專利名稱：一種硫酸鈣分解生產(chǎn)硫酸和水泥熟料的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種硫酸和水泥的化工生產(chǎn)工藝，特別涉及釆用硫酸鈣生 產(chǎn)硫酸和水泥熟料的生產(chǎn)工藝。
背景技術(shù)：
磷石膏是化工生產(chǎn)中用硫酸分解磷礦產(chǎn)生的廢料，其數(shù)量極大，處理
不當(dāng)對(duì)環(huán)境影響很大，國(guó)際上大部分釆取掩埋方式，我國(guó)因硫資源缺乏， 多年來(lái)一直有人致力于開(kāi)發(fā)磷石膏聯(lián)產(chǎn)水泥工藝，按照這種工藝，生產(chǎn)磷
酸產(chǎn)生的廢料磷石膏用來(lái)生產(chǎn)水泥和硫酸，硫酸又用來(lái)生產(chǎn)磷酸，反復(fù)循 環(huán)，幾乎沒(méi)有廢料，但由于這項(xiàng)技術(shù)本身的復(fù)雜性，在生產(chǎn)實(shí)際的推廣應(yīng)
用上還存在大量的問(wèn)題。從國(guó)外情況來(lái)看，早在1916年，國(guó)外就有利用 中空回轉(zhuǎn)窯生產(chǎn)水泥和硫酸的實(shí)例，但因熱耗較高，因此這種工藝現(xiàn)已基 本處于淘汰狀態(tài)，上世紀(jì)六十年代，隨著水泥干法生產(chǎn)工藝技術(shù)的發(fā)展， 國(guó)際上普遍采用低熱耗的窯尾預(yù)熱技術(shù)和低耗高效的窯外分解技術(shù)生產(chǎn)普 通水泥，在此背景下，奧地利的林茨公司開(kāi)發(fā)研制了立簡(jiǎn)預(yù)熱器作為熱交 換裝置，原料磷石膏經(jīng)一次烘干后即與輔助原料混合，然后進(jìn)入立簡(jiǎn)預(yù)熱 器預(yù)熱后進(jìn)窯分解煅燒，與原有工藝相比，可降低熱耗，但由于生產(chǎn)控制 困難，氣體中S02含量不穩(wěn)定等原因，發(fā)展緩慢，近年來(lái)，由于流態(tài)化技 術(shù)和水泥窯外分解技術(shù)的啟發(fā)以及對(duì)磷石膏分解規(guī)律的進(jìn)一步認(rèn)識(shí)，國(guó)內(nèi) 外對(duì)磷石膏流化床分解新技術(shù)、新工藝產(chǎn)生了濃厚的興趣，作了大量的工
作。我國(guó)應(yīng)用石膏分解聯(lián)產(chǎn)水泥和硫酸這項(xiàng)技術(shù)起步較晚，目前成熟的技 術(shù)是將烘干后的粉狀物料與其它原料配合經(jīng)粉磨進(jìn)入中空回轉(zhuǎn)窯進(jìn)行分解 煅燒，窯內(nèi)氣氛難以控制，容易產(chǎn)生窯中氧含量偏高等問(wèn)題，會(huì)使原料中 加入的碳部分地與氧發(fā)生燃燒反應(yīng)，造成磷石膏分解反應(yīng)所需的碳不足， 分解率和脫硫率降低。另外中空回轉(zhuǎn)窯因其傳熱效果差，煤高耗，在我國(guó) 水泥行業(yè)已屬淘汰工藝。從生產(chǎn)現(xiàn)狀來(lái)看，現(xiàn)有裝置均不是很理想，主要
反映在以下幾個(gè)方面1.現(xiàn)有生產(chǎn)方式都是將硫酸鈣在弱氧化氣氛或還原-氧化雙氣氛下直接分解成S02和氧化鈣，實(shí)際分解溫度都在IOO(TC以上， 分離設(shè)備中的耐火材料壽命難于達(dá)到工業(yè)化要求，選取困難，至今沒(méi)有產(chǎn) 業(yè)化的窯外分解裝置投產(chǎn)。2.現(xiàn)有生產(chǎn)工藝中硫酸鈣還原分解和氧化均在 一個(gè)分解爐或窯中進(jìn)行，操作條件控制復(fù)雜，穩(wěn)定性差不易實(shí)現(xiàn)，操作和 管理難度大。3.難以實(shí)現(xiàn)大型化生產(chǎn)。分析以上幾方面問(wèn)題，其主要原因 在于生產(chǎn)流程長(zhǎng)，設(shè)備多，能耗高，投資大，生產(chǎn)成本高；磷石膏分解反 應(yīng)條件的控制難度大。
中國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)?3111274. 5和0011329. 1與本發(fā)明相近，其生產(chǎn)工藝 是將磷石膏烘干成粉料后與其它輔助原料混合粉磨制得生料粉，經(jīng)二級(jí)預(yù) 熱器加熱，進(jìn)入循環(huán)流化床分解爐中分解后經(jīng)偏錐式無(wú)內(nèi)簡(jiǎn)旋風(fēng)器分離， 20%的物料進(jìn)入回轉(zhuǎn)窯制得熟料，80%的物料返回循環(huán)流化床分解爐中進(jìn)行
循環(huán)；后者是將濕磷石膏烘干成粉料后與其它輔助原料粉磨后制得的料粉 混合，經(jīng)四級(jí)預(yù)熱器加熱，進(jìn)入回轉(zhuǎn)窯進(jìn)行分解制得S02氣體和熟料；現(xiàn)有
文獻(xiàn)資料及以上工藝中為得到較高的脫硫率，石膏分解中伴隨生成硫化鈣 的反應(yīng)都作為副反應(yīng)進(jìn)行抑制，因生產(chǎn)硫化鈣的反應(yīng)為放熱反應(yīng)，為抑制其反應(yīng)的發(fā)生，都是通過(guò)提高分解反應(yīng)控制溫度來(lái)進(jìn)行抑制的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的旨在克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供一種能降低反應(yīng)溫度， 提高石膏脫硫率且反應(yīng)條件易于控制的硫酸鈣分解生產(chǎn)硫酸和水泥熟料的 方法。
本發(fā)明所述的一種硫酸鈣分解生產(chǎn)硫酸和水泥熟料的方法，其步驟如
下
a. 將硫酸鈣經(jīng)懸浮預(yù)熱器預(yù)熱；
b. 將預(yù)熱后的硫酸鈣置于反應(yīng)器中，加入燃煤，在貧氧條件下燃燒產(chǎn) 生C0、 112中的一種或二種，以C0、 H2中的一種或二種作為還原劑進(jìn)行還原 反應(yīng)，將硫酸鈣還原為硫化錦；
c. 還原反應(yīng)所得產(chǎn)物為硫化鉀及未反應(yīng)的硫酸鉤混合物，還原反應(yīng)產(chǎn) 物經(jīng)旋風(fēng)分離器所固分離；
d. 分離后的還原反應(yīng)產(chǎn)物進(jìn)入另一反應(yīng)裝置，在反應(yīng)裝置中硫化鉤和 硫酸錦發(fā)生反應(yīng)制得S02和水泥熟料。
步驟b所述的反應(yīng)器為柱式懸浮反應(yīng)器。
步驟b所述的還原劑的含量為3-10%,反應(yīng)溫度為600—IOO(TC。 步驟d所述的返回步驟b反應(yīng)器的物料量為總物料量的0—98%,其余 物料進(jìn)入回轉(zhuǎn)窯反應(yīng)器中。
步驟c所述的旋風(fēng)分離器的出口溫度在105(TC以下。
步驟d所述的反應(yīng)裝置為水泥回轉(zhuǎn)窯或柱式懸浮反應(yīng)器中的一種。
步驟d所述的反應(yīng)裝置內(nèi)的反應(yīng)溫度為900-120(TC。
步驟d中控制硫酸鈣與硫化鈣的摩爾比為6: l — l: 6。 步驟d中的化學(xué)反應(yīng)為 CaS+202 —CaS04 2CaS+302 —2Ca0+2S02 CaS+3CaS04 —4Ca0+4S02t
本發(fā)明所述的一種硫酸鈣分解生產(chǎn)硫酸和水泥熟料的方法，是一種以 硫酸鈣為主要成份的物質(zhì)，如天然石膏、磷石膏、脫硫石膏、氟石膏等化學(xué) 石膏，以通過(guò)控制空氣加入量和煤量，使燃煤在貧氧條件下不能完全充分燃 燒而產(chǎn)生CO、 H2,用得到的C0、 H2作為還原劑，控制反應(yīng)在還原劑含量3 -10%的還原氣氛下進(jìn)行，將硫酸鈣在高溫狀態(tài)下還原分解，再在另一反應(yīng) 器中發(fā)生反應(yīng)制得S02氣體用于生產(chǎn)硫酸，固體用于生產(chǎn)水泥熟料的生產(chǎn)新 工藝。該工藝可使磷石膏還原分解爐溫度降至100(TC以下，易于釆用水泥 生產(chǎn)成熟的窯外分解設(shè)備，反應(yīng)器氣氛無(wú)嚴(yán)格控制要求，生產(chǎn)過(guò)程穩(wěn)定， 可以實(shí)現(xiàn)大規(guī)模生產(chǎn)。本發(fā)明使生產(chǎn)流程簡(jiǎn)化，降低生產(chǎn)控制難度，使磷石 膏的大量利用成為可能。


、
圖l為本發(fā)明工藝流程圖。
圖中，1 -回轉(zhuǎn)窯，2 -窯尾風(fēng)管，3-分解爐，4、 10-三次風(fēng)管，5、 12-噴煤管，6、旋風(fēng)式預(yù)熱器，7、 8-旋風(fēng)分離器，9-烘干破碎機(jī)，11-磷石膏加入口。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的說(shuō)明，但不限于實(shí)施例。 實(shí)施實(shí)例1:
將濕法磷酸生產(chǎn)中得到的堆于渣場(chǎng)的磷石膏，如含外在水分9-13%的 磷石膏，直接從加料口 11中加入水泥廠熟料燒成中常用的回轉(zhuǎn)錘式烘干破 碎機(jī)，與來(lái)自分解爐3和回轉(zhuǎn)窯1的950-100(TC的廢氣經(jīng)管道及預(yù)熱器6 進(jìn)行熱交換后進(jìn)入旋風(fēng)分離器7，分離后的物料進(jìn)入分解爐3中，在加入 燃煤燃燒，并通過(guò)燃煤和空氣的加入量來(lái)調(diào)節(jié)還原劑CO的體積比含量為 4-6%，在600-95(TC下，將硫酸^還原分解為硫化鉤；同時(shí)通過(guò)對(duì)分解爐 中溫度的調(diào)節(jié)，控制旋風(fēng)分離器8分離后的固體物料中硫酸鈣與硫化鈣的 摩爾比為6: l—4: 1，經(jīng)旋風(fēng)分離器8分離后的固體物料全部進(jìn)入回轉(zhuǎn)窯1 內(nèi)，在900-1150'C反應(yīng)得到S02氣體和Ca0,固體物料經(jīng)進(jìn)一步升高溫度分 解并在1300—145(TC發(fā)生反應(yīng)得到水泥熟料。出分解爐和回轉(zhuǎn)窯的氣體經(jīng) 懸浮預(yù)熱器和烘干破碎機(jī)與原料進(jìn)行熱交換，氣體溫度降低到120-20(TC， 經(jīng)除塵、除濕凈化、補(bǔ)充空氣調(diào)節(jié)氧硫比并干燥后進(jìn)入轉(zhuǎn)化器，經(jīng)催化氧 化為SO"用濃酸吸收得到硫酸。其流程見(jiàn)附圖l。 實(shí)施實(shí)例2:
將實(shí)施實(shí)例l中，經(jīng)旋風(fēng)分離器8分離后的固體物料，按總料量的20 一50。/。返回反應(yīng)器進(jìn)行循環(huán)，其余進(jìn)入回轉(zhuǎn)窯1的分配比例控制，其它同實(shí) 施實(shí)例1。
實(shí)施實(shí)例3:
在實(shí)施實(shí)例1中，通過(guò)對(duì)分解爐中溫度的調(diào)節(jié)，將分解爐中的硫酸鈣 80%以上還原為硫化鈣，通過(guò)從旋風(fēng)式預(yù)熱器6中引出部分物料加入回轉(zhuǎn) 窯，實(shí)現(xiàn)進(jìn)入回轉(zhuǎn)窯的固體物料中硫酸鈣與硫化鈣的摩爾比為6:1—4:1， 其它同實(shí)施實(shí)例1。
權(quán)利要求
1、一種硫酸鈣分解生產(chǎn)硫酸和水泥熟料的方法，其特征在于，其步驟如下a.將硫酸鈣經(jīng)懸浮預(yù)熱器預(yù)熱；b.將預(yù)熱后的硫酸鈣置于反應(yīng)器中，加入燃煤，在貧氧條件下燃燒產(chǎn)生CO、H2中的一種或二種，以CO、H2中的一種或二種作為還原劑進(jìn)行還原反應(yīng)，將硫酸鈣還原為硫化鈣；c.還原反應(yīng)所得產(chǎn)物為硫化鈣、氧化鈣及未反應(yīng)的硫酸鈣混合物，還原反應(yīng)產(chǎn)物經(jīng)旋風(fēng)分離器進(jìn)行氣固分離；d.分離后的還原反應(yīng)產(chǎn)物進(jìn)入另一反應(yīng)裝置，在反應(yīng)裝置中硫化鈣和硫酸鈣發(fā)生反應(yīng)制得SO2和水泥熟料。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種硫酸鈣分解生產(chǎn)硫酸和水泥熟料的方 法，其特征在于，步驟b所述的反應(yīng)器為柱式懸浮反應(yīng)器。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種硫酸鈣分解生產(chǎn)硫酸和水泥熟料的方 法，其特征在于，步驟b所述的還原劑的含量為3-10%，反應(yīng)溫度為 600—IOO(TC。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種硫酸鈣分解生產(chǎn)硫酸和水泥熟料的方 法，其特征在于步驟d中，控制分離器分離后的固體產(chǎn)物中返回步驟b反 應(yīng)器的物料量為總物料量的0—98%，其余物料進(jìn)入回轉(zhuǎn)窯反應(yīng)器中。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種硫酸鈣分解生產(chǎn)硫酸和水泥熟料的方 法，其特征在于，步驟c所述的旋風(fēng)分離器的出口氣體溫度在105(TC以下。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種硫酸鈣分解生產(chǎn)硫酸和水泥熟料的方 法，其特征在于，步驟d所述的反應(yīng)裝置為水泥回轉(zhuǎn)窯或柱式懸浮反應(yīng)器 中的一種或二種。
7、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種硫酸鈣分解生產(chǎn)硫酸和水泥熟料的方 法，其特征在于，步驟d所述的反應(yīng)裝置內(nèi)的反應(yīng)溫度為900-1450°C。
8、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種硫酸鈣分解生產(chǎn)硫酸和水泥熟料的方 法，其特征在于，步驟d中控制硫酸錦與硫化努的摩爾比為6:1 —1: 6。
全文摘要
一種硫酸鈣分解生產(chǎn)硫酸和水泥熟料的方法涉及一種硫酸和水泥的化工生產(chǎn)工藝，本發(fā)明的步驟如下a.將硫酸鈣經(jīng)懸浮預(yù)熱器預(yù)熱；b.將預(yù)熱后的硫酸鈣置于反應(yīng)器中，加入燃煤，在貧氧條件下燃燒產(chǎn)生CO、H₂中的一種或二種，以CO、H₂中的一種或二種作為還原劑進(jìn)行還原反應(yīng)，將硫酸鈣還原為硫化鈣；c.還原反應(yīng)所得產(chǎn)物為硫化鈣、氧化鈣及未反應(yīng)的硫酸鈣混合物，還原反應(yīng)產(chǎn)物經(jīng)旋風(fēng)分離器進(jìn)行氣固分離；d.分離后的還原反應(yīng)產(chǎn)物進(jìn)入另一反應(yīng)裝置，在反應(yīng)裝置中硫化鈣和硫酸鈣發(fā)生反應(yīng)制得SO₂和水泥熟料。本發(fā)明生產(chǎn)過(guò)程穩(wěn)定，可以實(shí)現(xiàn)大規(guī)模生產(chǎn)。且生產(chǎn)流程簡(jiǎn)化。
文檔編號(hào)C01B17/50GK101172582SQ20071006627
公開(kāi)日2008年5月7日 申請(qǐng)日期2007年10月12日 優(yōu)先權(quán)日2007年10月12日
發(fā)明者李天榮 申請(qǐng)人:云南云天化國(guó)際化工股份有限公司