[發明專利]節能降耗的石膏生產水泥聯產硫酸的方法

有效

• 申請號: 201410070462.0
• 申請日: 2014-02-27
• 公開（公告）號: CN103964715A
• 公開（公告）日: 2014-08-06
• 發明（設計）人: 龔家竹
• 申請（專利權）人: 龔家竹
• 主分類號: C04B11/26
• 分類號: C04B11/26;C01B17/74
• 代理公司: 北京天奇智新知識產權代理有限公司 11340
• 代理人: 楊春

技術領域

本發明涉及一種生產水泥的方法，特別涉及一種節能降耗的石膏生產水泥聯產硫酸的方法。

背景技術

石膏生產水泥聯產硫酸是利用天然石膏，工業副產石膏（包括磷石膏、鹽石膏、脫硫石膏），將其中的鈣代替石灰礦作為水泥生料，在回轉煅燒窯內，在碳的還原和高溫的作用下發生分解反應，將其主要成分CaSO₄分解成CaO和SO₂，并與其它配合原料進行礦化反應，煅燒生成水泥的熟料，回轉窯尾氣經過窯尾預熱器將原料預熱后進回轉窯，將熱量進行回收利用，排除的SO₂氣體用于生產硫酸。

磷石膏是濕法磷化工生產磷肥和磷酸鹽時，磷礦中的鈣元素與硫酸反應沉淀分離的副產物。2012年我國濕法磷肥生產約1500萬噸（P₂O₅%），所產固體磷石膏達9000多萬噸之巨。磷石膏的大量排放不僅需要大筆的資金和土地建造堆場，還由于磷石膏經雨水長期浸泡，其中的可溶性磷、氟等以水體為媒介向環境傳遞，引起土壤、水系、大氣的污染。如此龐大的工業廢副，按循環經濟原則生產水泥聯產硫酸。即將磷石膏中的鈣元素用于水泥生產，替代石灰石原料，減少了石灰礦的開采，不僅節約了鈣資源，而且減少了碳酸鈣分解是產生的二氧化碳溫室氣體的排放；又將磷石膏中的硫酸元素同時生成硫酸并循環回磷酸裝置，做到硫資源的循環，節約了磷肥工業對硫資源的依賴，不失為一個最佳的循環經濟的減量、再用的循環利用方法，做到了資源利用最大化的切 實可效途徑。

隨著工業廢氣物脫硫裝置的運行，降低了排入大氣的SO₂，但副產的脫硫石膏需進行消化處理，將其用于生產水泥聯產硫酸，再回到工業循環利用中來，是解決脫硫石膏利用的有效途徑。

天然石膏在特定的經濟區域內代替石灰質原料生產水泥和硫酸也具有經濟效益和地方社會效益。

鹽石膏量雖小，同樣可作生產水泥聯產硫酸的原料或摻混原料。

石膏制水泥聯產硫酸有著悠久的歷史，其主要化學反應原理如下：

CaSO₄+2C=CaS+2CO₂↑(1)

3CaSO₄+CaS=4CaO+4SO₂↑(2)

CaO+（SiO₂，Al2O₃，Fe2O₃）→硅酸鈣+鐵鋁酸鈣等(3)

CaSO₄+3CaS=4CaO+4S(4)

C+O₂=CO₂↑（5）

S+O₂=SO₂↑（6）

上式反應中，第一步，單質炭做還原劑與四分之一量的硫酸鈣（CaSO₄）進行深度還原反應生成硫化鈣（CaS）；第二步，生成的硫化鈣在于四分之三量的硫酸鈣（CaSO₄）進行部分還原反應，生成氧化鈣（CaO）和二氧化硫（SO₂）；第三步，生成氧化鈣（CaO）與硅（SiO₂）、鋁（Al₂O₃）、鐵（Fe₂O₃）化合物進行礦化反應，生成水泥熟料。通過質量作用定律控制這三步反應，即可收到很好的經濟效果，接近其理論極限。

1915年，德國人Müller以碳作還原劑，在石膏中加入Al₂O₂、Fe₂O₃、SiO₂在高溫下分解，分解的CaO與加入的氧化物反應形成水泥熟料，分解出的SO₂ 氣體用于生產硫酸。后來Kühne在此基礎上研究并投入工業生產，1916年德國拜耳（Bayer）燃料公司在德國建成石膏制硫酸與水泥工廠，并于1931年轉入正常生產。這就是被稱為Müller-Küller（M-K法）法或拜耳“Bayer”法石膏生產水泥聯產硫酸工藝的第一代技術。

1968年奧地利林茨化學公司，使用第一代技術（M-K法），并采用磷石膏代替天然石膏在日產200t的硫酸裝置上運行成功。為了降低能源消耗，于1972年在回轉窯尾部增加立筒預熱器，收到了很好的節能效果，可降低熱耗15%-20%，這就是被稱之為Osw-KPupp(O-K法)法石膏生產水泥聯產硫酸的第二代技術。