專利名稱：半水磷石膏的分解方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種廢渣處理及利用的方法，特別是涉及一種已烘干脫水后的半水磷 石膏的分解方法。
背景技術(shù)：
磷石膏是濕法磷酸和磷肥工業(yè)生產(chǎn)所排放的固體廢棄物，其主要成分是 CaSO4. 2H20( —般含量在90%以上)。生產(chǎn)一噸磷酸要產(chǎn)生五噸左右的磷石膏廢渣，我國磷 肥生產(chǎn)每年要排放數(shù)千萬噸磷石膏，需要大量的土地堆放，同時對環(huán)境造成嚴(yán)重污染。石膏 排放所形成的環(huán)保壓力已經(jīng)成為磷肥工業(yè)發(fā)展的重要制約因素之一。磷石膏既是工業(yè)廢棄物，也是寶貴的資源。磷石膏經(jīng)高溫?zé)崽幚砗?，可獲得SO2和 CaO，前者可以制硫酸，后者可作為建材原料。此工藝一方面消除了磷石膏等工業(yè)副產(chǎn)石膏 對環(huán)境的污染，變廢為寶，解決我國硫資源嚴(yán)重缺乏的問題，另一方面用所產(chǎn)生的石灰渣作 為生產(chǎn)建材的原料，可以節(jié)約資源。因此，對磷石膏的開發(fā)利用可以將化工工業(yè)和建材工業(yè) 結(jié)合起來，在實現(xiàn)硫資源循環(huán)利用的同時，做到磷及磷化工工業(yè)的無廢渣排放。磷石膏分解制硫酸聯(lián)產(chǎn)石灰是一種大規(guī)模工業(yè)化利用磷石膏的途徑，其技術(shù)核心 是將磷石膏在專用熱反應(yīng)器中進(jìn)行分解，同時將尾氣中的SO2吸收制硫酸。目前已有企業(yè) 建立起工業(yè)生產(chǎn)線，證實了磷石膏分解制硫酸的技術(shù)可行性。目前，磷石膏分解工藝主要有 回轉(zhuǎn)窯法、隧道窯法、流化床煅燒法等，其中回轉(zhuǎn)窯和隧道窯法是在堆積態(tài)下對物料進(jìn)行煅 燒，存在反應(yīng)效率低、轉(zhuǎn)化率低、反應(yīng)器內(nèi)的氣氛難以控制等缺點，而流化床法雖然在傳遞 條件方面得到了一定的改善，但返混問題無法回避，尾氣中SO2的濃度較低。由于傳統(tǒng)工藝 存在的種種缺點，使得這項技術(shù)沒有得到廣泛推廣和應(yīng)用。若要解決磷石膏綜合利用的工 業(yè)化問題，最關(guān)鍵的就是要保證磷石膏的分解反應(yīng)條件，提高磷石膏的脫硫率。有鑒于上述現(xiàn)有的磷石膏分解工藝存在的缺陷，本發(fā)明人基于從事此類工藝方法 制造多年豐富的實務(wù)經(jīng)驗及專業(yè)知識，積極加以研究創(chuàng)新，以期創(chuàng)設(shè)一種新的半水磷石膏 的分解方法，改進(jìn)一般現(xiàn)有的磷石膏分解工藝，使其更具有實用性。經(jīng)過不斷的研究、設(shè)計， 并經(jīng)反復(fù)試作及改進(jìn)后，終于創(chuàng)設(shè)出確具實用價值的本發(fā)明。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于，克服現(xiàn)有的磷石膏分解工藝存在的缺陷，而提供一種新的半 水磷石膏的分解方法，所要解決的技術(shù)問題是使其解決現(xiàn)有磷石膏分解工藝中的熱效率 低，CaSO4的分解率低，尾氣中的SO2濃度低和石灰質(zhì)量低的缺點，從而更加適于實用。本發(fā)明的目的及解決其技術(shù)問題是采用以下技術(shù)方案來實現(xiàn)的。依據(jù)本發(fā)明提出 的一種半水磷石膏的分解方法，包括以下步驟A、半水磷石膏的懸浮態(tài)預(yù)熱將半水磷石 膏物料加入到懸浮態(tài)預(yù)熱系統(tǒng)中，在懸浮態(tài)下同高溫?zé)煔膺M(jìn)行熱交換，半水磷石膏脫水后 形成無水磷石膏，其中所述懸浮態(tài)預(yù)熱系統(tǒng)的煙氣出口溫度為180 450°C，所述無水磷石 膏的出口溫度為700 1000°C;B、無水磷石膏的懸浮態(tài)熱分解、脫硫上述的無水磷石膏進(jìn)入到與上述懸浮態(tài)預(yù)熱系統(tǒng)出口連接的懸浮態(tài)熱分解系統(tǒng)中，在懸浮態(tài)熱分解系統(tǒng)中同時 加入與半水磷石膏重量比為0.01 0.4 1的還原劑，完成磷石膏的高溫分解、脫硫過程， 使磷石膏的分解率達(dá)到60% 100%，脫硫率達(dá)到60% 100%，煙氣中SO2氣體的質(zhì)量百 分比濃度為5% 20% ；C、物料的冷卻由上述懸浮態(tài)熱分解系統(tǒng)排出的高溫物料自上而 下進(jìn)入到冷卻系統(tǒng)中，與自下而上的常溫空氣進(jìn)行換熱，使物料冷卻，并將換熱后的空氣進(jìn) 入到上述懸浮態(tài)熱分解系統(tǒng)中，作為助燃?xì)怏w。本發(fā)明的目的及解決其技術(shù)問題還可采用以下技術(shù)措施進(jìn)一步實現(xiàn)。前述的半水磷石膏的分解方法，其中所述的半水磷石膏物料是由石膏原料脫水而 制成，所述石膏原料為磷石膏、氟石膏、工業(yè)副產(chǎn)品石膏或天然石膏。前述的半水磷石膏的分解方法，其中所述的石膏原料含CaSO4. 2H20的含量為 60% 100%，SiO2的含量為0% 30%。前述的半水磷石膏的分解方法，其中所述的懸浮態(tài)預(yù)熱系統(tǒng)包括多個級數(shù)為4 6級的旋風(fēng)預(yù)熱器單元。前述的半水磷石膏的分解方法，其中所述的懸浮態(tài)預(yù)熱系統(tǒng)采用交叉料流雙系列 預(yù)熱器系統(tǒng)、并行雙系列或單系列預(yù)熱器系統(tǒng)。前述的半水磷石膏的分解方法，其中所述的浮態(tài)熱分解系統(tǒng)中所使用的還原劑為 煤粉或焦炭。前述的半水磷石膏的分解方法，其中上述懸浮態(tài)熱分解系統(tǒng)排出的高溫物料的溫 度達(dá) 700-1200°C。前述的半水磷石膏的分解方法，其中物料的冷卻步驟中采用的常溫空氣的氣體流 量與物料的質(zhì)量流量比為0.3 3 1。借由上述技術(shù)方案，本發(fā)明的半水磷石膏的分解方法至少具有下列優(yōu)點1)對磷石膏等工業(yè)副產(chǎn)石膏的開發(fā)利用可以把副產(chǎn)石膏的化工工業(yè)和建材工業(yè) 有機結(jié)合起來，做到硫資源的循環(huán)利用，磷及磷化工工業(yè)的無廢渣排放；2)半水磷石膏的分解工藝流程中的A和B步驟都是在磷石膏的懸浮態(tài)下進(jìn)行的， 極大改善了氣固傳遞條件，提高了系統(tǒng)的熱效率和反應(yīng)效率；3)本發(fā)明半水磷石膏的分解方法中由于采用外循環(huán)式熱分解反應(yīng)器系統(tǒng)，可延長 物料在反應(yīng)器內(nèi)的停留時間，提高磷石膏的分解率、脫硫率和煙氣中SO2的濃度，同時熱反 應(yīng)器的反應(yīng)氣氛(還原、氧化反應(yīng))可實時調(diào)控，強化各反應(yīng)區(qū)的功能，提高物料脫硫率；4)其生產(chǎn)工藝流程成熟，建廠投資少，工藝規(guī)模可以為300 5000t/d(噸/天) 成品量，在有效高品質(zhì)利用磷石膏中硫元素的同時，解決天然石灰和石灰石資源日益短缺 的問題。上述說明僅是本發(fā)明技術(shù)方案的概述，為了能夠更清楚了解本發(fā)明的技術(shù)手段， 而可依照說明書的內(nèi)容予以實施，并且為了讓本發(fā)明的上述和其他目的、特征和優(yōu)點能夠 更明顯易懂，以下特舉較佳實施例，并配合附圖，詳細(xì)說明如下。


下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步的說明。圖1是本發(fā)明半水磷石膏的分解方法的工藝流程圖，圖中帶箭頭的虛線表示氣流路線，帶箭頭的實線表示物料路線圖。圖2是本發(fā)明半水磷石膏的分解方法中所采用的懸浮態(tài)熱分解系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意 圖。圖3是本發(fā)明半水磷石膏的分解方法中采用雙系列預(yù)熱器系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。圖4是本發(fā)明半水磷石膏的分解方法中中采用單系列預(yù)熱器系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。步驟100 半水磷石膏的懸浮態(tài)預(yù)熱步驟200 無水磷石膏的懸浮態(tài)熱分解、脫硫步驟300 未分解完全的物料由外循環(huán)進(jìn)入上述步驟200中步驟400 =CaO石灰物料的冷卻步驟500 =CaO石灰經(jīng)冷卻后輸送到儲存庫進(jìn)行存儲步驟600 =SO2煙氣進(jìn)入收塵器系統(tǒng)中收塵70、80 下料管1 冷卻系統(tǒng)2:分解爐縮口3 喂料管4 噴煤管5 分解爐6 氣氛調(diào)控閥7 旋流分離器8:出風(fēng)管9 旋風(fēng)筒10 膨脹倉11 泄料器12 下料管20 原料提升機30 雙系列預(yù)熱器30’ 單系列預(yù)熱器40 分解爐50 冷卻系統(tǒng)
具體實施例方式為更進(jìn)一步闡述本發(fā)明為達(dá)成預(yù)定發(fā)明目的所采取的技術(shù)手段及功效，以下結(jié)合 附圖及較佳實施例，對依據(jù)本發(fā)明提出的半水磷石膏的分解方法具體實施方式
、方法、步 驟、特征及其功效，詳細(xì)說明如后。實施例1采用某磷肥廠生產(chǎn)的廢渣磷石膏(所謂磷石膏，僅是指在磷化工過程中排出的石 膏，其主成分依舊是CaSO4),化學(xué)組成見表1，燃料成分及工業(yè)分析見表2，采用煤粉同時作 為還原劑和燃料。表1磷石膏原料的主要化學(xué)組成
CaO SiO2 Al2O3 Fe2O3 MgO SO3 P2O5 F Na2O K2O 39.0 4.56 0.581 0.311 0.287 51.5 2.51 1.02 0.0738 0.0241表2燃料成分及工業(yè)分析
權(quán)利要求
一種半水磷石膏的分解方法，其特征在于其包括以下步驟A、半水磷石膏的懸浮態(tài)預(yù)熱將半水磷石膏物料加入到懸浮態(tài)預(yù)熱系統(tǒng)中，在懸浮態(tài)下同高溫?zé)煔膺M(jìn)行熱交換，半水磷石膏脫水后形成無水磷石膏，其中所述懸浮態(tài)預(yù)熱系統(tǒng)的煙氣出口溫度為180～450℃，所述無水磷石膏的出口溫度為800～1200℃；B、無水磷石膏的懸浮態(tài)熱分解、脫硫上述的無水磷石膏進(jìn)入到與上述懸浮態(tài)預(yù)熱系統(tǒng)物料出口連接的懸浮態(tài)熱分解反應(yīng)系統(tǒng)中，在懸浮態(tài)熱分解反應(yīng)系統(tǒng)中同時加入與無水磷石膏重量比為0.01～0.4∶1的還原劑，完成磷石膏的高溫分解、脫硫過程，使磷石膏的分解率達(dá)到60％～100％，脫硫率達(dá)到60％～100％，煙氣中SO2氣體的質(zhì)量百分比濃度為5％～20％；C、物料的冷卻由上述懸浮態(tài)熱分解系統(tǒng)排出的高溫物料自上而下進(jìn)入到多級懸浮冷卻系統(tǒng)中，與自下而上的空氣進(jìn)行熱交換，使物料冷卻，并使換熱后的空氣進(jìn)入到上述懸浮態(tài)熱分解系統(tǒng)中，作為助燃?xì)怏w。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半水磷石膏的分解方法，其特征在于所述的半水磷石膏物料 是由石膏原料脫水而制成，所述石膏原料為磷石膏、氟石膏、工業(yè)副產(chǎn)品石膏或天然石膏。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的半水磷石膏的分解方法，其特征在于所述的石膏原料含 CaSO4. 2H20的含量為60% 100%，SiO2的含量為0% 30%。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半水磷石膏的分解方法，其特征在于所述的懸浮態(tài)預(yù)熱系統(tǒng) 包括多個級數(shù)為4 6級的旋風(fēng)預(yù)熱器單元。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的半水磷石膏的分解方法，其特征在于所述的懸浮態(tài)預(yù)熱系統(tǒng) 采用交叉料流雙系列預(yù)熱器系統(tǒng)、并行雙系列或單系列預(yù)熱器系統(tǒng)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半水磷石膏的分解方法，其特征在于所述的懸浮態(tài)熱分解系 統(tǒng)中所使用的還原劑為煤粉、焦炭、氫氣等還原劑。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半水磷石膏的分解方法，其特征在于上述懸浮態(tài)熱分解系 統(tǒng)排出的高溫物料的溫度達(dá)700-1200°C。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半水磷石膏的分解方法，其特征在于物料的冷卻步驟中采 用空氣流量與物料流量的質(zhì)量比為0.3 3 1。
全文摘要
本發(fā)明是關(guān)于一種半水磷石膏的分解方法，其包括以下步驟A、半水磷石膏的懸浮態(tài)預(yù)熱將半水磷石膏物料加入到懸浮態(tài)預(yù)熱系統(tǒng)中，在懸浮態(tài)下同高溫?zé)煔膺M(jìn)行熱交換，半水磷石膏脫水后形成無水磷石膏；B、無水磷石膏的懸浮態(tài)熱分解、脫硫上述的無水磷石膏進(jìn)入到與上述懸浮態(tài)預(yù)熱系統(tǒng)出口連接的懸浮態(tài)熱分解系統(tǒng)中，在懸浮態(tài)熱分解系統(tǒng)中同時加入與半水磷石膏重量比為0.01～0.4∶1的還原劑，完成磷石膏的高溫分解、脫硫過程；C、物料的冷卻。本發(fā)明半水磷石膏的分解方法，可克服現(xiàn)有生產(chǎn)方法中CaSO4的分解率低、脫硫率低等缺點，在有效高品質(zhì)利用磷石膏中硫元素的同時，解決天然石灰和石灰石資源日益短缺的問題。
文檔編號C01F11/04GK101955166SQ200910160050
公開日2011年1月26日 申請日期2009年7月20日 優(yōu)先權(quán)日2009年7月20日
發(fā)明者何浩明, 劉寧昌, 劉文歡, 徐德龍, 李文飛, 李輝, 楊三可, 程福安, 胡宏, 范海宏, 解田, 酒少武, 陳延信 申請人:甕福(集團(tuán))有限責(zé)任公司;西安建筑科技大學(xué)