磷石膏部分转化制硫铝酸盐水泥副产硫酸铵的方法 |
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申请号 | CN200910300617.4 | 申请日 | 2009-02-28 | 公开(公告)号 | CN101481222B | 公开(公告)日 | 2012-03-14 |
申请人 | 四川宏达股份有限公司; | 发明人 | 杨守明; 陈维贵; 蒲中云; 张勇; 谢素龙; 钟显刚; 罗万林; | ||||
摘要 | 本 发明 公开了一种磷 石膏 部分转化制硫 铝 酸盐 水 泥副产 硫酸 铵的方法,主要步骤包括磷石膏转化、转化物过滤分离、转化液的中和、硫酸铵溶液的浓缩结晶干燥、 滤饼 及铝 钒 土的干燥、 生料 配料和均化、熟料 煅烧 和冷却、熟料调质、 研磨 及均化、煅烧尾气处理等。通过对不需预处理的磷石膏部分转化得到满足硫铝酸盐 水泥 生产所需配料要求的混合料,不需再外加石灰石,拓展了高 铁 、铝杂质含量磷石膏的应用范围,还可简化流程和转化设备,降低 氨 耗和操作难度,节约成本,杜绝二次污染物的排出;而且,对煅烧尾气带出的 热能 和二 氧 化 碳 进行了 回收利用 ,可有效降低能耗,进一步节约成本;此外,该方法对磷石膏杂质含量要求不高,对原料适应性强。 | ||||||
权利要求 | 1.磷石膏部分转化制硫铝酸盐水泥副产硫酸铵的方法,主要步骤包括磷石膏转化、转化物过滤分离、转化液的中和、硫酸铵溶液的浓缩结晶干燥、滤饼及铝钒土的干燥、生料配料和均化、熟料煅烧和冷却、熟料调质研磨及均化、煅烧尾气处理; |
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说明书全文 | 磷石膏部分转化制硫铝酸盐水泥副产硫酸铵的方法技术领域背景技术[0002] 中国已成为世界磷复肥生产大国,高浓度磷复肥占总产量的50%以上,其生产过程中副产的磷石膏堆存量达数亿吨,每年新增量大约5000万吨,磷石膏的资源化利用已成为磷化工行业可持续发展的重要课题。 [0003] 通常,磷石膏呈粉状,外观一般是灰白、灰黄、浅绿、深灰等色,体积密度0.7~3 0.9g/cm,颗粒直径一般为5~20um,其主要成分为二水硫酸钙(CaSO4·2H2O),其含量一般可达到75~95%,次要组分为少量的未完全反应的磷矿粒、硅酸盐及硫氟类化合物有机质等。磷石膏的主要化学组成(质量百分比)通常包括:CaO:28~33%,SO3:38~44%,水溶性P2O5:0.05~0.5%,不溶性P2O5:0.5~2%,Fe2O3:0.2~2.5%,Al2O3:0.5~4%,SiO2:0.5~6%,MgO:0.1~0.5%,F:0.1~0.5%,结晶水:14.5 18%。 [0004] 以铝矾土和石灰石为主要原料生产的硫铝酸盐水泥的化学组成主要有CaO、Al2O3、SiO2、SO3等,且在硫铝酸盐水泥生产过程中也必须加入一定量的石膏,这给以高铁、铝杂质磷石膏部分转化制硫铝酸盐水泥副产硫酸铵提供了较好的技术条件。 [0005] 铝矾土是通常用来生产氧化铝和铝的一种自然界存在的不均匀的物质。铝矾土的主要成份包括三水http://knology.chinaccm.com/phrase-2006030911434300310.html铝矿、薄水铝矿和水 )通常包括:CaO:0~2.5%,SO3:0~1%,Fe2O3:0~6%,Al2O3:50~75%,SiO2:5~15%,MgO:0~1%,Ti:0~4%。 [0006] 目前,以高铁、铝杂质磷石膏部分转化制硫铝酸盐水泥副产硫酸铵的工艺流程尚未见报道。较为接近的现有技术有:《用磷石膏烧成硫铝酸盐水泥的研究》(《水泥》杂志,主办单位:建筑材料工业技术情报研究所,1999年4期,P1-P4)一文中介绍用磷石膏烧成制硫铝酸盐水泥的流程,该流程是以石灰石、铝矾土和磷石膏为主要原料配置成生料,进一步烧成为硫磷酸盐水泥熟料。其不足之处在于:①生料中磷石膏所占比例为20-25%,不足的钙质仍需加入石灰石,吨产品消耗的磷石膏数量仅占全部原料的20 25%。②该流程采用立窑煅烧,能耗较高,煅烧的还原气氛不易控制,产品质量不稳定,生产成本也较高。 [0007] 以磷石膏为原料经碳化氨水转化制硫酸铵的报道较多,主要包括:《利用磷石膏制取硫酸铵》(《河南化工》杂志,主办单位:河南省化工研究所,1997年9期,P37-P38)一文介绍的磷石膏经碳化氨水转化制得肥料级硫酸铵产品,其不足之处在于:①原料磷石膏必须经过精选以提高进入生产系统磷石膏的质量,才能保证较高的磷石膏转化率和产品质量,由此增加了处理成本,杂质含量高的磷石膏废渣的利用受到限制。②该流程有二次废渣产生,一部分是杂质含量非常高的选余磷石膏,另一部分则是需要二次再利用的碳酸钙废渣。《磷石膏综合利用制高浓度NPK复肥工业试验研究》(《硫磷设计与粉体工程》杂志,主办单位:南化集团设计院,2004年5期,P7-P9)一文介绍的磷石膏经碳化氨水转化制得硫酸铵溶液,进一步与氯化钾进行复分解制得用于NPK复肥生产所需的中间产品抓硫酸钾铵溶液和氯化钾铵溶液的流程,其不足之处:①磷石膏需经过漂洗处理后,再进入碳化铵水转化系统,由此增加了磷石膏处理成本,流程中的磷石膏洗涤水和固体杂质产生了二次废水和废渣。②该流程产生有需要二次再利用的碳酸钙废渣。 发明内容[0008] 本发明的目的是提供一种完全采用磷石膏作为主体原料,经转化后全部作为制备硫铝酸盐水泥生产所需的石膏质、钙质成分原料,同时副产硫酸铵的新方法。在保证产品质量的前提下,简化工艺,降低综合能耗和成本,不产生二次污染。 [0009] 为了实现上述发明目的,本发明采用的技术方案如下: [0010] 磷石膏部分转化制硫铝酸盐水泥副产硫酸铵的方法,主要步骤包括磷石膏转化、转化物过滤分离、转化液的中和、硫酸铵溶液的浓缩结晶干燥、滤饼及铝钒土干燥、生料配料和均化、熟料煅烧和冷却、熟料调质研磨及均化、煅烧尾气处理。 [0011] 上述步骤中的煅烧尾气处理,是将熟料煅烧过程产生的含二氧化碳及少量硫、氮氧化物等的废气(即煅烧尾气)予以回收利用,出回转煅烧窑的煅烧尾气先进入干燥设备中对滤饼进行换热干燥,回收热量降温收尘后,进入水洗塔进一步降温净化,再进入氨吸收碳化塔中,与浓氨水进行化合反应得到碳化氨水溶液,出氨吸收碳化塔的碳化氨水溶液经调配成合符投料要求的碳化氨水溶液再参与磷石膏转化反应;出氨吸收碳化塔的含氨废气经湿法磷酸或其它酸性液体洗涤后排空,被部分氨化的湿法磷酸或其它酸性液体可再利用,如可作为磷酸盐或磷肥或其它相应盐等的生产原料。 [0012] 具体步骤如下: [0013] (1)磷石膏转化 [0014] 由步骤(10)煅烧尾气处理工序氨吸收碳化塔来的碳化氨水先进入调配缓冲槽中,以碳酸铵或碳酸氢铵、硫酸铵、水调节至其组成符合投料要求的碳化氨水(其质量百分+比组成为:NH4 含量为8~12%、CO2含量为:9~15%、SO3含量为:0.5~5%),将调节后的碳化氨水与磷石膏干基(磷石膏干基是指不含游离水的磷石膏)按1.7~2.2∶1的质量比在转化槽内进行磷石膏转化反应,控制转化反应时间为60~120min,反应温度30~ 60℃;反应结束,得转化料浆;磷石膏转化率为75~95%。 [0015] 磷石膏的转化率可通过下述公式计算得到: [0016] X=(100A-100C)/(100A-0.45AC-BC) [0017] 其中:X:磷石膏转化率,% [0018] A:原料磷石膏中SO3含量,% [0019] B:原料磷石膏中结晶水含量,% [0020] C:转化物中SO3含量,% [0021] (2)转化物过滤分离 [0022] 对上述步骤(1)所得的转化料浆(即转化物)进行固液分离(可优选采用隔膜压滤机进行压滤,还可采用真空、离心等其它过滤方式),分别得滤饼和转化液;以水对滤饼进行单向或双向洗涤,控制洗涤至流出液中SO3含量≤0.5%(质量百分比)。 [0023] (3)转化液的中和 [0024] 以少量硫酸将上述步骤(2)分离后所得的转化液的PH值调节至4.3~4.6,获得的硫酸铵溶液,其中含(NH4)2SO4 20~40%(质量百分比)。 [0025] (4)硫酸铵溶液的浓缩、结晶、干燥 [0026] 将上述步骤(3)中和得到的硫酸铵溶液进行浓缩、结晶、干燥(可优选采用双效浓缩、真空结晶、流化干燥等方法),得肥料级硫酸铵产品。该副产品达到国家强制性标准中规定的合格品的技术要求。 [0027] (5)滤饼干燥 [0028] 将上述步骤(2)过滤分离并洗涤后的滤饼与步骤(8)回转煅烧窑排出的煅烧尾气(500~600℃)在干燥设备中对滤饼进行换热干燥(可优选采用逆流换热干燥),将其中的游离水及部分结晶水除去,得到滤饼干粉;其化学组成(质量百分比)主要包括: [0029] CaO:42~50%,SO3:3~12.5%,水溶性P2O5:0~0.1%,不溶性P2O5:0~2%,Fe2O3:0~3%,Al2O3:0~6%,SiO2%::0~5%,MgO:0~0.5%。 [0030] 本步骤中通过干燥机排出的煅烧尾气,可按下述步骤(10)进行煅烧尾气处理。 [0031] (6)铝矾土干燥 [0032] 来自步骤(8)经冷空气冷却高温熟料时产生的废热气进入烘干设备中,与铝矾土换热干燥(可优选采用逆流换热干燥),去除其游离水,得干燥后的铝矾土; [0033] (7)生料配料和均化 [0034] 按硫铝酸盐水泥熟料中的化学组成(质量百分比)即Al2O3:≥31.0%、SiO2%:≤10.5%和主要矿物组成(质量百分比)即C2S:20~40%,C4A3S:50~75%,同时满足上述条件进行生料配料和均化,将磷石膏干粉(指原料磷石膏直接干燥所得)、上述步骤(5)所得的滤饼干粉及步骤(6)干燥后的铝矾土按(0~13)∶(52~70)∶(30~35)(质量比)进行混配,并进入磨机进行研磨,该研磨后的粉料即为生料粉,将生料粉送生料均化库进行均化(可采用气流搅拌混合方法进行均化),得均化后的生料粉;其化学组成(质量百分比)主要包括: [0035] CaO:29.5~31.0%,SO3:6.0~9.0%,总磷P2O5:0~1.5%,Fe2O3:1.5~3.0%,Al2O3:22.5~23.5%,SiO2:4.5~6.0%,MgO:0~0.5%,TiO2:0.5~2.5%、烧失量(1000℃):23.5~27.5%。 [0036] (8)熟料煅烧和冷却 [0037] 将上述步骤(7)制得的均化后的生料粉送入回转煅烧窑内进行煅烧,煅烧过程控制出煅烧窑的煅烧尾气温度500~600℃,控制火点下料子不发粘煅烧(主反应区温度为1250~1350℃),保证物料在主反应区停留时间40~60min;反应结束后,经冷空气冷却、破碎,获得熟料; [0038] 熟料中的化学组分主要包括(质量百分比): [0039] CaO:38.0~40.5%,SO3:8.0~11.5%,总磷P2O5:0~2%,Fe2O3:2.0~4.0%,Al2O3:30.0~32.0%,SiO2:8.0~10.5%,MgO:0~0.5%,TiO2:0.5~3.5%; [0040] 熟料中的矿物成分主要包括(质量百分比): [0041] C2S:20.0~40.0%,C4A3S:55.0~75.0%。 [0042] 本步骤中回转煅烧窑排出的煅烧尾气(500~600℃),可通入步骤(5)的干燥设备中用于对滤饼进行换热干燥; [0043] 经冷空气冷却时产生的废热气进入步骤(6)的烘干设备中用于对铝矾土进行换热干燥。 [0044] (9)熟料调质、研磨及均化 [0045] 向上述步骤(8)获得的熟料中加入经干燥调质的调质磷石膏干粉(其中CaSO4·2H2O质量百分比不小于92%,游离水质量百分比不大于0.5%;将其配制成质量百分比为1%的水溶液时,其PH为6.5~8.0)进行调质(质量比为熟料∶调质磷石膏干粉= 85~95∶5~15),并在均化库中进行均化,即成为快硬硫铝酸盐水泥成品。 [0046] 所得快硬硫铝酸盐水泥成品的各项性能满足《硫铝酸盐水泥》(GB20472-2006)中快硬硫铝酸盐水泥的技术指标要求。 [0047] (10)煅烧尾气处理 [0048] 从上述步骤(5)的干燥设备出来的煅烧尾气经收尘后进入水洗塔进行降温处理,控制出气温度为30~50℃,经降温后的气体进入氨吸收碳化塔中与浓氨水进行化合反应,+控制氨吸收碳化塔内液相温度为35~40℃,液相中铵碳比(摩尔比)为n(NH4)∶n(CO2)=1.7~2.2∶1,反应结束后得到碳化氨水溶液,此碳化氨水溶液进入步骤(1)的调配缓冲槽中进行调配;出氨吸收碳化塔的含氨废气进入洗涤塔中,以湿法磷酸或其它酸性液体洗涤除去其中的少量气氨,然后排空;被部分氨化的湿法磷酸或其它酸性液体可作为磷酸盐或磷肥或其它相应盐的生产原料等进行再利用。 [0049] 与现有技术相比,本发明的有益效果是: [0050] 1、通过对不需预处理的磷石膏部分转化来得到满足硫铝酸盐水泥生产所需配料要求的石灰质、石膏质混合料,生产过程不需再外加石灰石,达到了磷石膏在硫铝酸盐水泥生产作为主要原料的目的;不仅拓展了高铁、铝杂质含量磷石膏的应用范围,还简化了流程和转化设备,最大限度地拓宽了转化反应条件的控制操作弹性,降低了氨耗和操作难度,节约了成本,杜绝了二次污染物的排出。 [0051] 2、煅烧出的高温废气(煅烧尾气)先进入磷石膏烘干系统回收其余热,并使其温度降低至进氨吸收碳化塔的工艺指标要求,再经氨吸碳化塔回收废气中的二氧化碳及除去其他酸性气体后;最后由湿法磷酸洗涤除去其中所含的氨气后废气排空,湿法磷酸则进入磷肥或磷酸盐生产系统。由于对废气带出的热能和二氧化碳进行了回收利用,有效的降低了能耗,节约了成本。 [0053] 图1是本发明磷石膏部分转化制硫铝酸盐水泥副产硫酸铵的方法的工艺流程示意图。 具体实施方式[0054] 下面结合具体实施方式对本发明作进一步的详细描述。 [0055] 但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于下述实施例。 [0056] 实施例1 [0057] 本实施例中所用磷石膏、铝矾土的化学组成(质量百分比)分别如下: [0058] 磷石膏(干基,不含游离水的磷石膏): [0059] CaO:30.78%, SO3:40.25%, 水溶性P2O5:0.36%,不溶性P2O5:1.45%,[0060] Fe2O3:1.90%,Al2O3:4.01%,SiO2:3.52%, MgO:0.20%,[0061] 结晶水:14.98%。 [0062] 铝矾土(干基,不含游离水的铝矾土): [0063] CaO:1.18%,SO3:0.65%,Fe2O3:2.25%,Al2O3:64.56%, [0064] SiO2:6.58% MgO:0.34%,TiO2:2.21%, 烧失量(1000℃):12.75%。 [0065] 本实施例磷石膏部分转化制硫铝酸盐水泥副产硫酸铵的方法如图1的工艺流程示意图所示,包括下述主要步骤: [0066] (1)磷石膏转化 [0067] 由步骤(10)煅烧尾气处理工序氨吸收碳化塔来的碳化氨水先进入调配缓冲+槽中,以固体碳酸铵和硫酸铵溶液及自来水,调节至其质量百分比组成为:NH4 含量为 8.35%、CO2含量为:9.40%、SO3含量为:4.05%,将调节后的碳化氨水与磷石膏(以干基计)按2.19∶1的质量比在转化槽内进行磷石膏转化反应;控制转化反应时间为60min,反应温度30~40℃;反应结束,得转化料浆,磷石膏中硫酸根转化率为77.32%。 [0068] (2)转化物过滤分离 [0069] 采用隔膜压滤机对上述步骤(1)所得的转化料浆进行固液分离,分别得滤饼和转化液;以水对滤饼进行单向洗涤,测定洗涤流出液中SO3含量(质量百分比)为0.42%时,停止洗涤,卸料。 [0070] (3)转化液的中和 [0071] 以少量硫酸将上述步骤(2)分离后所得的转化液的PH值调节至4.3,获得含(NH4)2SO428.07%(质量百分比)的硫酸铵溶液。 [0072] (4)硫酸铵溶液的浓缩、结晶、干燥 [0073] 将上述步骤(3)中和得到的硫酸铵溶液进行双效浓缩、真空结晶、流化干燥,得氮(N)含量为20.84%(质量百分比)的肥料级硫酸铵产品。 [0074] (5)滤饼干燥 [0075] 将上述步骤(2)过滤分离并洗涤后的滤饼与步骤(8)回转煅烧窑排出的500~600℃的煅烧尾气在干燥机中对滤饼进行逆流换热干燥,将其中的游离水及部分结晶水除去,得到滤饼干粉,其化学组成(质量百分比)主要包括: [0076] CaO:41.78%,SO3:12.27%,水溶性P2O5:0.05%,不溶性P2O5:1.95%,Fe2O3:2.55%,Al2O3:5.39%,SiO2%:3.78%,MgO:0.27%,烧失量(1000℃):28.26%。 [0077] 本步骤中通过干燥机排出的煅烧尾气,按下述步骤(10)进行处理。 [0078] (6)铝矾土干燥 [0079] 来自步骤(8)经冷空气冷却高温熟料时产生的废热气进入烘干机中,与铝矾土逆流换热干燥,去除其游离水,得干燥后的铝矾土。 [0080] (7)生料配料和均化 [0081] 将磷石膏干粉、上述步骤(5)所得的滤饼干粉及铝矾土按0∶70∶30(质量比)进行混配,并进入磨机进行研磨,该研磨后的粉料即为生料粉,将生料粉送生料均化库进行均化,得均化后的生料粉;其化学组成(质量百分比)主要包括: [0082] CaO:29.67%,SO3:8.79%,总磷P2O5:1.36%,Fe2O3:2.46%,Al2O3:23.14%,SiO2:4.62%,MgO:0.29%,TiO2:0.66%,烧失量(1000℃):23.61%。 [0083] (8)熟料煅烧和冷却 [0084] 将上述步骤(7)制得的均化后的生料粉送入回转煅烧窑内进行煅烧,煅烧过程控制出煅烧窑的煅烧尾气温度500~600℃,主反应区温度为1250~1350℃,物料在主反应区停留时间45min;反应结束后经冷空气冷却、破碎,获得熟料,其化学组分(质量百分比)主要包括: [0085] CaO:37.74%, SO3:11.04%,总磷P2O5:1.71%,Fe2O3:3.41%,[0086] Al2O3:30.20%,SiO2:8.22%,MgO:0.37%, TiO2:0.83%; [0087] 主要矿物主要包括(质量百分比): [0088] C4A3S:60.09%,C2S:23.58%,C2F:5.80%,CT:1.42%,Sf:3.23%[0089] Cf:0.54%。 [0090] 本步骤中,回转煅烧窑排出的煅烧尾气通入步骤(5)的干燥机中用于对滤饼进行逆流换热干燥; [0091] 经冷空气冷却时产生的废热气进入步骤(6)的烘干机中用于对铝矾土进行逆流换热干燥。 [0092] (9)熟料调质、研磨及均化 [0093] 向上述步骤(8)制得的熟料中加入经干燥调质的调质磷石膏干粉(CaSO4·2H2O质量百分比不小于92%,游离水质量百分比不大于0.5%;1%水溶液PH6.5~8.0)进行调质(质量比为熟料∶调质磷石膏干粉=94∶6),并在均化库中进行均化,即成为快硬硫铝酸盐水泥成品。 [0094] 所得快硬硫铝酸盐水泥成品的各项性能满足《硫铝酸盐水泥》(GB20472-2006)中快硬硫铝酸盐水泥(52.5强度等级)的技术指标要求,具体检测指标如下: [0095] 比表面积:362m2/kg 初凝时间:35min 终凝时间:80min [0096] 抗压强度:1d 42MPa 3d 53.5MPa 28d 61.4MPa [0097] 抗折强度:1d 6.8MPa 3d 7.2MPa 28d 8.3MPa [0098] (10)煅烧尾气处理 [0099] 从上述步骤(5)的干燥机来的煅烧尾气经收尘后进入水洗塔进行降温处理,控制出气温为40~45℃,经降温的气体进入氨吸收碳化塔,控制氨吸收碳化塔内温度为35~+40℃,液相中铵碳比(摩尔比)为n(NH4)∶n(CO2)=1.8∶1,反应结束后得到碳化氨水溶液,此碳化氨水溶液进入步骤(1)的调配缓冲槽中进行调配;出碳化塔的含氨废气进入洗涤塔中,以湿法磷酸洗涤除去其中的少量气氨,然后排空(被部分氨化的湿法磷酸可作为磷酸盐或磷肥的生产原料等进行再利用)。 [0100] 实施例2 [0101] 本实施例所用磷石膏、铝矾土的化学组成(质量百分比)如下: [0102] 磷石膏(干基,不含游离水的磷石膏): [0103] CaO:31.33% SO3:42.05% 水溶性P2O5:0.15% 不溶性P2O5:0.85%[0104] Fe2O3:1.20% Al2O3:2.77% SiO2:4.37% MgO:0.20%[0105] 结晶水:15.40% [0106] 铝矾土(干基,不含游离水的铝矾土): [0107] CaO:1.18%, SO3:0.65%,Fe2O3:2.25%, Al2O3:64.56%, [0108] SiO2:6.58% MgO:0.34%,TiO2:2.21%, 烧失量(1000℃):12.75%。 [0109] 本实施例磷石膏部分转化制硫铝酸盐水泥副产硫酸铵的方法如图1的工艺流程示意图所示,包括下述主要步骤: [0110] (1)磷石膏转化 [0111] 由步骤(10)煅烧尾气处理工序氨吸收碳化塔来的碳化氨水先进入调配缓冲+槽中,以固体碳酸铵和硫酸铵溶液及自来水,调节至其质量百分比组成为:NH4 含量为 10.25%、CO2含量为:11.85%、SO3含量为:3.02%,将调节后的碳化氨水与磷石膏(以干基计)按1.89∶1的质量比在转化槽内进行转化反应;控制转化反应时间为100min,反应温度40~50℃;反应结束,得转化料浆,磷石膏中硫酸根转化率为84.08%。 [0112] (2)转化物过滤分离 [0113] 采用隔膜压滤机对上述步骤(1)所得的转化料浆进行固液分离,并以水对滤饼进行单向洗涤,测定洗涤流出液中SO3含量(质量百分比)为0.38%时,停止洗涤,卸料。 [0114] (3)转化液的中和 [0115] 以少量硫酸将上述步骤(2)分离后所得的转化液的PH值调节至4.5,获得含(NH4)2SO432.64%(质量百分比)的硫酸铵溶液。 [0116] (4)硫酸铵溶液的浓缩、结晶、干燥 [0117] 将上述步骤(3)中和得到的硫酸铵溶液进行双效浓缩、真空结晶、流化干燥,得氮(N)含量为20.97%(质量百分比)的肥料级硫酸铵产品。 [0118] (5)滤饼干燥 [0119] 将上述步骤(2)过滤分离并洗涤后的滤饼与步骤(8)回转煅烧窑排出的500~600℃的煅烧尾气在干燥机中对滤饼进行逆流换热干燥,将其中的游离水及部分结晶水除去,得到滤饼干粉,其化学组成(质量百分比)主要包括: [0120] CaO:44.58%,SO3:9.41%,水溶性P2O5:0.02%,不溶性P2O5:1.19%,Fe2O3:1.69%,Al2O3:3.89%,SiO2%:4.91%,MgO:0.28%,烧失量(1000℃):31.44%。 [0121] 本步骤中通过干燥机排出的煅烧尾气,按下述步骤(10)进行处理。 [0122] (6)铝矾土干燥 [0123] 来自步骤(8)经冷空气冷却高温熟料时产生的废热气进入烘干机中,与铝矾土逆流换热干燥,去除其游离水,得干燥后的铝矾土。 [0124] (7)生料配料和均化 [0125] 将磷石膏干粉、上述步骤(5)所得的滤饼干粉及铝矾土按1.2∶66.5∶32.3(质量比)进行混配,并进入磨机进行研磨,该研磨后的粉料即为生料粉,将生料粉送生料均化库进行均化,得均化后的生料粉;其化学组成(质量百分比)主要包括: [0126] CaO:30.40%,SO3:6.97%,总磷P2O5:0.81%,Fe2O3:1.86%,Al2O3:23.47%,SiO2:5.44%,MgO:0.30%,TiO2:0.71%,烧失量(1000℃):25.21%。 [0127] (8)熟料煅烧和冷却 [0128] 将上述步骤(7)制得的均化后的生料粉送入回转煅烧窑内进行煅烧,煅烧过程控制出煅烧窑的煅烧尾气温度500~600℃,主反应区温度为1250~1350℃,物料在主反应区停留时间45min;反应结束后经冷空气冷却、破碎,获得熟料,其化学组分(质量百分比)主要包括: [0129] CaO:39.50%, SO3:8.95%, 总磷P2O5:1.25%, Fe2O3:3.77%,[0130] Al2O3:31.27%,SiO2:9.45%, MgO:0.39%, TiO2:0.92%; [0131] 主要矿物主要包括(质量百分比): [0132] C4A3S:62.24%,C2S:27.11%,C2F:4.62%,CT:1.56%,Sf:0.86%[0133] Cf:1.48%。 [0134] 本步骤中,回转煅烧窑排出的煅烧尾气通入步骤(5)的干燥机中用于对滤饼进行逆流换热干燥; [0135] 经冷空气冷却时产生的废热气进入步骤(6)的烘干机中用于对铝矾土进行逆流换热干燥。 [0136] (9)熟料调质、研磨及均化 [0137] 向上述步骤(8)制得的熟料中加入经干燥调质的调质磷石膏干粉(CaSO4·2H2O质量百分比不小于92%,游离水质量百分比不大于0.5%;1%水溶液PH6.5~8.0)进行调质(质量比为熟料∶调质磷石膏干粉=89∶11),并在均化库中进行均化,即成为快硬硫铝酸盐水泥成品。 [0138] 所得快硬硫铝酸盐水泥成品的各项性能满足《硫铝酸盐水泥》(GB20472 2006)中快硬硫铝酸盐水泥(52.5强度等级)的技术指标要求,具体检测指标如下: [0139] 比表面积:360m2/kg 初凝时间:38min 终凝时间:75min [0140] 抗压强度:1d 43MPa 3d 54.2MPa 28d 63.5MPa [0141] 抗折强度:1d 6.6MPa 3d 7.4MPa 28d 8.8MPa [0142] (10)煅烧尾气处理 [0143] 从上述步骤(5)的干燥机来的煅烧尾气经收尘后进入水洗塔进行降温处理,控制出气温度为40~45℃,经降温后的气体进入氨吸收碳化塔,控制氨吸收碳化塔内温度为+35~40℃,液相中铵碳比(摩尔比)为n(NH4)∶n(CO2)=1.92∶1,反应结束后得到碳化氨水溶液,此碳化氨水溶液进入步骤(1)的调配缓冲槽中进行调配;出碳化塔的含氨废气进入洗涤塔中,以湿法磷酸洗涤除去其中的少量气氨,然后排空(被部分氨化的湿法磷酸可作为磷酸盐或磷肥的生产原料等进行再利用)。 [0144] 实施例3 [0145] 本实施例所用磷石膏、铝矾土的化学组成(质量百分比)如下: [0146] 磷石膏(干基,不含游离水的的磷石膏): [0147] CaO:32.28%SO3:43.08%水溶性P2O5:0.08%不溶性P2O5:0.68%Fe2O3:1.15%Al2O3:2.15% SiO2:3.88% MgO:0.14% [0148] 结晶水:16.32% [0149] 铝矾土(干基,不含游离水的铝矾土): [0150] CaO:2.39% SO3:0.67% Fe2O3:3.21% Al2O3:60.20% SiO2:7.51% MgO:0.40%TiO2:3.38% 烧失量(1000℃):13.20% [0151] 本实施例磷石膏部分转化制硫铝酸盐水泥副产硫酸铵的方法如图1的工艺流程示意图所示,包括下述主要步骤: [0152] (1)磷石膏转化 [0153] 由步骤(10)煅烧尾气处理工序氨吸收碳化塔来的碳化氨水先进入调配缓冲+槽中,以固体碳酸铵和硫酸铵溶液及自来水,调节至其质量百分比组成为:NH4 含量为 11.65%、CO2含量为:14.36%、SO3含量为:1.08%,将调节后的碳化氨水与磷石膏(以干基计)按1.87∶1的质量比在转化槽内进行转化反应;控制转化反应时间为120min,反应温度50~60℃;反应结束,得转化料浆,磷石膏中硫酸根转化率为94.56%。 [0154] (2)转化物过滤分离 [0155] 采用隔膜压滤机对上述步骤(1)所得的转化料浆进行固液分离,并以水对滤饼进行单向洗涤,测定洗涤流出液中SO3含量(质量百分比)为0.22%时,停止洗涤,卸料。 [0156] (3)转化液的中和 [0157] 以少量硫酸将上述步骤(2)分离后所得的转化液的PH值调节至4.5,获得含(NH4)2SO434.18%(质量百分比)的硫酸铵溶液。 [0158] (4)硫酸铵溶液的浓缩、结晶、干燥 [0159] 将上述步骤(3)中和得到的硫酸铵溶液进行双效浓缩、真空结晶、流化干燥,得氮(N)含量为20.96%(质量百分比)的肥料级硫酸铵产品。 [0160] (5)滤饼干燥 [0161] 将上述步骤(2)过滤分离并洗涤后的滤饼与步骤(8)回转煅烧窑排出的500~600℃的煅烧尾气在干燥机中对滤饼进行逆流换热干燥,将其中的游离水及部分结晶水除去,得到滤饼干粉,其化学组成(质量百分比)主要包括: [0162] CaO:49.10%,SO3:3.54%,水溶性P2O5:0.01%,不溶性P2O5:1.03%,Fe2O3:1.74%,Al2O3:3.24%,SiO2%:4.68%,MgO:0.21%,烧失量(1000℃):35.74%。 [0163] 本步骤中通过干燥机排出的煅烧尾气,按下述步骤(10)进行处理。 [0164] (6)铝矾土干燥 [0165] 来自步骤(8)经冷空气冷却高温熟料时产生的废热气进入烘干机中,与铝矾土逆流换热干燥,去除其游离水,得干燥后的铝矾土。 [0166] (7)生料配料和均化 [0167] 将磷石膏干粉、上述步骤(5)所得的滤饼干粉及铝矾土按13∶52∶35(质量比)进行混配,并进入磨机进行研磨,该研磨后的粉料即为生料粉,将生料粉送生料均化库进行均化,得均化后的生料粉;其化学组成(质量百分比)主要包括: [0168] CaO:30.56%,SO3:7.67%,总磷P2O5:0.63%,Fe2O3:2.18%,Al2O3:23.04%,SiO2:5.57%,MgO:0.27%,TiO2:1.18%,烧失量(1000℃):25.37%。 [0169] (8)熟料煅烧和冷却 [0170] 将上述步骤(7)制得的均化后的生料粉送入回转煅烧窑内进行煅烧,煅烧过程控制出煅烧窑的煅烧尾气温度500~600℃,主反应区温度为1250~1350℃,物料在主反应区停留时间45min;反应结束后经冷空气冷却、破碎,获得熟料,其化学组分(质量百分比)主要包括: [0171] CaO:39.78%, SO3:9.87%, 总磷P2O5:0.81%,Fe2O3:3.12%,[0172] Al2O3:30.77%,SiO2:9.63%,MgO:0.35%, TiO2:1.52%; [0173] 主要矿物主要包括(质量百分比): [0174] C4A3S:61.25%,C2S:27.63%,C2F:5.32%,CT:2.59%,Sf:1.91%[0175] Cf:0.26%。 [0176] 本步骤中,回转煅烧窑排出的煅烧尾气通入步骤(5)的干燥机中用于对滤饼进行逆流换热干燥; [0177] 经冷空气冷却时产生的废热气进入步骤(6)的烘干机中用于对铝矾土进行逆流换热干燥。 [0178] (9)熟料调质、研磨及均化 [0179] 向上述步骤(8)制得的熟料中加入经干燥调质的调质磷石膏干粉(CaSO4·2H2O质量百分比不小于92%,游离水质量百分比不大于0.5%;1%水溶液PH6.5~8.0)进行调质(质量比为熟料∶调质磷石膏干粉=86.5∶13.5),并在均化库中进行均化,即成为快硬硫铝酸盐水泥成品。 [0180] 所得快硬硫铝酸盐水泥成品的各项性能满足《硫铝酸盐水泥》(GB20472 2006)中快硬硫铝酸盐水泥(52.5强度等级)的技术指标要求,具体检测指标如下: [0181] 比表面积:368m2/kg 初凝时间:38min 终凝时间:75min [0182] 抗压强度:1d 44.2MPa 3d 58.4MPa 28d 62.8MPa [0183] 抗折强度:1d 7.1MPa 3d 7.8MPa 28d 9.3MPa [0184] (10)煅烧尾气处理 [0185] 从上述步骤(5)的干燥机来的煅烧尾气经收尘后进入水洗塔进行降温处理,控制出气温度为40~45℃,经降温后的气体进入氨吸收碳化塔,控制氨吸收碳化塔内温度为+35~40℃,液相中铵碳比(摩尔比)为n(NH4)∶n(CO2)=2.2∶1,反应结束后得到碳化氨水溶液,此碳化氨水溶液进入步骤(1)的调配缓冲槽中进行调配;出碳化塔的含氨废气进入洗涤塔中,以湿法磷酸洗涤除去其中的少量气氨,然后排空(被部分氨化的湿法磷酸可作为磷酸盐或磷肥的生产原料等进行再利用)。 [0186] 本发明中所提及的各比例或百分比等,未作特别说明时,均是指质量比或质量百分比。 |