[發明專利]一種磷石膏制硫酸過程中降低磷石膏分解溫度的方法

無效

• 申請號: 200710066431.8
• 申請日: 2007-12-10
• 公開（公告）號: CN101186281A
• 公開（公告）日: 2008-05-28
• 發明（設計）人: 馬林轉;王銳;寧平;卿山;楊月紅
• 申請（專利權）人: 云南民族大學
• 主分類號: C01B17/69
• 分類號: C01B17/69;C01B17/50;C04B7/00
• 代理公司: 昆明慧翔專利事務所
• 代理人: 程韻波

一、技術領域：本發明涉及一種在磷石膏制硫酸聯產水泥熟料過程中降低磷石膏分解溫度的方法，屬于磷化工制備技術領域。

二、背景技術：磷復肥是保障國家糧食安全的重要基礎，磷石膏則是磷復肥生產的必然產物，全世界磷石膏的排放量超過2.8億t，我國每年磷石膏的排放量超過2200萬t，但磷石膏的利用率未超過10％，磷石膏的處理處置及綜合利用已成為一個世界性的難題。磷石膏的堆放不僅占用大量土地，污染環境，而且還給生產企業帶來很大的經濟負擔，磷石膏的綜合利用已成為制約磷復肥行業實現可持續發展的關鍵因素之一，也是保證我國糧食安全的重要因素。

其中磷石膏一個最主要的利用方向是磷石膏制硫酸聯產熟料，公知的用焦炭還原磷石膏制硫酸聯產水泥熟料的工藝雖然比較成熟，但存在能耗太高，導致成本高，經濟上不可行，而且反應器內容易腐蝕，結塊，反應不容易連續進行等缺點。我國利用磷石膏制取硫酸的比例還不到硫酸生產總量的2％。

磷石膏中主要成分硫酸鈣發生分解反應的起始溫度為1650℃～1700℃，如果單獨用焦炭還原分解磷石膏，發生反應的起始溫度為850℃～900℃，如果單獨用一氧化碳還原分解磷石膏，發生反應的起始溫度為950℃～1000℃，實際生產中磷石膏的分解率和脫硫率達到工業反應所需的要求時(即磷石膏分解率為97％～99％，磷石膏脫硫率為96％～98％)，發生反應所需的最佳溫度為1000℃～1200℃，所以需要的能耗較高。

在公開號為CN1724338A的中國專利申請中公開了一種以濕法磷酸固體殘渣-磷石膏為原料的工業硫酸的生產方法，它包括如下工藝步驟：A.沸騰燃燒；B.除塵降溫；C.爐氣的洗滌；D.干燥爐氣；E.第一次轉化；F.第一次吸收；G.第二次轉化；H.第二次吸收。但是在第一步工藝沸騰燃燒中將磷石膏及占磷石膏重量20％的燃燒還原碳一并加1000～1100℃的沸騰爐中完成煅燒，才可以得到二氧化硫和二氧化碳爐氣及氧化鈣固體粉塵。

在公開號為CN1212241A的中國專利申請中也公開了一種用磷石膏煅燒和配制硬低堿度水泥的方法。發明中用廢渣磷石膏代替天然石膏和石灰石、礬土配料，在回轉窯中燒制快硬低堿度水泥熟料。配制水泥時，再加進相當數量的磷石膏代替天然石膏，制得的快硬水泥一天抗壓強度超過40MPa，三天超過50MPa。

在這些磷石膏的利用方法中，幾乎都存在能耗高，處理固體廢物磷石膏的成本增加，產品成本也隨之增高。尋找一種能降低磷石膏分解溫度的方法，就成了磷石膏利用過程中降低能耗，增加效益的一個關鍵方面。如果磷石膏的分解溫度可以降低，則產品成本也隨之大幅降低。經研究發現如果用煤做還原劑，配合復合型催化劑可以大大降低磷石膏的分解溫度，節約能耗，使磷石膏得到更好的處置與大規模的利用。

三、發明內容

本發明是在磷石膏制硫酸聯產水泥熟料的過程中，提供一種用煤做還原劑的前提下，加入復合型催化劑可降低磷石膏的分解溫度到700℃～750℃，達到降低能耗，降低處理固體廢物的成本的目的，同時主要生成鈣的化合物和二氧化硫。二氧化硫可直接用作制酸原料氣，鈣的化合物可直接用作優質水泥熟料。

整個反應過程中發生的主要反應如下：

2CaSO₄+C＝2CaO+2SO₂+CO₂????????????????????①

CaSO₄+Si+0.5O₂＝CaSiO₃+SO₂?????????????????②

CaSO₄+SiO₂＝CaSiO₃+SO₂+0.5O₂???????????????③

CaSO₄+Al₂O₃＝Ca(AlO₂)₂+SO₂+0.5O₂???????????④

CaSO₄+Fe₂O₃＝Ca(FeO₂)₂+SO₂+0.5O₂???????????⑤