磷石膏制硫酸聯(lián)產(chǎn)水泥工藝

1、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)磷銨行業(yè)可持續(xù)發(fā)展磷石膏制硫酸聯(lián)產(chǎn)水泥工藝簡(jiǎn)介唐山黎河實(shí)業(yè)有限公司河北 遵化一、項(xiàng)目背景1、我國(guó)磷銨行業(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)。 佃88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)是磷銨和重鈣。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，磷銨行業(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）磷酸二銨生產(chǎn)能力，到2007年底將達(dá)到或超過(guò)110

2、0萬(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)磷銨的重要原料之一每噸磷銨消耗約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)源于硫磺，即我國(guó)硫資源的進(jìn)口依存度在50%以上。隨著全球能（資）源的緊張及海運(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

3、磺 價(jià)格持續(xù)走高更是足以說(shuō)明這一點(diǎn)，合理開(kāi)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)一噸磷銨產(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。磷石膏資源綜合利用已納入國(guó)家“十一五”期間四大環(huán)保治理重 點(diǎn)項(xiàng)目之一。通過(guò)磷石膏的綜合利用，即解決了磷銨生產(chǎn)過(guò) 程中產(chǎn)生的廢渣 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)磷銨行業(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、環(huán)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

4、唐山黎河實(shí)業(yè)有限公司前身為遵化市化肥廠，始建于 佃73年，原為2萬(wàn)噸/年合成氨廠，于91年建成3萬(wàn)噸/年磷 銨裝置，經(jīng)過(guò)技術(shù)改進(jìn)，現(xiàn)磷銨產(chǎn)能已達(dá)到 8萬(wàn)噸、NPK復(fù) 合肥30萬(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(kāi)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(kāi)始試驗(yàn)石膏制酸工藝，I960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(kāi)始研究磷石膏制硫酸聯(lián)產(chǎn)水泥工藝，1970年投

5、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(kāi)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)大示范裝置，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

6、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)窯高溫煅燒，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(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SQ在催化劑的作用下轉(zhuǎn)化成 SQ，SQ經(jīng)吸收后得硫酸，尾氣氨中和后放空。流程如下:硫酸放空門(mén)亞硫f尾氣 SQ硫,轉(zhuǎn)*凈窯氣1料口轉(zhuǎn)卜2煙煤、硫成_品福水泥均化*-L泥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：2CaS0 4 2H2O=2CaSO1/2H2O+3HO(2)生料分解：生

7、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 CaSQ發(fā)生還原 反應(yīng)，原理如下：CaSO 4+2C=CaS+2C0CaS+3CaSO 4=4CaO+4SOT總反應(yīng)為：2CaSO 4+C=2CaO+2Sj +CQT(3)熟料燒成：分解后的物料進(jìn)入回轉(zhuǎn)窯燒成帶，在1250 C 1450 C 下 CaO與 SiO?、Al 2Q、FezQ 等發(fā)生礦化反應(yīng)， 生成硅酸二鈣、硅酸三鈣、鋁酸三鈣、鐵鋁酸四鈣等即為水 泥熟料：2CaO+SiO2=2CaO.SiO2(簡(jiǎn)寫(xiě)為GS)3CaO+SiO2=3CaO.SiO2(簡(jiǎn)寫(xiě)為QS)CaO+Al2Q=3CaO.AI 2Q(簡(jiǎn)寫(xiě)為Q

8、A)CaO+Al2Q+Fe2Q=4CaO.AI 2Q.Fe2O (簡(jiǎn)寫(xiě)為CAF)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。早在佃96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%。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

9、定的。下面我們?cè)僮鲆幌戮唧w的解釋：、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 米用的這種方式，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。、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

10、500 C 以上，有時(shí)高達(dá) 570C 580C,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：名稱單位消耗定額單 價(jià)（元）