半水磷石膏的分解方法
2023-05-11 09:38:56 2
專利名稱：半水磷石膏的分解方法
技術領域：
本發明涉及一種廢渣處理及利用的方法，特別是涉及一種已烘乾脫水後的半水磷 石膏的分解方法。
背景技術：
磷石膏是溼法磷酸和磷肥工業生產所排放的固體廢棄物，其主要成分是 CaSO4. 2H20( —般含量在90%以上)。生產一噸磷酸要產生五噸左右的磷石膏廢渣，我國磷 肥生產每年要排放數千萬噸磷石膏，需要大量的土地堆放，同時對環境造成嚴重汙染。石膏 排放所形成的環保壓力已經成為磷肥工業發展的重要制約因素之一。磷石膏既是工業廢棄物，也是寶貴的資源。磷石膏經高溫熱處理後，可獲得SO2和 CaO，前者可以制硫酸，後者可作為建材原料。此工藝一方面消除了磷石膏等工業副產石膏 對環境的汙染，變廢為寶，解決我國硫資源嚴重缺乏的問題，另一方面用所產生的石灰渣作 為生產建材的原料，可以節約資源。因此，對磷石膏的開發利用可以將化工工業和建材工業 結合起來，在實現硫資源循環利用的同時，做到磷及磷化工工業的無廢渣排放。磷石膏分解制硫酸聯產石灰是一種大規模工業化利用磷石膏的途徑，其技術核心 是將磷石膏在專用熱反應器中進行分解，同時將尾氣中的SO2吸收制硫酸。目前已有企業 建立起工業生產線，證實了磷石膏分解制硫酸的技術可行性。目前，磷石膏分解工藝主要有 迴轉窯法、隧道窯法、流化床煅燒法等，其中迴轉窯和隧道窯法是在堆積態下對物料進行煅 燒，存在反應效率低、轉化率低、反應器內的氣氛難以控制等缺點，而流化床法雖然在傳遞 條件方面得到了一定的改善，但返混問題無法迴避，尾氣中SO2的濃度較低。由於傳統工藝 存在的種種缺點，使得這項技術沒有得到廣泛推廣和應用。若要解決磷石膏綜合利用的工 業化問題，最關鍵的就是要保證磷石膏的分解反應條件，提高磷石膏的脫硫率。有鑑於上述現有的磷石膏分解工藝存在的缺陷，本發明人基於從事此類工藝方法 製造多年豐富的實務經驗及專業知識，積極加以研究創新，以期創設一種新的半水磷石膏 的分解方法，改進一般現有的磷石膏分解工藝，使其更具有實用性。經過不斷的研究、設計， 並經反覆試作及改進後，終於創設出確具實用價值的本發明。
發明內容
本發明的目的在於，克服現有的磷石膏分解工藝存在的缺陷，而提供一種新的半 水磷石膏的分解方法，所要解決的技術問題是使其解決現有磷石膏分解工藝中的熱效率 低，CaSO4的分解率低，尾氣中的SO2濃度低和石灰質量低的缺點，從而更加適於實用。本發明的目的及解決其技術問題是採用以下技術方案來實現的。依據本發明提出 的一種半水磷石膏的分解方法，包括以下步驟A、半水磷石膏的懸浮態預熱將半水磷石 膏物料加入到懸浮態預熱系統中，在懸浮態下同高溫煙氣進行熱交換，半水磷石膏脫水後 形成無水磷石膏，其中所述懸浮態預熱系統的煙氣出口溫度為180 450°C，所述無水磷石 膏的出口溫度為700 1000°C;B、無水磷石膏的懸浮態熱分解、脫硫上述的無水磷石膏進入到與上述懸浮態預熱系統出口連接的懸浮態熱分解系統中，在懸浮態熱分解系統中同時 加入與半水磷石膏重量比為0.01 0.4 1的還原劑，完成磷石膏的高溫分解、脫硫過程， 使磷石膏的分解率達到60% 100%，脫硫率達到60% 100%，煙氣中SO2氣體的質量百 分比濃度為5% 20% ；C、物料的冷卻由上述懸浮態熱分解系統排出的高溫物料自上而 下進入到冷卻系統中，與自下而上的常溫空氣進行換熱，使物料冷卻，並將換熱後的空氣進 入到上述懸浮態熱分解系統中，作為助燃氣體。本發明的目的及解決其技術問題還可採用以下技術措施進一步實現。前述的半水磷石膏的分解方法，其中所述的半水磷石膏物料是由石膏原料脫水而 製成，所述石膏原料為磷石膏、氟石膏、工業副產品石膏或天然石膏。前述的半水磷石膏的分解方法，其中所述的石膏原料含CaSO4. 2H20的含量為 60% 100%，SiO2的含量為0% 30%。前述的半水磷石膏的分解方法，其中所述的懸浮態預熱系統包括多個級數為4 6級的旋風預熱器單元。前述的半水磷石膏的分解方法，其中所述的懸浮態預熱系統採用交叉料流雙系列 預熱器系統、並行雙系列或單系列預熱器系統。前述的半水磷石膏的分解方法，其中所述的浮態熱分解系統中所使用的還原劑為 煤粉或焦炭。前述的半水磷石膏的分解方法，其中上述懸浮態熱分解系統排出的高溫物料的溫 度達 700-1200°C。前述的半水磷石膏的分解方法，其中物料的冷卻步驟中採用的常溫空氣的氣體流 量與物料的質量流量比為0.3 3 1。藉由上述技術方案，本發明的半水磷石膏的分解方法至少具有下列優點1)對磷石膏等工業副產石膏的開發利用可以把副產石膏的化工工業和建材工業 有機結合起來，做到硫資源的循環利用，磷及磷化工工業的無廢渣排放；2)半水磷石膏的分解工藝流程中的A和B步驟都是在磷石膏的懸浮態下進行的， 極大改善了氣固傳遞條件，提高了系統的熱效率和反應效率；3)本發明半水磷石膏的分解方法中由於採用外循環式熱分解反應器系統，可延長 物料在反應器內的停留時間，提高磷石膏的分解率、脫硫率和煙氣中SO2的濃度，同時熱反 應器的反應氣氛(還原、氧化反應)可實時調控，強化各反應區的功能，提高物料脫硫率；4)其生產工藝流程成熟，建廠投資少，工藝規模可以為300 5000t/d(噸/天) 成品量，在有效高品質利用磷石膏中硫元素的同時，解決天然石灰和石灰石資源日益短缺 的問題。上述說明僅是本發明技術方案的概述，為了能夠更清楚了解本發明的技術手段， 而可依照說明書的內容予以實施，並且為了讓本發明的上述和其他目的、特徵和優點能夠 更明顯易懂，以下特舉較佳實施例，並配合附圖，詳細說明如下。
下面結合附圖和實施例對本發明作進一步的說明。圖1是本發明半水磷石膏的分解方法的工藝流程圖，圖中帶箭頭的虛線表示氣流路線，帶箭頭的實線表示物料路線圖。圖2是本發明半水磷石膏的分解方法中所採用的懸浮態熱分解系統的結構示意 圖。圖3是本發明半水磷石膏的分解方法中採用雙系列預熱器系統的結構示意圖。圖4是本發明半水磷石膏的分解方法中中採用單系列預熱器系統的結構示意圖。步驟100 半水磷石膏的懸浮態預熱步驟200 無水磷石膏的懸浮態熱分解、脫硫步驟300 未分解完全的物料由外循環進入上述步驟200中步驟400 =CaO石灰物料的冷卻步驟500 =CaO石灰經冷卻後輸送到儲存庫進行存儲步驟600 =SO2煙氣進入收塵器系統中收塵70、80 下料管1 冷卻系統2:分解爐縮口3 餵料管4 噴煤管5 分解爐6 氣氛調控閥7 旋流分離器8:出風管9 旋風筒10 膨脹倉11 洩料器12 下料管20 原料提升機30 雙系列預熱器30』 單系列預熱器40 分解爐50 冷卻系統
具體實施例方式為更進一步闡述本發明為達成預定發明目的所採取的技術手段及功效，以下結合 附圖及較佳實施例，對依據本發明提出的半水磷石膏的分解方法具體實施方式
、方法、步 驟、特徵及其功效，詳細說明如後。實施例1採用某磷肥廠生產的廢渣磷石膏(所謂磷石膏，僅是指在磷化工過程中排出的石 膏，其主成分依舊是CaSO4),化學組成見表1，燃料成分及工業分析見表2，採用煤粉同時作 為還原劑和燃料。表1磷石膏原料的主要化學組成
CaO SiO2 Al2O3 Fe2O3 MgO SO3 P2O5 F Na2O K2O 39.0 4.56 0.581 0.311 0.287 51.5 2.51 1.02 0.0738 0.0241表2燃料成分及工業分析
權利要求
一種半水磷石膏的分解方法，其特徵在於其包括以下步驟A、半水磷石膏的懸浮態預熱將半水磷石膏物料加入到懸浮態預熱系統中，在懸浮態下同高溫煙氣進行熱交換，半水磷石膏脫水後形成無水磷石膏，其中所述懸浮態預熱系統的煙氣出口溫度為180～450℃，所述無水磷石膏的出口溫度為800～1200℃；B、無水磷石膏的懸浮態熱分解、脫硫上述的無水磷石膏進入到與上述懸浮態預熱系統物料出口連接的懸浮態熱分解反應系統中，在懸浮態熱分解反應系統中同時加入與無水磷石膏重量比為0.01～0.4∶1的還原劑，完成磷石膏的高溫分解、脫硫過程，使磷石膏的分解率達到60％～100％，脫硫率達到60％～100％，煙氣中SO2氣體的質量百分比濃度為5％～20％；C、物料的冷卻由上述懸浮態熱分解系統排出的高溫物料自上而下進入到多級懸浮冷卻系統中，與自下而上的空氣進行熱交換，使物料冷卻，並使換熱後的空氣進入到上述懸浮態熱分解系統中，作為助燃氣體。
2.根據權利要求1所述的半水磷石膏的分解方法，其特徵在於所述的半水磷石膏物料 是由石膏原料脫水而製成，所述石膏原料為磷石膏、氟石膏、工業副產品石膏或天然石膏。
3.根據權利要求2所述的半水磷石膏的分解方法，其特徵在於所述的石膏原料含 CaSO4. 2H20的含量為60% 100%，SiO2的含量為0% 30%。
4.根據權利要求1所述的半水磷石膏的分解方法，其特徵在於所述的懸浮態預熱系統 包括多個級數為4 6級的旋風預熱器單元。
5.根據權利要求4所述的半水磷石膏的分解方法，其特徵在於所述的懸浮態預熱系統 採用交叉料流雙系列預熱器系統、並行雙系列或單系列預熱器系統。
6.根據權利要求1所述的半水磷石膏的分解方法，其特徵在於所述的懸浮態熱分解系 統中所使用的還原劑為煤粉、焦炭、氫氣等還原劑。
7.根據權利要求1所述的半水磷石膏的分解方法，其特徵在於上述懸浮態熱分解系 統排出的高溫物料的溫度達700-1200°C。
8.根據權利要求1所述的半水磷石膏的分解方法，其特徵在於物料的冷卻步驟中採 用空氣流量與物料流量的質量比為0.3 3 1。
全文摘要
本發明是關於一種半水磷石膏的分解方法，其包括以下步驟A、半水磷石膏的懸浮態預熱將半水磷石膏物料加入到懸浮態預熱系統中，在懸浮態下同高溫煙氣進行熱交換，半水磷石膏脫水後形成無水磷石膏；B、無水磷石膏的懸浮態熱分解、脫硫上述的無水磷石膏進入到與上述懸浮態預熱系統出口連接的懸浮態熱分解系統中，在懸浮態熱分解系統中同時加入與半水磷石膏重量比為0.01～0.4∶1的還原劑，完成磷石膏的高溫分解、脫硫過程；C、物料的冷卻。本發明半水磷石膏的分解方法，可克服現有生產方法中CaSO4的分解率低、脫硫率低等缺點，在有效高品質利用磷石膏中硫元素的同時，解決天然石灰和石灰石資源日益短缺的問題。
文檔編號C01F11/04GK101955166SQ200910160050
公開日2011年1月26日 申請日期2009年7月20日 優先權日2009年7月20日
發明者何浩明, 劉寧昌, 劉文歡, 徐德龍, 李文飛, 李輝, 楊三可, 程福安, 胡宏, 範海宏, 解田, 酒少武, 陳延信 申請人:甕福(集團)有限責任公司;西安建築科技大學