一种磷矿浆吸收磷石膏焙烧烟气联产磷酸和水泥熟料的方法与流程

[0001]
本发明属于磷石膏资源化无害化处理技术领域，具体涉及一种磷矿浆吸收磷石膏焙烧烟气联产磷酸和水泥熟料的方法。


背景技术：

[0002]
磷石膏是湿法磷酸工艺中产生的固体废弃物，其组分主要是二水硫酸钙。采用湿法工艺生产磷酸，每生产 1 t 磷酸，就会产生 4.5~5 t 磷石膏。磷石膏的随意排放堆积严重破坏了生态环境，不仅污染地下水资源，还造成土地资源的浪费。
[0003]
现有技术中，基于磷石膏高温分解的基本原理，使用磷石膏制备硫酸的技术已有报道，但是均存在诸多问题，例如云南某大型国有磷肥企业于1986年建成国内第一套年产7万吨硫酸、10万吨水泥的生产线，投产运营后，因生产成本过高而停止了磷石膏制酸，水泥生产改为以石灰石为原料；云南省另一生产企业也采用“磷石膏分解制酸”的技术，但从制酸原料的来源看，磷石膏只占整个用量的一部分，其他主要来源为天然石膏与硫磺。
[0004]
云南的高硅磷石膏用于生产硫酸并联产水泥，技术上也有一定的难度。首先，高硅含量会导致熟料的石灰饱和系数偏低（即kh值）、c
3
s少、c
2
s多、熟料早强低且易粉化；sio
2
含量高会引起硅石率硅酸率过高、液相量太少、煅烧困难等问题。要降低磷石膏即生料中的sio
2
含量，必需实施配料，这又势必降低生料中so
3
含量。但是根据有关资料报道，生料中so
3
含量每降低1%，窑气中so
2
浓度改变0.37%；当窑气浓度改变1%时，制酸建设投资费用将增加10%。
[0005]
中国专利cn100513341a公开了一种用高硅磷石膏生产水泥和硫酸的方法，但是其原料要求为磷石膏和钙质原料混合均化，保证混合料的cao达到39-43%后才能进行后续反应，而且反应温度高达1400℃，能耗高，同时也存在后续二氧化硫气体制酸难度大、成本高的问题。中国专利cn102530886a公开种磷石膏制备硫酸和水泥的方法，cn106431031a公开一种利用磷石膏制硫铝酸盐水泥联产硫酸的方法，但是首先其磷石膏中硅含量较低，生产水泥难度低；而且现有磷石膏制备硫酸联产水泥的方法打大多存在二氧化硫浓度低，制酸难度大成本高，不利于工业化扩大应用的问题。
[0006]
磷矿浆法脱硫是以磷矿浆为吸收剂，以so
2
及so
3
替代硫酸分解磷矿，同时利用烟气中的剩余氧，将溶液中亚硫酸催化氧化为硫酸，不断增加溶液的硫容量和吸收烟气中so
2
的能力，生成的硫酸与磷矿进一步发生化学反应，产生磷石膏和磷酸，同时达到脱硫的目的。但是该方法的缺陷是没有解决现有湿法磷酸工艺中磷石膏大量产生堆积的问题。
[0007]
基于以上问题，有必要发明一种磷矿浆吸收磷石膏焙烧烟气联产磷酸和水泥熟料的方法。


技术实现要素：

[0008]
本发明的目的在于提供一种磷矿浆吸收磷石膏焙烧烟气联产磷酸和水泥熟料的方法。
[0009]
本发明的目的是这样实现的，所述磷矿浆吸收磷石膏焙烧烟气联产磷酸和水泥熟料的方法，包括以下步骤：1）烘干：对磷石膏进行烘干至水分小于4%；2）均化：对烘干后的磷石膏按比例配入矿化剂、还原剂进行一次均化，然后按水泥成分要求加入配料，再次均化；3）高温分解：均化后的物料进入中空长窑，与窑头来的热尾气进行的热交换，实现预热；接着把预热的物料继续向窑头移动，物料温度升至780~810℃，进入分解段，继续升至950℃～1000℃，进入烧成段；磷石膏在窑内高温分解时间为30min～40min，得到含so
2
的磷石膏焙烧烟气和残渣，残渣冷却后得到水泥熟料；4）磷矿分解：将含so
2
的磷石膏焙烧烟气通入磷矿浆中，对磷矿进行分解，充分反应后固液分离，滤渣为磷石膏，返回步骤（1）中作为原料进行循环处理，滤液即为稀磷酸，气体排放既可。
[0010]
与现有技术相比，本发明具有以下技术效果：1、本发明使用磷矿浆吸收磷石膏焙烧烟气联产磷酸和水泥熟料，不仅能实现磷石膏资源化无害化处理，而且磷石膏分解后无需烟气制酸系统，二氧化硫烟气直接通入磷矿浆中，对磷矿进行分解，产生磷石膏和磷酸，磷石膏返回焙烧工段实现循环处理，处理后烟气二氧化硫浓度极低可直接排放，整个工艺无废物排放，无有害气体产生。
[0011]
2、有别于现有技术磷石膏焙烧烟气制酸对二氧化硫浓度的高要求，本发明采用磷矿浆吸收磷石膏焙烧烟气，无需考虑烟气中二氧化硫浓度，有效规避了高硅磷石膏高温分解时按水泥成分配料后造成的焙烧烟气中二氧化硫浓度低制酸成本显著增加的问题。
[0012]
3、本发明实现了湿法磷酸中磷石膏产生和分解的闭环处理，由磷石膏高温分解产生的二氧化硫实现磷矿浆中磷矿的分解，产生磷酸产品和磷石膏，磷石膏再返回进行高温分解，解决湿法磷酸中磷石膏大量产生堆积的问题，运行成本低，流程简单。
附图说明
[0013]
图1为本发明的工艺流程图。
具体实施方式
[0014]
下面结合附图对本发明作进一步的说明，但不以任何方式对本发明加以限制，基于本发明教导所作的任何变换或替换，均属于本发明的保护范围。
[0015]
如图1所示，本发明的磷矿浆吸收磷石膏焙烧烟气联产磷酸和水泥熟料的方法，包括以下步骤：1）烘干：对磷石膏进行烘干至水分小于4%；2）均化：对烘干后的磷石膏按比例配入矿化剂、还原剂进行一次均化，然后按水泥成分要求加入配料，再次均化；3）高温分解：均化后的物料进入中空长窑，与窑头来的热尾气进行的热交换，实现预热；接着把预热的物料继续向窑头移动，物料温度升至780~810℃，进入分解段，继续升至950℃～1000℃，进入烧成段；磷石膏在窑内高温分解时间为30min～40min，得到含so
2
的磷石膏焙烧烟气和残渣，残渣冷却后得到水泥熟料；
4）磷矿分解：将含so
2
的磷石膏焙烧烟气通入磷矿浆中，对磷矿进行分解，充分反应后固液分离，滤渣为磷石膏，返回步骤（1）中作为原料进行循环处理，滤液即为稀磷酸，气体排放既可。
[0016]
优选的，所述的还原剂为碳还原剂，所述碳还原剂为焦炭。
[0017]
优选的，所述的磷石膏中sio
2
的含量为5~20%。
[0018]
优选的，所述的磷矿浆含固量为50~70%，所述的磷矿浆含粒度为过100目不低于80%。
[0019]
实施例1一种磷矿浆吸收磷石膏焙烧烟气联产磷酸和水泥熟料的方法，包括以下步骤：1）烘干：对磷石膏进行烘干至水分3.5%；2）均化：对烘干后的磷石膏按比例配入矿化剂、还原剂进行一次均化，然后按水泥成分要求加入配料，再次均化；3）高温分解：均化后的物料进入中空长窑，与窑头来的热尾气进行的热交换，实现预热；接着把预热的物料继续向窑头移动，物料温度升至780℃，进入分解段，继续升至950℃，进入烧成段；磷石膏在窑内高温分解时间为30min，得到含so
2
的磷石膏焙烧烟气和残渣，残渣冷却后得到水泥熟料；分解率达到85%；4）磷矿分解：将含so
2
的磷石膏焙烧烟气通入磷矿浆中，对磷矿进行分解，充分反应后固液分离，滤渣为磷石膏，返回步骤（1）中作为原料进行循环处理，滤液即为稀磷酸，气体符合排放标准，直接排放既可。
[0020]
实施例2一种磷矿浆吸收磷石膏焙烧烟气联产磷酸和水泥熟料的方法，包括以下步骤：1）烘干：对磷石膏进行烘干至水分3%；2）均化：对烘干后的磷石膏按比例配入矿化剂、还原剂进行一次均化，然后按水泥成分要求加入配料，再次均化；3）高温分解：均化后的物料进入中空长窑，与窑头来的热尾气进行的热交换，实现预热；接着把预热的物料继续向窑头移动，物料温度升至800℃，进入分解段，继续升至980℃，进入烧成段；磷石膏在窑内高温分解时间为35min，得到含so
2
的磷石膏焙烧烟气和残渣，残渣冷却后得到水泥熟料；分解率达到90%；4）磷矿分解：将含so
2
的磷石膏焙烧烟气通入磷矿浆中，对磷矿进行分解，充分反应后固液分离，滤渣为磷石膏，返回步骤（1）中作为原料进行循环处理，滤液即为稀磷酸，气体符合排放标准，直接排放既可。
[0021]
实施例3一种磷矿浆吸收磷石膏焙烧烟气联产磷酸和水泥熟料的方法，包括以下步骤：1）烘干：对磷石膏进行烘干至水分小于4%；2）均化：对烘干后的磷石膏按比例配入矿化剂、还原剂进行一次均化，然后按水泥成分要求加入配料，再次均化；3）高温分解：均化后的物料进入中空长窑，与窑头来的热尾气进行的热交换，实现预热；接着把预热的物料继续向窑头移动，物料温度升至810℃，进入分解段，继续升至1000℃，进入烧成段；磷石膏在窑内高温分解时间为40min，得到含so
2
的磷石膏焙烧烟气和残
渣，残渣冷却后得到水泥熟料；分解率达到95%；4）磷矿分解：将含so
2
的磷石膏焙烧烟气通入磷矿浆中，对磷矿进行分解，充分反应后固液分离，滤渣为磷石膏，返回步骤（1）中作为原料进行循环处理，滤液即为稀磷酸，气体符合排放标准，直接排放既可。

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