[發(fā)明專利]一種用化學(xué)能代替熱能實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排低碳循環(huán)經(jīng)濟(jì)的方法

無(wú)效

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• 申請(qǐng)日: 2010-04-27
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN101830656A
• 公開(kāi)（公告）日: 2010-09-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 馮久田;馮怡生;張濤;馮立田;馮怡利;馬汝普
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 山東魯北企業(yè)集團(tuán)總公司
• 主分類號(hào): C04B11/26
• 分類號(hào): C04B11/26;C01B17/74;C04B7/24
• 代理公司: 濟(jì)南舜源專利事務(wù)所有限公司 37205
• 代理人: 辛向東

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及節(jié)能減排低碳循環(huán)經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域，特別涉及一種在濕法磷酸副產(chǎn)磷石膏制取硫酸聯(lián)產(chǎn)水泥過(guò)程中利用化學(xué)能代替熱能實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排低碳循環(huán)經(jīng)濟(jì)，以及磷石膏制硫酸聯(lián)產(chǎn)水泥裝置環(huán)境保護(hù)治理領(lǐng)域。

背景技術(shù)

磷復(fù)肥是保障國(guó)家糧食安全的重要基礎(chǔ)，而濕法磷酸的凈化技術(shù)的突破又使大量的熱法磷酸向濕法磷酸過(guò)渡，其磷石膏是濕法磷酸生產(chǎn)高濃度磷復(fù)肥的最大副產(chǎn)物。目前全世界的磷石膏年排放量超過(guò)3億噸，其中我國(guó)的磷石膏年排放量超過(guò)5000萬(wàn)噸。雖然全世界的科技工作者通過(guò)幾十年甚至上百年的努力研究磷石膏的利用問(wèn)題，開(kāi)發(fā)的技術(shù)很多，但其利用率不足10％，目前的攻關(guān)方向還停留在怎樣安全儲(chǔ)存方面，給社會(huì)環(huán)境和安全生產(chǎn)帶來(lái)大量隱患。本申請(qǐng)人山東魯北企業(yè)集團(tuán)總公司經(jīng)過(guò)30多年對(duì)磷石膏綜合利用的研究，建設(shè)了“磷銨-硫酸-水泥”聯(lián)產(chǎn)多套裝置的綠色產(chǎn)業(yè)鏈，并申報(bào)了多國(guó)專利，使磷石膏的利用率達(dá)到105％(其中水泥摻加5％的石膏做緩凝劑)，通過(guò)磷石膏的綜合利用，即解決了磷銨生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的廢渣——磷石膏的堆存、占地、污染問(wèn)題，又促進(jìn)了水泥行業(yè)的發(fā)展，合理利用了閑置資源，緩解了我國(guó)硫資源短缺的矛盾，化害為利、變廢為寶，確保我國(guó)磷復(fù)肥行業(yè)可持續(xù)發(fā)展，符合國(guó)家循環(huán)經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)政策要求，是集經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益、環(huán)保效益于一體的好項(xiàng)目。

但是由于該技術(shù)為綜合利用配套技術(shù)，各生產(chǎn)過(guò)程之間關(guān)聯(lián)度高，流程長(zhǎng)，能耗偏高，其經(jīng)濟(jì)上雖優(yōu)于硫磺制酸和硫鐵礦制酸，但成本高于冶煉氣制酸，造成推廣速度緩慢。

在濕法磷酸副產(chǎn)磷石膏制硫酸聯(lián)產(chǎn)水泥的生產(chǎn)過(guò)程中，合理利用濕法磷酸過(guò)程中的副產(chǎn)磷石膏，是影響前后生產(chǎn)過(guò)程的關(guān)鍵，也是決定整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程中工藝配套是否合理、能耗和生產(chǎn)成本是否過(guò)關(guān)的關(guān)鍵。在磷復(fù)肥行業(yè)中，90％以上的屬濕法磷酸，磷礦石經(jīng)萃取磷酸后，副產(chǎn)的磷石膏為二水合物，由于副產(chǎn)的磷石膏很容易吸水，不管是二水法還是半水-二水法，其副產(chǎn)的磷石膏均含有25％左右的游離水，機(jī)械方式無(wú)法脫除，致使副產(chǎn)磷石膏產(chǎn)品粘濕結(jié)塊，無(wú)法直接用于生產(chǎn)硫酸和水泥。為了儲(chǔ)存和適應(yīng)硫酸和水泥生產(chǎn)的需求，現(xiàn)有技術(shù)均采用加熱的方式，將上述副產(chǎn)的二水基磷石膏烘干成半水石膏，以使其所含游離水量小于6％。通常每獲得1噸烘干的磷石膏，需消耗標(biāo)煤70公斤，同時(shí)由于磷石膏的結(jié)晶小，水份含量大，又有結(jié)晶水，還有氟、磷、鎂等雜質(zhì)存在，所以烘干磷石膏時(shí)不但消耗煤資源，且排放的尾氣氣體中腐蝕性強(qiáng)，對(duì)周圍環(huán)境造成污染，如用濕法水除塵不但消耗大量珍貴的水資源，且易造成二次污染。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種在濕法磷酸副產(chǎn)磷石膏在制取硫酸聯(lián)產(chǎn)水泥過(guò)程中，利用化學(xué)能代替熱能去除掉濕法磷酸副產(chǎn)磷石膏中的游離水，無(wú)需消耗煤炭及其他能源，即可制得符合制硫酸聯(lián)產(chǎn)水泥的合格磷石膏原料，既實(shí)現(xiàn)了生態(tài)低碳循環(huán)，又實(shí)現(xiàn)了節(jié)能減排，降低了生產(chǎn)成本，對(duì)環(huán)境保護(hù)作用巨大。

本發(fā)明所述用化學(xué)能代替熱能實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排低碳循環(huán)經(jīng)濟(jì)的方法是將濕法磷酸生產(chǎn)過(guò)程中副產(chǎn)的二水合磷石膏CaSO₄·2H₂O漿料(因石膏中含有少量的磷，通常稱之為磷石膏)在通入硫酸和補(bǔ)加蒸汽達(dá)到溫度105-115℃的條件下，反應(yīng)轉(zhuǎn)化成半水合磷石膏CaSO₄·1/2H₂O，分離出淡磷酸后，得到含游離水為20～25％的半水合磷石膏；然后在室溫條件下進(jìn)行鼓風(fēng)冷卻，使半水合磷石膏轉(zhuǎn)化成二水合磷石膏，在轉(zhuǎn)化過(guò)程中，吸收了其自身所含的游離水，得到游離水含量為1-5％的二水合磷石膏，從而獲得了適用于聯(lián)產(chǎn)硫酸和水泥的合格原料磷石膏。

本發(fā)明利用半水合石膏轉(zhuǎn)化為二水合石膏過(guò)程的化學(xué)能代替熱能實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排生態(tài)低碳循環(huán)經(jīng)濟(jì)，無(wú)需消耗煤炭資源即可達(dá)到磷石膏制硫酸聯(lián)產(chǎn)水泥所需原料磷石膏的要求。

本發(fā)明所述方法，既節(jié)省了烘干磷石膏所含游離水過(guò)程中的煤炭資源消耗，又解決了因烘干過(guò)程中所排放的含有腐蝕性尾氣對(duì)周圍環(huán)境造成污染的問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)了生態(tài)低碳經(jīng)濟(jì)，對(duì)環(huán)境具有保護(hù)作用。

本發(fā)明所述的在濕法磷酸副產(chǎn)磷石膏制取硫酸聯(lián)產(chǎn)水泥過(guò)程中利用化學(xué)能代替熱能實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排低碳循環(huán)經(jīng)濟(jì)的方法包括以下主要步驟：

(以下按磷石膏水合物的轉(zhuǎn)化形式，根據(jù)本生產(chǎn)行業(yè)習(xí)慣，將反應(yīng)過(guò)程分為二水區(qū)、半水區(qū)、后二水區(qū)以及分離、打散儲(chǔ)存等步驟。)

(1)二水區(qū)——磷礦分解制備磷酸和副產(chǎn)二水合磷石膏

首先磷礦粉通過(guò)計(jì)量后加入反應(yīng)槽與自過(guò)濾機(jī)返回的濃度為22-26％淡磷酸

進(jìn)行預(yù)分解：