[發明專利]一種催化還原磷石膏制硫酸聯產水泥的方法

無效

• 申請號: 201110097225.X
• 申請日: 2011-04-19
• 公開（公告）號: CN102219190A
• 公開（公告）日: 2011-10-19
• 發明（設計）人: 楊昌炎;魏云;丁一剛;戢峻;池汝安;吳元欣
• 申請（專利權）人: 武漢工程大學
• 主分類號: C01B17/74
• 分類號: C01B17/74;C04B7/24
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司 42102
• 代理人: 崔友明

技術領域

本發明涉及一種催化還原磷石膏制硫酸聯產水泥的方法，屬于磷化工技術領域。

背景技術

磷石膏是濕法磷酸生產過程中排放的工業廢渣，其化學組成是二水硫酸鈣(CaSO₄·2H₂O)，并含有少量的SiO₂、Al₂O₃、Fe₂O₃、P₂O₅和F^-等雜質。每生產1噸濕法磷酸約產生4～5噸磷石膏。全世界磷石膏的年排放量超過2.8億噸，近年來隨著我國磷化工行業的迅速發展，磷石膏年排放量逐年增長。每年的磷石膏排放量超過3000萬噸，其利用率卻很低，我國磷石膏的利用率不足總量的10％。由于未找到有效的磷石膏利用途徑，未經處理的磷石膏以堆放為主，不僅占用大量土地資源，污染環境，浪費寶貴的硫資源，而且高額的堆場建設費和維護費用給生產企業帶來巨大的經濟負擔。另外，隨著磷復肥工業的高速發展的同時，硫酸的消耗量也必然猛增。我國硫資源匱乏，90％硫磺需要依靠進口。同時隨著硫磺需求量的增加，硫磺的價格自2007年初的41美元/噸攀升至2010年10月份的95美元/噸，漲幅超過130％。2009年，我國硫磺累計進口數量12,167,897,361噸，磷復肥工業用于購買硫磺的金額累計達704,508,1890美元，同時將產生7200萬噸磷石膏。因此，能否解決好磷石膏的綜合利用和硫資源短缺問題將成為磷復肥工業健康快速發展的瓶頸。

在發明專利CN1884048A中公開了一種利用高硫煤還原分解磷石膏的方法。先將磷石膏與含硫≥3％的高硫煤分別在100～110℃下烘干1.5～2.0h至含水量≤8wt％，然后將干燥過的磷石膏和高硫煤按質量比20∶1～2混合均勻送入還原分解爐中，控制爐溫800～1350℃，進行反應1.5～2h，可產生體積百分含量≥15％的SO₂氣體，固體產物中CaO含量≥70wt％，磷石膏分解率≥95％，脫硫率≥90％。

在發明專利CN101323436A中公開了一種復合還原劑還原分解磷石膏的方法。該方法是將高硫煤與煤矸石按質量比0.1∶1～10∶1配成復合還原劑，然后利用尾氣將磷石膏和復合還原劑烘干、磨細。然后將磷石膏和復合還原劑按生料中C與S摩爾比為0.5～1.1混勻后送入還原分解爐中，控制爐溫在800～1200℃，反應時間0.5h。該方法產出的尾氣中SO₂的體積百分含量為10％～15％，固體產物CaO的質量百分數≥70％。磷石膏在800～1200℃的分解率為85％～95％，脫硫率為80％～90％。

在發明專利CN101708826A中公開了一種用硫磺還原分解磷石膏的方法。該方法是先將磷石膏放入反應器中并在惰性氛圍下，升溫至500～900℃預熱10～30分鐘，然后通入摩爾分率為10～50％的氣態硫磺與磷石膏進行還原反應1～2h；將所得硫化鈣料塊研磨后再與磷石膏中有效成分CaSO₄按摩爾比1～1.5∶3混合均勻，在非氧化性氣氛中、1000～1400℃下焙燒0.5～3h，所得固體產物CaO作為水泥熟料用于水泥生產，產生的二氧化硫尾氣返回第一工段與第一工段產生的尾氣二氧化硫合并，SO₂的體積百分含量≥15％。磷石膏的分解率達到98％以上，脫硫率在95％以上。

在上述磷石膏的催化還原工藝方法中所利用的還原劑高硫煤是煤炭工業中的禁用物，硫磺是我國稀缺資源，它們都是不可再生資源。同時，工藝復雜，磷石膏分解溫度較高。

發明內容

本發明所要解決的問題是針對上述現有技術而提出的一種催化還原磷石膏制硫酸聯產水泥的方法，解決目前磷石膏廢渣綜合利用率低，磷石膏分解溫度過高的問題。

本發明為解決上述提出的問題所采用解決方案為：一種催化還原磷石膏制硫酸聯產水泥的方法，包括有以下步驟：

1)磷石膏和生物質經自然風干后在38～42℃下干燥1～2h，按質量比5∶1～4的比例配料，經球磨機研磨至粒徑為80目～160目，得到混合料，備用；

2)加熱高溫管式電阻爐至900℃，將混合料放入高溫管式電阻爐中，控制爐溫900℃～1200℃，進行磷石膏催化還原反應，反應時間為60min～180min，得到的SO₂氣體直接作為制備硫酸的原料氣，生產硫酸，生成的固體產物CaO直接作為水泥原料，生產水泥。