预分解窑分解磷石膏制硫酸联产水泥新技术.pdf
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1、 年 月云南化工 第 卷第 期 ,:预分解窑分解磷石膏制硫酸联产水泥新技术李天荣,刘骁(云南创森环保科技有限公司,云南昆明 )摘要:介绍了带分解炉悬浮预热器预分解()的技术特点。该技术以 、代替传统的焦炭作为还原剂,具有分解温度低、能耗低、窑气 浓度高等优势。采用单台 窑,三级预热器 烘干工艺,可联产 硫酸和 水泥熟料,产品能耗 。在磷石膏二氧化硅质量分数小于 的地区,该技术能同时生产出优等品硫酸和合格水泥熟料产品,具有良好的经济效益和社会效益。关键词:磷石膏;硫酸;水泥熟料;悬浮预热器;分解炉中图分类号:文献标识码:文章编号:(),(,):(),:;磷石膏是湿法磷酸的副产物,主要集中在长江经
2、济带。在磷石膏的用途中,用量超过 的是用作水泥缓凝剂、充填筑路、制建筑石膏粉和石膏板等,如图 所示。由于受市场容量和产品销售半径的限制,磷石膏很难实现大规模利用。图 中国磷石膏各利用途径分布图 年,云南某集团对磷石膏各种利用途径的技术与市场及经济进行了分析,并且对集团“十二五”“十三五”期间磷石膏综合利用方式及可能消耗的磷石膏数量进行了规划,建成了部分装置(见表 ),但产品在市场上推广难度较大,产能不能有效发挥。以建筑石膏为例,某省已建产能为 ,但实际利用率不足 。对磷肥企业来说,要进一步提高磷石膏的综合利用率,必须开辟新的利用渠道。磷石膏中除含有硫、钙、硅三种主要元素外,还含有铁、铝、磷等少
3、量元素。在磷石膏中配入适量的硅、铁、铝等元素后,通过煅烧脱出硫元素用于制造硫酸,剩余元素经过高温固相反应可生产水泥熟料。硫酸是磷酸生产企业必需的原料,水泥熟料市场容量巨大,因此,磷石膏制硫酸联产水泥生产技术是磷石膏大规模利用的潜在技术途径。表 某集团磷石膏应用规划及云南已建成装置产能万 序号应用途径技术经济优势市场量十二五规划云南已建制硫酸联产水泥熟料市场容量大,可有效减少固体废弃物堆存,抑制进口硫磺价格。新技术攻关水泥缓凝剂降低水泥成本,生产及应用技术成熟。土壤调理剂应用面广,有一定基础;短期内有效的利用途径;对土壤的改性作用效果明显。建材以 石膏粉为基础原料 其中:粉刷石膏粉在一定的销售半
4、径范围内,成本低于天然石膏;质轻,施工性能好,落灰少;凝结硬化快,节约工期。纸面石膏板相对于天然石膏,节约了开采成本,减少了资源消耗。年 月云南化工 第 卷第 期 ,表 (续)序号应用途径技术经济优势市场量十二五规划云南已建磷石膏砌块质轻,有利于降低建筑成本;隔音,隔热,防火;施工方便、快速。免烧砖质轻,有利于降低建筑成本;隔音,隔热,防火。硫酸盐利用磷石膏中的硫生产硫酸盐。不规划其它路基材料:提高二灰稳定材料的早期强度、抗冲刷能力及水稳定性。基础止水帷幕:降低建筑成本。受运输半径影响,应用量受限合计 带分解炉悬浮预热器预分解技术水泥生产煅烧熟料多采用悬浮预热()窑系统和带分解炉的悬浮预热器的
5、预分解()窑系统。窑系统比 窑系统更进一步实现了节约燃料,成为窑型发展的主流。技术是新型干法水泥生产的核心,是将悬浮预热()和窑外分解技术有机结合,广泛用于水泥生产全过程,具有高效、优质、低耗的优势,是以大型化、自动化为特征的现代水泥生产方法。技术在我国得到广泛的应用和发展,窑的最大单线规模(以产熟料计)为 。悬浮预热一般由 级到 级悬浮预热器组成,通过管道和悬浮预热器实现出窑热烟气与生料粉间的热交换。生料粉通过悬浮预热系统的时间约为 。由于粉体处于悬浮态,其分散在热气流中时,传热面积是堆积状态的 倍,传热系数提高 倍。在悬浮预热系统中,生料粉可从常温加热到 ,分解率可达 左右。出窑热烟气经级
6、旋风筒换热后,离开预热器烟气温度可降到 。窑是在 窑的基础上发展起来的,在悬浮预热器与回转窑之间增设分解炉,在分解炉中加入占总用量 的燃料,使燃料燃烧的放热过程与生料碳酸盐分解的吸热过程在悬浮态或沸腾态下迅速进行,碳酸盐在悬浮态分解炉中的分解效率是回转窑中的 倍左右,从而使入窑生料的分解率从悬浮预热窑的 提高到 。分解率提高后窑的热负荷大为减轻,窑衬的寿命延长,而窑产量可成倍增长。与悬浮预热窑相比,在单机产量相同的条件下,预分解窑具有体型小,占地面积少,制造、运输和安装容易,基建投资较低,且由于 以上的燃料是在温度较低的分解炉内燃烧,产生有害物质 较少,对大气的污染较少。以中国水泥发展历史中建
7、成数量最多的 湿法华新窑为例,对其进行各种窑型改造后能耗及产量变化进行简单比较 ,具体见表 。表 窑类型与产量及能耗关系对比项目回转窑规格 窑类型预热器数生产能力()能耗()投产时间上海金山 湿法长窑无 年上海金山 华新窑改为全干法 窑四级 年广东英德 华新窑改为湿磨干烧 窑烘干 三级 年芜湖海螺 窑五级 年从表 看出:湿法华新窑改造为干法 窑,产能可以从 提高至 ,增产 。改造为干法 窑,产能可以从 提高到 ,增产 ,热能消耗降低 。同类型的 窑,规模越大,能耗下降趋势越明显,规模的 窑比 的 窑热耗降低 。磷石膏特点 水含量高磷石膏水含量高,后续处理能耗较高,利用时需要与磷酸生产联合考量经
8、济效益。目前,大多数的磷石膏游离水质量分数超过 ,结晶水质量分数在 。无论采用何种磷石膏利用方式,都必须去除一部分水。如将磷石膏烘干脱水成半水石膏,吨产品煤耗达 以上,导致综合利用装置投资大、能耗高,经济效益较差。如果磷酸生产企业在磷酸生产中采用“二水 半水”湿法磷酸工艺,能够提高磷收率,有效降低磷石膏残磷含量及小幅提高磷酸浓度,取得收益的同时,有效降低磷石膏的总水质量分数 以上,为磷石膏后续利用创造有利条件。此方法已经在国内多家磷酸生产企业实现成功应用,值得对磷石膏综合利用有需求的磷酸生产企业进行研究和应用。分解温度高在水泥 生产技术的启发下,将窑外分解技术应用于磷石膏分解制硫酸联产水泥是该
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