一种提高窑尾气二氧化硫浓度的硅钙钾镁肥的制备方法 |
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| 申请号 | CN202210652066.3 | 申请日 | 2022-06-09 | 公开(公告)号 | CN114907150A | 公开(公告)日 | 2022-08-16 |
| 申请人 | 史丹利农业集团股份有限公司; 承德黎河肥业有限公司; | 发明人 | 徐勤政; 刘阳; 张广忠; 葛军; 崔会玲; 王州; 张飞; 吴文涛; 周丽; 白静; | ||||
| 摘要 | 本 发明 涉及 硅 钙 钾 镁肥的生产领域，特别涉及一种提高窑尾气二 氧 化硫浓度的硅钙钾镁肥的制备方法。具体包括以磷 石膏 、钾 长石 和还原剂为原料，经 煅烧 制得硅钙钾镁肥；在进行煅烧后，收集窑尾气用于 硫酸 制备；其中，所述还原剂中含有 质量 比为1:(3～4)的硫磺和 焦炭 。该技术能够有效提高窑气中二氧化硫的浓度至8％以上，后续的制酸工段无需额外补充热量，更高效低成本的运行，生成的 氧化钙 和钾长石则在高温条件下反应，生成以 硅酸 一钙为主要成分的料渣，经过配料粉磨后得到硅钙钾镁肥。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种硅钙钾镁肥的制备方法，其特征在于，以磷石膏、钾长石和还原剂为原料，经煅烧制得硅钙钾镁肥；在进行煅烧后，收集窑尾气用于硫酸制备； |
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| 说明书全文 | 一种提高窑尾气二氧化硫浓度的硅钙钾镁肥的制备方法技术领域[0001] 本发明涉及硅钙钾镁肥的生产领域，特别涉及一种提高窑尾气二氧化硫浓度的硅钙钾镁肥的制备方法。 背景技术[0002] 当前，磷肥产业副产磷石膏受杂质指标及应用技术的制约，利用率不到40％，已成为磷复肥行业可持续发展的瓶颈。目前，已报道石膏制酸技术副产品多为水泥产品，但是石膏制酸联产水泥工艺烧结温度需要1350℃左右，能耗高，而且水泥产品合格率低、附加值低。 [0003] 中国专利CN 100453450 A公开了一种磷石膏与硫磺结合制酸联产水泥的工艺方法，该方法将石膏制酸联产水泥工艺和硫磺制酸工艺结合来提高窑气中二氧化硫的浓度，缺点在于两套装置嫁接，投资成本大，操作难度高，且能源消耗大，同时副产的水泥熟料要求高，合格率低，废料多。 [0004] 现阶段，硅钙钾镁肥的制备工艺主要是以焦炭为还原剂，窑气中二氧化硫浓度低，后续的制酸工艺不能达到热平衡，需要额外补充热量。 [0005] 中国专利CN 101428769 A公开了一种不溶性含钾岩石和磷石膏生产钾钙肥联产硫酸的方法，该方法将不溶性含钾岩石、磷石膏和无烟煤制球或块后高温煅烧制备钾钙肥，优点在于将磷石膏中的硫资源再利用，钙则破解钾长石稳定结构，实现不溶性含钾岩石中钾资源的活化利用。但是实际生产过程中窑气的二氧化硫浓度低于6％，造成后续硫酸制备难度大成本高。 发明内容[0006] 本发明的目的是提供一种硅钙钾镁肥及其制备方法，实现了生产硅钙钾镁肥同时提高窑气二氧化硫浓度，以解决窑气中二氧化硫浓度低，后续的制酸工艺难度大以及成本高的问题。 [0007] 为了实现上述目的，第一方面，本发明提供一种硅钙钾镁肥的制备方法，以磷石膏、钾长石和还原剂为原料，经煅烧制得硅钙钾镁肥；在进行煅烧后，收集窑尾气用于硫酸制备； [0008] 其中，所述还原剂中含有质量比为1:(3～4)的硫磺和焦炭。 [0009] 在具体实施中，本领域技术人员能够将上述硅钙钾镁肥通过不同的配方调整形成不同的硅钙钾镁肥成品。 [0010] 本发明中，磷石膏的主要成分硫酸钙经过硫磺和焦炭还原生成二氧化硫和氧化钙，二氧化硫气体经氧化吸收制成硫酸产品，氧化钙则与钾长石经高温烧结制成硅钙钾镁肥；主要涉及化学反应如下： [0011] CaSO4+2C→CaS+2CO2 [0012] 3CaSO4+CaS→4CaO+4SO2 [0013] 2CaSO4+S→2CaO+3SO2 [0014] 6CaO+K2O〃Al2O3〃6SiO2→6CaSiO3+K2O〃Al2O3 [0015] S+O2→SO2 [0016] 2SO2+O2→2SO3 [0017] SO3+H2O→H2SO4 [0018] C+O2→CO2 [0019] 本发明发现，使用部分硫磺代替焦炭还原磷石膏，能够有效提高窑气中二氧化硫的浓度，保障后续的制酸工段更高效节能的运行。 [0020] 作为优选，以原料总重量为基准，所述硫磺的用量为1～3wt％。 [0021] 更优选地，以原料总重量为基准，所述硫磺的用量为1～2.5wt％。 [0022] 作为优选，所述硅钙钾镁肥的制备原料包含如下重量份的组分：磷石膏50～65份，钾长石30～40份和还原剂5～10份。 [0023] 本发明发现，在上述原料配比下，能够实现稳定生产硅钙钾镁肥的同时有效提高窑尾气二氧化硫的浓度。同时，在后续研究中进一步发现，硫磺按上述用量使用时，其还原温度较全部使用硫磺作为还原剂时的温度更低，能够有效防止过度烧结，避免造成回转窑结圈停产。 [0024] 作为优选，控制所述磷石膏煅烧前的含水量≦6.5wt％。 [0025] 作为优选，所述磷石膏为湿法制磷酸副产的二水石膏。 [0026] 作为优选，所述磷石膏中的钙和钾长石的硅的摩尔比为0.9～1.3。 [0028] 作为优选，所述煅烧的温度为1050～1200℃。 [0029] 作为优选，控制所述原料细度大于100目，硅钙钾镁肥细度大于80目。 [0030] 作为优选，所述窑尾气中SO2体积百分浓度为8％以上。 [0031] 第二方面，本发明还提供由上述制备方法制备得到的硅钙钾镁肥。 [0032] 作为本发明优选技术方案，所述硅钙钾镁肥的制备方法包括如下步骤： [0033] (1)原料预处理：将磷石膏、钾长石和还原剂分别进行烘干，球磨机粉磨，过筛； [0034] (2)配料：将所述磷石膏、钾长石和还原剂混合均匀得到混合物料； [0035] (3)煅烧：将所述混合物料煅烧得到熟料，窑尾气经过降温除尘后进入硫酸制备系统； [0036] (4)处理：将所述熟料进行粉碎处理制成硅钙钾镁肥。 [0037] 基于上述技术方案，本发明的有益效果在于： [0038] 通过本发明的制备方法，能够在制备得到硅钙钾镁肥的同时有效提高窑气中二氧化硫的浓度至8％以上，后续的制酸工段无需额外补充热量，实现高效、低成本的运行，提高了整体生产效益，市场前景广阔。 具体实施方式[0039] 以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。 [0040] 实施例1 [0041] 本实施例提供一种硅钙钾镁肥，其制备原料包含如下重量百分比的组分：磷石膏57％、钾长石38％、硫磺1.5％和焦炭3.5％。 [0042] 本实施例进一步提供上述硅钙钾镁肥的制备方法，包括如下步骤： [0043] (1)原料预处理：将史丹利黎河肥业公司湿法磷酸副产的半水石膏经105℃烘干，粉磨过100目标准筛；将钾长石和还原剂分别进行破碎粉烘干后，经球磨机粉磨，过100目标准筛，分别存放待用； [0044] (2)配料：将所述磷石膏、钾长石和还原剂按原料按上述比例混合均匀得到混合物料； [0045] (3)煅烧：将所述混合物料在1100℃下煅烧40分钟得到熟料，窑尾气经过降温除尘后进入硫酸制备系统； [0047] 实施例2 [0048] 本实施例与实施例1的制备方法相同，区别在于：所述硅钙钾镁肥的制备原料包含如下重量份的组分：磷石膏65％、钾长石30％、硫磺2％，焦炭3％。 [0049] 实施例3 [0050] 本实施例与实施例1的制备方法相同，区别在于：所述硅钙钾镁肥的制备原料包含如下重量百分比的组分：磷石膏60％、钾长石35％、硫磺2％，焦炭3％。 [0051] 对比例1 [0052] 本对比例与实施例1的制备方法与原料中磷石膏与钾长石的用量均相同，区别仅在于：还原剂为5％的焦炭。 [0053] 对比例2 [0054] 本对比例与实施例1的制备方法与原料中磷石膏与钾长石的用量均相同，区别仅在于：还原剂为重量百分比1％的焦炭和4％的硫磺。 [0055] 对实施例1～3与对比例1～2中制得的硅钙钾镁肥的有效成分进行分析，并分别对制备过程的窑尾气中的SO2浓度进行检测，结果见表1。 [0056] 表1硅钙钾镁肥有效成分及尾气SO2浓度分析结果 [0057] [0058] 由表1可知，实施例1～3不仅能够有效制备硅钙钾镁肥，其有效成分含量较高，同时能够提高窑气中二氧化硫的浓度，减少了后续制酸难度。 [0059] 而对比例1的技术方案制备得到的硅钙钾镁肥的有效成分含量虽然能够达到使用标准，但是其制备过程的窑尾气中的SO2浓度较低；而对比例2的技术方案虽然大幅提高了窑尾气中的SO2浓度，但是不能保证制备的硅钙钾镁肥的有效成分含量，其含量大大降低。 |
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