[发明专利]一种磷石膏制备硫酸联产水泥的分离式双系统和生产方法

说明书

本发明公开了一种磷石膏制备硫酸联产水泥的分离式双系统和生产方法。该分离式双系统包括磷石膏热解制酸系统和水泥熟料煅烧系统。本发明采用分离式的磷石膏热解装置，并将磷石膏热解制硫酸系统和水泥熟料煅烧系统分离开，使得操作人员可以根据磷石膏和其他水泥生料所需不同的热解环境随时调整工况，避免了由于磷石膏所需热解温度过高产生大量液相致使分解炉发生结皮堵塞的风险，在磷石膏分解率提高的同时，保证水泥熟料的质量；同时，提高了磷石膏的普适性，并使所得制酸烟气中SO₂浓度不小于8％。

技术领域

本发明涉及磷石膏制备硫酸联产水泥技术领域，尤其是涉及一种磷石膏制备硫酸联产水泥的分离式双系统和生产方法。

背景技术

磷石膏是用硫酸制备磷酸过程中产生的工业废渣，随着我国经济的发展，对磷肥需求的增长导致磷石膏堆存总量在近几年急速上升。由于磷石膏中所含杂质复杂导致其资源化利用存在严重的限制，而大量堆存不仅侵占了土地资源，其中含有的水溶性五氧化二磷和水溶性氟直接威胁周围水域环境安全，推进磷石膏大规模开发利用刻不容缓。

由于磷石膏中含有丰富的钙、硫资源，磷石膏分解制硫酸联产水泥技术不仅可充分利用其中的钙、硫资源，而且在生产过程中不排放固体废渣，还为磷肥企业提供了硫酸作为生产原料，具有良好的经济效益和环境效益。但磷石膏与石灰石的分解特性有较大差别，磷石膏的分解温度高，分解气氛控制难度高，其分解难度远远高于石灰石，传统的中空窑分解磷石膏制备硫酸存在诸多问题。从节能减排的角度来看，流态化分解技术应用于磷石膏热解制硫酸联产水泥是该工艺的发展方向。

早在1997年，鲁北集团采用该技术，目标是将“3、4、6”PSC工程放大10倍，达到年产30万吨磷铵、40万吨硫酸联产水泥60万吨的生产能力。但是，该系统运行过程中烧成窑尾的分解炉极易产生结皮、堵塞，所采用的窑外分解工艺最终未能达到原设计能力。目前窑外分解制酸联产水泥工艺存在的问题有：1)我国磷矿大部分属于中低品位，相应的，磷石膏的杂质含量较高。据不完全统计，我国磷石膏SiO₂平均含量在10％左右，P₂O₅平均含量在1.15％左右，F平均含量在0.40％左右。因此，我国大部分磷石膏不能直接用于制酸并联产水泥。2)煤的充分燃烧和优质熟料的形成，均需氧化气氛，而磷石膏分解又需还原气氛，这是一对难以调和的矛盾，生产控制难度大，导致水泥熟料质量波动大。3)由于磷石膏主要组分石膏(纯的CaSO₄)的分解温度高于磷石膏生料(除CaSO₄外，还含有SiO₂、Fe₂O₃等混合物)的最低共融点，处于堆积态的内层部分尚未完全分解的磷石膏就因被生料中过早出现的液相包裹而停止分解，降低了水泥品质。4)制酸用烟气中的SO₂气体浓度一般要求8％以上，而由于磷石膏分解和水泥熟料煅烧都在一个装置内进行，水泥熟料煅烧温度高达1300-1450℃，系统需气量大，因此正常条件下出窑尾气SO₂浓度一般只有6％左右，给制酸带来困难。

发明内容

本发明的目的在于克服上述技术不足，提出一种磷石膏制备硫酸联产水泥的分离式双系统和生产方法，解决现有技术中窑外分解制酸联产水泥工艺磷石膏普适性差、生产控制难度大、制酸烟气SO₂含量低的技术问题。

本发明的第一方面提供一种磷石膏制备硫酸联产水泥的分离式双系统，包括：磷石膏热解制酸系统和水泥熟料煅烧系统；其中，

磷石膏热解制酸系统包括：磷石膏预热装置、磷石膏热解装置、高温气固分离器和制酸装置；磷石膏预热装置的固相出口与磷石膏热解装置的固相入口连接，磷石膏热解装置的物料出口与高温气固分离器的物料入口连接，高温气固分离器的气相出口与磷石膏预热装置的气相入口连接，磷石膏预热装置的气相出口与制酸装置的气相入口连接；