磷石膏制硫酸聯(lián)產(chǎn)水泥工藝

提高資源綜合利用率，實(shí)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(jiǎn)介XX黎河實(shí)業(yè)XXXX遵化一、項(xiàng)目背景1、我國(guó)磷錢行業(yè)迅猛發(fā)展我國(guó)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(guó)務(wù)院決定大力提高化肥生產(chǎn)能力，并集資65億元專項(xiàng)資金增產(chǎn)化肥，重點(diǎn)是磷鍍和重鈣。磷肥工業(yè)經(jīng)過(guò)多年的發(fā)展，產(chǎn)量、消費(fèi)量均居世界第一,已形成設(shè)計(jì)、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(guò)美國(guó)，成為世界第一磷肥生產(chǎn)大國(guó)，2006年底形成900萬(wàn)噸（實(shí)物）磷酸二鞍生產(chǎn)能力，到2007年底將達(dá)到或超過(guò)1100萬(wàn)噸，2007年我國(guó)磷肥工業(yè)又有一個(gè)新的巨大變化，磷肥的出口量大于進(jìn)口量，成為磷肥的凈出口國(guó),這是我國(guó)磷肥工業(yè)標(biāo)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(hào)稱“無(wú)機(jī)工業(yè)之母”,也是最基本的無(wú)機(jī)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(guó)硫資源嚴(yán)重短缺，目前，我國(guó)硫酸的表觀消費(fèi)量在5600萬(wàn)噸左右，其中72%的硫酸用于磷肥生產(chǎn)，而我國(guó)近50%的硫酸生產(chǎn)原料來(lái)源于硫堿，即我國(guó)硫資源的進(jìn)口依存度在50%以上。隨著全球能（資）源的緊X及海運(yùn)費(fèi)的增長(zhǎng)，硫磺價(jià)格在短期內(nèi)不會(huì)有多大的變化，近一年來(lái)硫磺價(jià)格持續(xù)走高更是足以說(shuō)明這一點(diǎn)，合理開發(fā)、利用硫資源成為一個(gè)嚴(yán)肅的話題。3、實(shí)現(xiàn)磷石膏的綜合利用是切實(shí)符合我國(guó)國(guó)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(guó)家“十一五”期間四大壞保治理重點(diǎn)項(xiàng)目之一。通過(guò)磷石膏的綜合利用，即解決了磷鞍生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的廢渣一一磷石膏的堆存、占地、污染問(wèn)題，又合理利用了資源，緩解了我國(guó)硫資源短缺的矛盾，化害為利、變廢為寶，確保我國(guó)磷錢行業(yè)又好又快可持續(xù)發(fā)展，符合國(guó)家循環(huán)經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)政策要求，是集經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益、壞保效益于一體的好項(xiàng)目。二、技術(shù)來(lái)源1、企業(yè)簡(jiǎn)介XX黎河實(shí)業(yè)XX前身為遵化市化肥廠，始建于1973年，原為2萬(wàn)噸/年合成氨廠，于91年建成3萬(wàn)噸/年磷錢裝置，經(jīng)過(guò)技術(shù)改進(jìn)，現(xiàn)磷錢產(chǎn)能已達(dá)到8萬(wàn)噸、NPK復(fù)XX30萬(wàn)噸、硫酸10萬(wàn)噸、水泥20萬(wàn)噸、磷精粉15萬(wàn)噸，公司機(jī)械廠可為用戶配套生產(chǎn)鐵選礦用礦山機(jī)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(yùn)轉(zhuǎn)10年，經(jīng)多次技術(shù)改進(jìn)，吸取成功經(jīng)驗(yàn)，運(yùn)轉(zhuǎn)穩(wěn)定、為公司創(chuàng)造了巨大的經(jīng)濟(jì)效益。2、技術(shù)來(lái)源德國(guó)1916年開始試驗(yàn)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(xué)工業(yè)公司。我國(guó)1964年開始石膏制酸聯(lián)產(chǎn)水泥工藝的國(guó)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(guò)考核、驗(yàn)收。本廠工藝為“八?五”期間原化工部批準(zhǔn)的擴(kuò)大示X裝置，并對(duì)該工藝進(jìn)行了大膽改進(jìn)，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(guò)專家鑒定，經(jīng)過(guò)多年研究總結(jié),該制酸工程贏得專利多項(xiàng)、論文數(shù)篇，是值的借鑒、學(xué)習(xí)的好項(xiàng)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(jī)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(jì)量后送入回轉(zhuǎn)窯高溫?zé)鯚?，得水泥熟料，熟料用失重秤配入一定?/p>

的水渣、粉煤灰等混合材，經(jīng)球磨機(jī)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(jìn)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(zhēng)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(zhēng)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(jī)中與高溫?zé)釤煔鈸Q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(jìn)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(jiǎn)寫為CsA）AI2O3CaO+Al2O3+Fe2O3=4CaO.Al203.Fe2O（簡(jiǎn)寫為C4AF）3、關(guān)鍵技術(shù)及創(chuàng)新點(diǎn)隨著全球可持續(xù)發(fā)展理念的日益高漲，我國(guó)的節(jié)能減排工作也成為工業(yè)項(xiàng)目的重中之重。早在1996年建磷石膏制酸工程的過(guò)程中，我們就率先考慮到了這個(gè)有利當(dāng)代造福子孫的項(xiàng)目，必須要有嚴(yán)格的減排要求，所以我們?cè)跊](méi)有工業(yè)性試驗(yàn)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(méi)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(jī)》兩項(xiàng)專利，制作安裝完成后一次試車成功，當(dāng)時(shí)的除塵效率達(dá)到99.98%o也許有人會(huì)問(wèn)，為什么必須要用靜電除塵器呢？回答是肯定的。下面我們?cè)僮鲆幌戮唧w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(wú)法正常，維修費(fèi)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(dāng)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(shí)又產(chǎn)生了大量的污水，污水還要進(jìn)行凈化處理，其難度也是很大，也很容易造成二次污染，即對(duì)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(wèn)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(shí)高達(dá)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(huì)結(jié)露。由于前面的沉降、旋風(fēng)等都屬于除塵效率很低的初級(jí)除塵，后邊如果用水除塵也會(huì)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(fù)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(dá)不到要求，實(shí)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(xiàng)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(duì)靜除塵的長(zhǎng)周期穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)夠成威脅。我們通過(guò)多年的不懈努力，通過(guò)獨(dú)到的設(shè)計(jì)，制造出石膏烘干及窯尾除塵專用靜電除塵器，把問(wèn)題一一解決了，確保了靜電除塵的長(zhǎng)周期穩(wěn)定運(yùn)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(jì)指標(biāo)本項(xiàng)目97年10月投產(chǎn)，98年5月達(dá)到設(shè)計(jì)能力，年產(chǎn)93%硫酸60000噸，水泥10萬(wàn)噸，改造后水泥產(chǎn)量達(dá)20萬(wàn)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(wàn)元計(jì),噸硫酸、噸熟料成本如下：

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