硫酸的原料主要為硫磺、硫鐵礦及其他含硫物質(zhì)，包括磷石膏及含硫有色金屬礦物冶煉。我國硫資源嚴重短缺，目前，我國硫酸的表觀消費量在5600萬噸左右，其中72%的硫酸用于磷肥生產(chǎn)，而我國近50%的硫酸生產(chǎn)原料來源于硫堿，即我國硫資源的進口依存度在50%以上。隨著全球能（資）源的緊X及海運費的增長，硫磺價格在短期內(nèi)不會有多大的變化，近一年來硫磺價格持續(xù)走高更是足以說明這一點，合理開發(fā)、利用硫資源成為一個嚴肅的話題。3、實現(xiàn)磷石膏的綜合利用是切實符合我國國情的舉措每生產(chǎn)一噸磷錢產(chǎn)品，約產(chǎn)生2.5噸的工業(yè)廢渣磷石膏。磷石膏的主要成份為CaSO4,是生產(chǎn)硫酸的重要原料。磷石膏資源綜合4利用已納入國家“十一五”期間四大壞保治理重點項目之一。通過磷石膏的綜合利用，即解決了磷鞍生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的廢渣一一磷石膏的堆存、占地、污染問題，又合理利用了資源，緩解了我國硫資源短缺的矛盾，化害為利、變廢為寶，確保我國磷錢行業(yè)又好又快可持續(xù)發(fā)展，符合國家循環(huán)經(jīng)濟產(chǎn)業(yè)政策要求，是集經(jīng)濟效益、社會效益、壞保效益于一體的好項目。二、技術(shù)來源1、企業(yè)簡介XX黎河實業(yè)XX前身為遵化市化肥廠，始建于1973年，原為2萬噸/年合成氨廠，于91年建成3萬噸/年磷錢裝置，經(jīng)過技術(shù)改進，現(xiàn)磷錢產(chǎn)能已達到8萬噸、NPK復(fù)XX30萬噸、硫酸10萬噸、水泥20萬噸、磷精粉15萬噸，公司機械廠可為用戶配套生產(chǎn)鐵選礦用礦山機械，水泥設(shè)備及電除塵、布袋除塵等環(huán)保設(shè)備，公司97年建成投產(chǎn)的磷石膏制硫酸聯(lián)產(chǎn)水泥工程開車運轉(zhuǎn)10年，經(jīng)多次技術(shù)改進，吸取成功經(jīng)驗，運轉(zhuǎn)穩(wěn)定、為公司創(chuàng)造了巨大的經(jīng)濟效益。2、技術(shù)來源德國1916年開始試驗石膏制酸工藝，1960年建成以天然石膏為原料制硫酸聯(lián)產(chǎn)水泥生產(chǎn)線，1967年開始研究磷石膏制硫酸聯(lián)產(chǎn)水泥工藝，1970年投入工業(yè)化生產(chǎn)。規(guī)模較大的磷石膏制硫酸聯(lián)產(chǎn)水泥工廠只有奧地利的林茨公司與南非化學工業(yè)公司。我國1964年開始石膏制酸聯(lián)產(chǎn)水泥工藝的國外考察，1988年在魯北化工總廠建設(shè)磷石膏制硫酸聯(lián)產(chǎn)水泥工程，1990年11月投產(chǎn)，1991年10月通過考核、驗收。本廠工藝為“八?五”期間原化工部批準的擴大示X裝置，并對該工藝進行了大膽改進，窯尾采用高壓靜電除塵器收塵，窯頭采用了噴燒硫磺技術(shù)，并經(jīng)過專家鑒定，經(jīng)過多年研究總結(jié),該制酸工程贏得專利多項、論文數(shù)篇，是值的借鑒、學習的好項目。三、技術(shù)路線本工藝主要原料為磷石膏，生產(chǎn)方法如下：1、工藝流程磷石膏（二水石膏）經(jīng)烘干機脫水成半水石膏，用皮帶秤配入一定量的沙土、粘土、焦炭面制成生料，經(jīng)均化、計量后送入回轉(zhuǎn)窯高溫燉燒，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，經(jīng)球磨機粉磨成水泥，均化、包裝后出廠。窯氣經(jīng)重力除塵、電除塵、文氏管一泡沫塔一電除霧器凈化、干燥，進轉(zhuǎn)化系統(tǒng)，其中的so。在催化劑的作用下轉(zhuǎn)化成S03,S03經(jīng)吸收后得硫酸，尾氣氨中和后放空。流程如下：放空硫酸▲I—亞硫酸彼一＞硫酸鎖去磷桜轉(zhuǎn)化爭化烘I-生料均化煙煤、硫礦包裝水泥均化例廉水泥磨粉煤灰so去磷桜轉(zhuǎn)化爭化烘I-生料均化煙煤、硫礦包裝水泥均化例廉水泥磨粉煤灰2、生產(chǎn)原理（1）磷石膏烘干：磷石膏在回轉(zhuǎn)干燥機中與高溫熱煙氣換熱，脫除物理水及部分結(jié)晶水，生成半水石膏：

2CaS012H20=2CaS011/2H2O+3H2O（2）生料分解：生料在中空回轉(zhuǎn)窯中逐漸預(yù)熱，脫除水分,在900°C—1300°C下，焦炭中的炭與CaSOi發(fā)生還原反應(yīng)，原理如下：CaSOi+2C=CaS+2CO2tCaS+3CaS0i=4Ca0+4S02t總反應(yīng)為：2CaSOi+C=2CaO+2SO2t+C0：t（3）熟料燒成：分解后的物料進入回轉(zhuǎn)窯燒成帶，在生成硅酸二鈣、硅酸三鈣、料：1250°C—1450°C下CaO與SiO2>ALO3、Fe?等發(fā)生礦化反應(yīng),鋁酸三鈣、鐵鋁酸四鈣等即為水泥熟生成硅酸二鈣、硅酸三鈣、料：2CaO+SiO2=2CaO?2CaO+SiO2=2CaO?SiO23CaO+SiO2=3CaO?Si03CaO+SiO2=3CaO?Si02CQO+AI2O3二3CaO（簡寫為CsA）AI2O3CaO+Al2O3+Fe2O3=4CaO.Al203.Fe2O（簡寫為C4AF）3、關(guān)鍵技術(shù)及創(chuàng)新點隨著全球可持續(xù)發(fā)展理念的日益高漲，我國的節(jié)能減排工作也成為工業(yè)項目的重中之重。早在1996年建磷石膏制酸工程的過程中，我們就率先考慮到了這個有利當代造福子孫的項目，必須要有嚴格的減排要求，所以我們在沒有工業(yè)性試驗的條件下，把磷石膏烘干由水除塵器改成了靜電除塵器，在沒有任何使用廠家和技術(shù)資料的情況下安裝了窯尾靜電除塵器，并自主研發(fā)了《窄板深溝雙刺靜電除塵器》和《極板成形機》兩項專利，制作安裝完成后一次試車成功，當時的除塵效率達到99.98%o也許有人會問，為什么必須要用靜電除塵器呢？回答是肯定的。下面我們再做一下具體的解釋：(1)、烘干電塵的必要性。首先，從磷石膏特性考慮，石膏的水份含量大，又有結(jié)晶水存在，所以排放氣體中水份很大，溫度又偏高，不適合用布袋除塵，容易造成糊袋使生產(chǎn)無法正常，維修費用大。其次，從減少二次污染及節(jié)約資源方面考慮，不用袋塵也可以用濕法除塵，當年的魯西化工廠及銀山化工廠等都是采用的這種方式，可是這種方法消耗了大量珍貴的水資源。同時又產(chǎn)生了大量的污水，污水還要進行凈化處理，其難度也是很大，也很容易造成二次污染，即對地下水和地表水的污染。所以只有應(yīng)用靜電除塵才能使以上問題一次得到解決。(2)、窯尾電塵的必要性。首先，從窯尾的工藝條件考慮，窯尾的氣體溫度在500°C以上，有時高達570°C580°C,這種溫度下布袋除塵可想而知是不可能的，而由于氣體中so?的存在，氣溫稍稍偏低就會結(jié)露。由于前面的沉降、旋風等都屬于除塵效率很低的初級除塵，后邊如果用水除塵也會產(chǎn)生大量的污水和污泥，造成后續(xù)工段的污水和污泥處理負荷更大，消耗也更大。其次，從硫酸凈化和整體工程考慮，布袋除塵不能用，其它的除塵方式除塵效率又達不到要求，實現(xiàn)不了凈化工段的封閉酸洗，所以只有靜電除塵能夠勝任此項工作。然而，窯尾的工況條件太惡劣了，高溫、含酸氣體、高溫下結(jié)露、熱膨脹量大等情況，都對靜除塵的長周期穩(wěn)定運轉(zhuǎn)夠成威脅。我們通過多年的不懈努力，通過獨到的設(shè)計，制造出石膏烘干及窯尾除塵專用靜電除塵器，把問題一一解決了，確保了靜電除塵的長周期穩(wěn)定運轉(zhuǎn)，確保了石膏制酸工程中的污水零排放，為工程的放大、延伸、可持續(xù)的發(fā)展奠定了良好的技術(shù)基礎(chǔ)。四、主要經(jīng)濟指標本項目97年10月投產(chǎn)，98年5月達到設(shè)計能力，年產(chǎn)93%硫酸60000噸，水泥10萬噸，改造后水泥產(chǎn)量達20萬噸。生產(chǎn)成本：本工藝每噸硫酸副產(chǎn)熟料一噸，總投資按6500萬元計,噸硫酸、噸熟料成本如下：

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