磷石膏制酸联产水泥烧成工段设备的改造2010

磷石膏制硫酸联产水泥工艺嘿，朋友！你知道吗？有一种神奇的工艺，叫磷石膏制硫酸联产水泥工艺。

这可真是个了不起的玩意儿！咱先来说说磷石膏这东西。

你就把它想象成是一个调皮捣蛋的小鬼头，不好好处理它，就能给咱惹出不少麻烦。

但要是用对了方法，它就能变成宝贝！磷石膏制硫酸联产水泥工艺，就像是一位超级魔法师，把这个让人头疼的磷石膏给变了身。

这个工艺怎么操作呢？简单来讲，就是一系列精心设计的步骤和流程。

就好像是一场精心编排的舞蹈，每个动作都得恰到好处。

首先得把磷石膏进行预处理，这一步就像是给原材料洗澡、梳妆，让它们干干净净地准备进入下一个环节。

然后呢，通过一系列复杂但有序的化学反应，磷石膏开始发生神奇的变化。

这过程中，温度、压力、时间等等因素，都得拿捏得死死的，稍有偏差，可就达不到理想的效果啦！这就好比炒菜，火候、调料的多少，都决定了这道菜好不好吃。

经过一系列的折腾，磷石膏就慢慢变成了硫酸和水泥的原料。

这硫酸，那可是工业中的重要角色，用处多了去了。

而联产出来的水泥，质量也是杠杠的。

你想想，以前让人头疼的磷石膏，现在摇身一变，既能产出重要的硫酸，又能有优质的水泥，这不是一举两得吗？这就好像是把一只丑小鸭变成了白天鹅，还顺带生出了金蛋！这个工艺带来的好处可不止一点点。

一方面，解决了磷石膏堆积造成的环境问题，让我们的家园更加美丽干净。

另一方面，还能生产出有用的产品，为经济发展添砖加瓦。

这难道不是一件大好事吗？而且啊，随着技术的不断进步，这个工艺也在不断完善和优化。

就像一个孩子在不断成长，变得越来越强大，越来越厉害。

所以说，磷石膏制硫酸联产水泥工艺，可真是个值得我们好好研究和推广的好东西！它就像是黑暗中的一束光，为我们解决问题，带来希望！咱们得重视它，让它发挥更大的作用，为我们创造更美好的未来！。

磷石膏制酸联产水泥的设计及建设庞仁杰(山东鲁西化工集团阳谷化工厂　阳谷252300) 摘要　磷石膏制酸联产水泥工程(即“四六”工程)投产1年来的生产,对工程设计及建设中的问题提出看法与建议,供今后类似工程设计、建设时参考。

关键词　磷石膏　硫酸　水泥　设计　建设中图分类号　X78 鲁西化工总厂4万吨/年磷石膏制硫酸联产6万吨/年水泥是由山东省建材设计研究院和南化公司设计院联合设计的(以下简称“四六”工程)。

于1996年11月2日一次投料试车成功,并在投料后48h内达标达产。

1997年累计开车时间294天,硫酸最高日产达160吨,全年硫酸产量累计完成3.94万吨(实物酸),共生产销售水泥3.42万吨,水泥熟料1.46万吨,装置开车率达到90.8%。

笔者就我厂“四六”工程投产1年来的生产情况对设计及建设谈一点看法和建议。

1　水泥部分1.1　磷石膏的烘干与储存二水石膏烘干后成为半水石膏物性将发生很大的变化。

其密度、流动性,随着物料温度的变化而变化,物料温度愈高,它的密度越小,流动性就越好;反之物料温度低,它的密度就大,流动性也就变差。

烘干后的半水石膏不宜存放过久,因为存放时间过长,半水石膏会随着温度的降低,吸潮板结,容易在半水石膏仓库中发生蓬仓、堵仓,给生产带来诸多的麻烦。

针对半水石膏上述特点,宜在设计中: 加大烘干机出口至石膏库的斗提机能力,把斗速放慢,最好由LH型环链斗提机改为NE型板式斗提机,这样就能解决其它厂发生的斗提机提不出料的问题。

设计时可以考虑不要半水石膏预均化库,出烘干机的石膏直接进入半水石膏配料库,这样既可减少半水石膏的停留时间,防止吸潮堵仓,又可节约基建投资。

把半水石膏均化放在磷铵配矿中解决。

适当缩小石膏配料库的锥度。

1.2　窑尾下料及煤粉输送磷石膏制酸中回转窑的稳定操作是关键,即稳定下料量、下煤量和一、二次风量。

在生产中前两项易出现波动,由于是固体物料,在生产中窑尾喂料仓、煤粉仓经常出现蓬仓、冲仓、堵仓等现象,引起下料量、下煤量不稳定,给烧成带来极大的不便。

磷石膏制硫酸联产水泥流程磷石膏制硫酸联产水泥，这可真是个超有趣的事儿呢！一、磷石膏是啥？磷石膏啊，它其实是生产磷肥时产生的一种废渣。

可别小看这废渣哦，它里面含有好多有用的东西呢。

在磷肥生产过程中，磷矿石经过一系列反应，就会产生大量的磷石膏。

以前啊，这磷石膏的处理可让人头疼了，到处堆放又占地方，还可能对环境有影响。

不过呢，现在人们发现了它的大用处，那就是用来制硫酸联产水泥啦。

二、制硫酸的环节。

1. 预处理。

磷石膏在用来制硫酸之前，得先进行预处理。

这就像是给它洗个澡、做个美容一样。

要把磷石膏中的杂质去除掉一部分，让它变得更“纯净”，这样后面的反应才能顺利进行。

比如说，里面可能有一些未反应完全的磷矿石颗粒，或者是其他的小杂质，都要尽可能地弄掉。

2. 分解反应。

接下来就是关键的分解反应啦。

磷石膏在高温下会发生分解反应，这个反应可神奇了。

在特定的设备里，给磷石膏加热到很高的温度，它就会分解出二氧化硫气体。

这二氧化硫气体可是制硫酸的重要原料呢。

就像从一个大宝藏里挖出了一颗超级珍贵的宝石一样。

而且这个反应的条件还挺讲究的，温度要刚刚好，设备也要合适，不然反应就可能不完全或者出问题。

3. 硫酸的生成。

有了二氧化硫气体之后，就要通过一系列的化学反应来生成硫酸啦。

二氧化硫要经过氧化、吸收等步骤。

这就像是一场化学的魔法之旅，二氧化硫先被氧化成三氧化硫，然后三氧化硫再和水反应就变成了硫酸。

这个过程中，每一步都要控制得很好，像调节温度、控制气体的流量之类的，就像厨师做菜要掌握火候和调料的用量一样。

三、联产水泥的过程。

1. 剩余物质的利用。

在磷石膏制硫酸的过程中，会剩下一些物质，这些物质可不能浪费。

它们里面含有一些可以用来生产水泥的成分呢。

比如说，里面有钙、硅等元素的化合物。

这些东西经过进一步的处理和调配，就可以成为生产水泥的原料。

2. 水泥的生产工艺。

水泥生产也是有一套自己的工艺的。

要把那些剩余物质和其他一些原料按照一定的比例混合起来，然后再进行煅烧等操作。

磷石膏制硫酸联产水泥流程磷石膏制硫酸联产水泥，这可真是个超有趣的事儿呢！一、磷石膏是啥？磷石膏啊，它是在磷酸生产过程中产生的一种废渣。

这东西要是不好好处理，可就成了个大麻烦，又占地又污染环境。

不过呢，聪明的人类就想出了把它用来制硫酸联产水泥的好办法。

二、制硫酸的环节。

1. 预处理。

磷石膏得先进行预处理。

这就好比是给它梳妆打扮一下，让它能够更好地参与后面的反应。

要把磷石膏里的杂质尽可能地去除掉，像是一些有机物啊，还有那些可能影响反应的小颗粒之类的。

这一步要是没做好，后面就容易出乱子。

2. 分解反应。

处理好的磷石膏就开始进行分解反应啦。

这时候就像是一场化学魔术表演，磷石膏在高温下会分解，产生二氧化硫。

这个二氧化硫可是制造硫酸的关键原料哦。

想象一下，磷石膏在高温下就像在热舞，然后“变”出了我们想要的东西。

3. 硫酸的制取。

有了二氧化硫之后呢，就要通过一系列复杂又神奇的过程把它变成硫酸啦。

这个过程需要经过催化氧化、吸收等步骤。

就像是把一个个小零件组装成一个大机器一样，每个环节都要精准无误。

比如说催化氧化这一步，就像是给二氧化硫找了个“小助手”，让它能够更快更好地变成三氧化硫，然后再通过吸收，硫酸就诞生啦。

三、联产水泥的部分。

1. 剩余物质的利用。

在磷石膏制硫酸的过程中，还会剩下一些东西呢。

这些剩余物质可不能浪费，它们就被用来生产水泥啦。

这就像是把做菜剩下的边角料又做成了一道美味的小菜一样，非常的环保又高效。

2. 水泥的生产过程。

把那些剩余物质和其他的原料按照一定的比例混合在一起，就像调一杯独特的鸡尾酒一样。

然后再经过煅烧、研磨等步骤，水泥就逐渐成型啦。

煅烧的过程就像是给这个混合物来一场高温的SPA，让它们变得更加坚固耐用。

研磨的时候呢，就像是给它做最后的精细打磨，让水泥的质量更好。

四、这个流程的好处。

1. 环保。

这个磷石膏制硫酸联产水泥的流程最大的好处就是环保。

把本来是废弃物的磷石膏变废为宝，减少了对环境的污染。

磷石膏制硫酸水泥项目建议书一、项目背景磷石膏是一种含有较高硫酸盐的废弃物，具有很大的燃烧和污染环境的潜力。

然而，通过适当的处理和利用，磷石膏可以成为一种宝贵的资源，特别是在水泥生产中。

磷石膏可以用于替代天然石膏作为水泥的一种成分，从而减少自然资源的消耗和环境的污染。

二、项目概述本项目旨在建立一条磷石膏制硫酸水泥的生产线。

通过充分利用磷石膏这一废弃物资源，获得高附加值的硫酸水泥产品，并且减少对天然石膏的需求和矿产资源的消耗。

项目的主要任务包括磷石膏的处理和利用技术的研发、生产线的建设以及产品的销售与营销。

三、项目优势1.资源优势：我国是磷石膏资源丰富的国家，年产量达到数百万吨。

充分利用这一废弃物资源，不仅可以减少环境污染，还可以节约天然资源的消耗。

2.市场需求：硫酸水泥是建筑材料中的重要组成部分，市场需求旺盛。

尤其是随着绿色建筑和可持续发展理念的推广，对环境友好型建材的需求将会进一步增加。

3.技术创新：磷石膏制硫酸水泥的技术创新潜力巨大。

通过改进传统的水泥生产工艺，我们可以开发出更高性能的硫酸水泥，并提升生产效率和环境友好性。

四、市场分析目前，我国硫酸水泥的需求量已经超过供应能力，很大程度上依赖进口。

而磷石膏制硫酸水泥正好填补了这一供需缺口。

随着政府对环境保护的重视以及对建材行业的整治，磷石膏制硫酸水泥的市场前景非常广阔。

五、投资分析本项目的总投资额为XXX万元，主要包括建设投资和流动资金。

项目的预期年销售收入为XXX万元，预期年均利润为XXX万元。

根据市场需求和预期利润率，项目的投资回收期为X年，内部收益率为XX%。

六、项目实施方案1.技术研发：建立专门的研发团队，开展磷石膏处理和利用技术的研究，提高硫酸水泥的性能和生产效率。

2.生产线建设：选址适宜的工业园区或者磷矿山附近，建设一条年产XX万吨的磷石膏制硫酸水泥生产线。

3.产品销售与营销：与建筑材料供应商、工程承包商等建立长期合作关系，扩大市场份额。

浅谈磷石膏制硫酸联产水泥一、磷石膏的产生及综合利用随着我国磷复肥工业的发展，工业废渣磷石膏的利用成为行业发展不容忽视的问题。

每生产一吨磷酸(100%P2O5)产生磷石膏5-6t(干基)，实物量约7t。

磷石膏中除含CaSO4外，还含有未分解的磷矿，未洗涤干净的磷酸、氟化钙、铁、铝化合物、酸不溶物、有机质等多种杂质，这些杂质在一定程度上影响着磷石膏的利用。

据有关资料统计，我国磷石膏年产排量在5000-6000万吨，截止目前，磷石膏的累计堆存量已超过2亿吨。

目前，磷石膏综合利用的途径主要有：一是磷石膏制建材产品，如：建筑石膏粉、建筑砌块等。

二是磷石膏制化工原料，如：磷石膏制硫酸联产水泥、磷石膏制硫酸钾、硫酸铵、硫酸钾铵等。

三是磷石膏制水泥缓凝剂。

四是磷石膏做盐碱土壤的改良剂。

五是磷石膏制硫酸钙晶须（纤维石膏）。

磷石膏制硫酸钙晶须是磷石膏综合利用的新途径。

「3」「4」硫酸钙晶须集无机填料和增强纤维的优势于一身,应用于制品中呈现出优异的综合性能，是一种高档填料。

广泛用于橡胶、塑料、造纸等行业。

磷石膏制硫酸联产水泥是磷石膏综合利用的重要方面。

据资料报道，我国的硫资源对外的依存度高达60%以上，每年需要大量进口硫磺，磷石膏制硫酸联产水泥不仅能使磷石膏中的硫、钙等资源得到充分利用，而且可使我国的硫磺进口需求降至最低，有效平抑硫磺市场价格波动。

因此，发展磷石膏制硫酸联产水泥，可以有效缓解我国硫资源短缺的状况。

二、磷石膏制硫酸联产水泥的化学反应及工艺流程1、磷石膏制硫酸联产水泥的化学反应（1）磷石膏烘干：磷石膏在干燥机中与高温热烟气换热，脱除物理水及部分结晶水，生成半水石膏：2CaSO4 2H2O 120-160°C 2CaSO4.1/2H2O+3H2O↑（2）磷石膏分解:磷石膏中的硫酸钙（CaSO4）热稳定性强，升温到1470°C才能分解，且速度缓慢。

当磷石膏中添加部分含有SiO2、Fe2O3等氧化物的原料时，可以提高分解速率、降低分解温度。

第35卷第4期2010年8月 昆明理工大学学报(理工版) htt p ://www .kustjour na.l co m /Jour nal ofK un m i ngU n i versity of Sci ence a nd Technology (Sci ence and Technolo gy)V o.l 35 N o 4 Aug .2010收稿日期:2009-04-03.基金项目:国家高技术研究与发展计划(863)项目(2007AA062321).作者简介:余苏(1957-),女,高级工程师.主要研究方向:环境工程.E -ma i:l ji anx il@i si na .comdo:i 10.3969/.j issn .1007-855x .2010.04.017磷石膏分解特性对磷石膏制硫酸联产水泥新工艺的影响研究余 苏,李建锡,马丽萍,舒艺周,唐霜露,卢凯芳,张 平,曹盈盈(昆明理工大学材料科学与工程学院,云南昆明650093)摘要:磷石膏预分解制硫酸联产水泥技术的关键是对磷石膏分解特性的深入了解,结合水泥新型干法预分解窑的特点,采用热分析及相关试验对磷石膏的热分解性能进行了研究.结果表明,磷石膏完全分解温度在1300 以上,在还原条件下其分解温度也在1200 以上.结果还表明,由于磷石膏的分解温度往往高于该系统的最低共熔点温度,其对预热器分解炉的适应性较差,易对窑系统造成粘结堵塞问题.利用水泥新型干法技术分解磷石膏制酸并联产水泥的实施会有较大难度.关键词:磷石膏;预热分解窑;热分析;粘结堵塞中图分类号:O627.51文献标识码:A 文章编号:1007-855X(2010)04-0080-05Ther mal E ffects of Phosphogypsu m on Co -Producti on of Aci d and Ce m entYU Su ,L I Ji a n x,i MA Li pi n g ,SHU Y i zhou ,TANG Shuang l u ,LU Ka i f ang ,ZHANG P i n g ,CAO Y i n g yi n g(F aculty o fM ater i a ls Sc i ence and Eng i nee ri ng ,K un m i ng U niversity of Science and T echno logy ,Kun m i ng 650093,Ch i na)Abst ract :The key i n aci d and ce m ent co-producti o n by use o f phosphogypsu m w ith t h e ne w dry ce m en t tech nology is to deep l y learn the deco mposition character o f phosphogypsum .In t h is paper ,st u dies have been m ade i n the deco m position perfo r m ance of phosphogypsum w ith the ther m al ana l y sis and the analysis o f the ce m ent ne w dry techno l o gy .The results sho w that the fulfilled deco m positi o n te m perature o f phosphogypsu m is about 1300 ,and even in the restore conditi o n ,the te m perat u re is above 1200 .It a lso show s that the flex i b ility of t h e precalc i n er and the preheater in ce m ent techno l o gy for the phosphogypsum is not so good ,and it can easil y resu lt in bond i n g and ja mm i n g i n the ce m ent k iln syste m,ow ing to the fact that the deco m position te m perature of phosphogypsum is h i g her than its m elti n g po i n .t I,t t h erefore ,see m s t h at t h e use of ne w dry ce m ent tec hno l o gy i n the deco m position o f phosphogypsum and co-production o f ce m ent is diffi c u lt to i m p le m en.tK ey w ords :phosphogypsum;ne w dry ce m ent techno logy ;t h er m a l ana l y sis ;bond and ja m0引言我国每年磷石膏的排放量超过3亿t [1],其利用率不足总量的10%[2].到2005年底,我国已堆存的磷石膏约有100M t [3].因而利用磷石膏中丰富的硫资源来制造硫酸并联产水泥,不仅能够很好地解决硫资源缺乏、降低硫酸生产成本,又能够较好解决磷石膏的大量堆积严重污染环境等问题,还能有效减少水泥工业对石灰石原料的需求,节约资源降低成本,减少碳排放.因此有效利用磷石膏这一废弃物,对我国磷化工、水泥工业的发展和治理环境污染有着深远而重大的意义.采用磷石膏制硫酸并联产水泥的设想早在1967~1969年就由英国、奥地利等国首先提出,并在1969年奥地利林茨公司的OS W -KRUP 工厂建成投产(硫酸、水泥各240t/d).1972年南非利用该工艺也投产了350t/d 的生产线.我国磷石膏制硫酸联产水泥的研究在上世纪1980年代末获得突破.鲁北企业集团、鲁西化工集团阳谷化工厂、青岛东方化工集团股份有限公司等建成了7套中空回转窑磷石膏制硫酸40kt/a 联产水泥60kt/a 装置[4].其工艺的基本过程是:磷石膏经干燥脱水、按所需的Ca O,Si O 2,A l 2O 3和Fe 2O 3的比例与炭、粘土、砂子等配料后,在中空回转窑内煅烧,磷石膏在窑内受热分解成SO 2气体和Ca O,Ca O 进而与其它粘土组分反应形成水泥熟料.窑气中的SO 2经转化、吸收后制硫酸.实践表明,采用中空回转窑分解磷石膏并生成水泥熟料是可行的,但也存在较大的问题.其主要表现是:1)磷石膏分解率较低,影响熟料质量.磷石膏分解与水泥熟料烧成过程中,经常出现磷石膏在回转窑内结圈现象,影响正常生产.2)该工艺能耗很高,中空回转窑尺寸大,生产规模小、产量低,经济效益较差.3)磷石膏分解需还原气氛,而优质熟料的形成需氧化气氛,磷石膏分解与熟料煅烧在同一设备中完成,对磷石膏分解所需的弱还原气氛难于有效调控,熟料质量差且波动大等.这大大地限制了该工艺的推广和应用.针对中空回转窑工艺的缺陷,近年来许多学者提出采用水泥窑外分解技术分解磷石膏制硫酸工艺.该工艺提出的主要依据是磷石膏可在专用分解炉内分解,有利于还原气氛的控制和分解效率的提高,避免磷石膏在回转窑内结圈.另外由于在该工艺中设置了预热器装置,系统换热效率提高,预期产量将有大幅提高.磷石膏制硫酸联产水泥工艺与普通水泥生产比较,主要是其石灰质原料发生了变化,即由磷石膏取代了原石灰石原料.磷石膏取代石灰石后,其分解特性将会产生差异. 表1 试验样品配比表 T ab .1 T est progra m table 样品编号C CaSO 4(摩尔比)质量/mg 实验条件A 0 107.26程序升温B 1 911.19程序升温C2 87.82程序升温D 2.5 7.57.72程序升温这些差异对新型干法工艺有何影响是采用新型干法水泥工艺分解磷石膏并联产水泥能否成功的关键.目前用水泥新型干法技术分解磷石膏制硫酸联产水泥技术是否能达到预期的目标尚无定论,在理论上磷石膏分解效率及对窑系统的影响问题也未见有人深入研究报导.因而论文将着重对磷石膏的热分解特性与水泥预分解工艺特性的相互关系进行深入研究与分析.1磷石膏热分析试验采用云南云天化集团所产磷石膏进行研究,其化学成分含Si O 2:40 86%,Ca O:29 82%,A l 2O 3:0 236%,Fe 2O 3:0 137%,M g O:0 055%,总P 2O 5:1 17,水溶P 2O 5:0 87%,总F :0 52%,水溶F :0 12%,N a 2O :0 043%,K 2O:0 086%,MnO:0 002%,游离水:5 38%,结晶水:4 27%,酸不溶物:6 42%.实验仪器采用德国耐驰公司ST409型差热分析仪.其中为探讨还原气氛对磷石膏分解的影响,研究过程中在磷石膏中掺入了部分无烟煤,并以C C aSO 4比表示煤中的C 和磷石膏中的CaSO 4的摩尔比.见表1.81第4期 余 苏,李建锡,马丽萍,等:磷石膏分解特性对磷石膏制硫酸联产水泥新工艺的影响研究1.1纯磷石膏的差热分析图1为样品A,即纯磷石膏的差热分析图谱.由图1可见,纯磷石膏样在130 左右开始脱水.当温度达到约800 时,磷石膏少量杂质开始分解.当温度到达1030 左右,C aSO 4开始分解,温度高于1200 后分解速率加快,质量急剧减少,直至1300 以上才能分解完全.1.2还原气氛中磷石膏的分解在实际过程中,石膏在还原气氛条件下,分解性能将有所不同[5].根据磷石膏分解反应可得:CaSO 4 C a O+SO 2+12O 2(1)由热力学可知,在某一温度下式(1)处于平衡状态下时有:K 0p =exp - G0RT (2)或: G 0=-RT ln K 0p(3)式中 G 0为标准反应自由焓,K p 0为温度T 时的平衡压力常数,即:K 0p =P SO 2!P 12O 2(4)由此可得:P SO 2=exp - G 0RT !P O 212(5)由上可见,理论上石膏中的SO2分压与温度T 呈指数关系,温度的增加将使石膏分解速度大幅增加.石膏分解与氧分压的平方根成反比,石膏分解率随氧含量的下降而上升,如此可见还原气氛下可增加石膏的分解速率或降低分解温度,但温度对磷石膏分解的影响更显著[6,7].图2为磷石膏在加入不同配比的炭生成还原气氛时的实际分解特性,见图2中TG-DSC 曲线.从图2可以看出,与纯磷石膏类似,掺碳的3个样品的TG -DSC 曲线上均在110 ~135 出现了脱水吸热峰.当温度达到1000 ~1030 左右,DSC 上出现吸热,样品质量开始大幅减少,磷石膏开始分解.但不同的是,由于碳的加入和燃烧,掺碳的3个样品在600 左右出现一个放热峰.比较图2(a)~(c)可以看出,3个样品的TG-DSC 曲线没有明显的变化,但随着炭掺入量的增加,磷石膏的开始分解的温度随之略有降低,如样品D 中磷石膏开始分解的温度为988 ,相对样品B 温度降低了30 左右.从图2还可以看出,3个样品的磷石膏完全分解的温度均在1300 以上.最大分解速度出现在约1180 左右.82 昆明理工大学学报(理工版) h ttp ://www .kustjourna.l co m / 第35卷但上述3个样品的热分析是在氧化气氛中进行的,这有可能产生样品中磷石膏在尚未开始分解时,碳已在空气中燃烧而大幅减少的问题[8,9].图3为样品B在氮气保护条件下的热分析.从图中可见,在969 时出现石膏在碳的作用下生成硫化钙的吸热反应峰,在1188 时硫化钙再度分解,出现第2吸热峰.在近1300 时磷石膏分解完毕.上述各样的TG -DSC 曲线比较可见,碳的加入可小幅降低磷石膏的分解温度;随着碳掺入量的增多,磷石膏开始分解温度也会略有降低.以上实验表明,还原气氛是影响磷石膏分解的因素之一,但磷石膏分解温度并未因还原气氛的存在而显著下降,最终完全分解温度也变化不大.在实际新型干法水泥生产过程中,磷石膏的分解与以上实验工况有一定差距,即它们既不会在完全的氧化气氛中分解,也不会在纯N 2气保护下还原气氛下分解,它们可能介于这2种情况之间.实际磷石膏的分解性能可以采用高温炉煅烧磷石膏试验,用硫酸钡重量法测定磷石膏中SO 3量的变化来作进一步的了解.其结果如下表2所示.表2 不同煤掺量不同温度下的分解率(%) T ab .3 D eco mp osit i on rates of th e sa mp le w ith d ifferen t coa l under d ifferen t te m peratu res(/%)煤掺量/%温度/ 9001000110012000(A )3.455.9917.5124.0810(B)15.8444.8448.2675.2920(C)24.4644.6253.1193.7725(D )29.3041.2051.9895.87从以上结果可以看出,磷石膏适当加入煤粉后在各个温度下的分解率均大于纯磷石膏的分解率.在磷石膏分解初期(1000 ),不同煤掺量的样品其分解率变化不大,基本在41%~45%之间.但温度在1100~1200 之间时,煤粉掺入量较大的样品分解率更高,如温度达到1200时,煤掺量20%和25%的样品分解率达到了93%以上.通过实验我们还发现,在高温炉煅烧试验中,磷石膏的分解效率较上述热分析实验结果有所不同,普遍提高了.这说明,实际煅烧过程可能较纯实验效果更好一些,但其分解温度仍然大于1100 ,而且我们还发现,此时磷石膏已经开始熔融.也就是说,磷石膏的分解温度大于其熔点温度.2磷石膏在新型干法水泥工艺中的影响分析新型干法是目前最先进的水泥生产工艺,但是其预热器及分解炉内易产生粘结堵塞和回转窑内结圈等,严重影响水泥的正常生产.究其原因,是在水泥原燃料中含有少量硫、钠、钾及氟氯等物质,在水泥煅烧过程中它们都极易挥发和冷凝,从而形成硫、钠、钾及氟氯等在分解炉、预热器和回转窑中的循环和富集,使它们在烟气中的浓度大幅上升[10].又由于这些易挥发物一般主要形成硫酸盐及亚硫酸盐、含钠钾的矿物和氯化物等,它们都是低熔矿物,其最低共熔点温度通常低于900 [11],因而极易造成结皮结圈和粘结堵塞问题[12].在普通水泥生产过程中,石灰石分解温度约为850~900 ,硫、碱氯等属于微量组分,因而当分解炉温度亦控制在880 左右时,通常温度不大于920 ,就可以避免引起的窑尾系统粘结堵塞问题[13].采用磷石膏替代水泥原料石灰石生产水泥,这将使窑系统的热工和物化过程发生较大的变化.首先,对比石灰石和磷石膏的分解特性可见,无论分解炉中是否存在还原气氛,磷石膏分解温度高于1000 ,磷石膏的完全分解温度则需达到1200 以上.这一温度远高于正常分解炉的温度控制范围880~900 ,特别是远高于上述各种硫碱等低熔矿物的熔点温度.其次,原料石灰石由磷石膏取代后,本身含有大量硫酸盐,且含氟等低熔矿物,因此低熔矿物量将大幅增加已不是微量组分,其熔点低于其分解温度已为试验83第4期 余 苏,李建锡,马丽萍,等:磷石膏分解特性对磷石膏制硫酸联产水泥新工艺的影响研究证实,而且硫酸盐极易与水泥中的硅铝组分进一步形成熔点更低的硫硅酸钙和硫铝酸盐等矿物[14],使水泥生产受到极大的影响.若分解炉温度为避免上述低共熔液相而采用降低温煅烧,则磷石膏分解率必将大幅下降,实际上失去了新型干法的优势,其效果等同于回到了中空窑工艺水平,如此采用新型干法工艺就失去了意义.由以上分析可见:采用水泥新型干法技术分解磷石膏制硫酸联产水泥工艺较普通水泥生产在实际操作过程中将有较大的难度,极易产生结皮堵塞.用水泥新型干法工艺分解磷石膏联产水泥,预计磷石膏的分解效率将受分解炉的制约而较低,所生产水泥熟料质量受到较大影响(熟料含硫量较高).因此采用新型干法水泥工艺分解磷石膏制酸联产水泥难于达到预期的目标.3结论1)差热分析研究表明:磷石膏开始分解温度约为1000~1030 左右,最大分解速度出现在约1180 左右.无论是否存在还原气氛,磷石膏完全分解的温度都在1200 以上.2)碳的加入能适当降低磷石膏的分解温度,随着炭掺入量的增多,磷石膏开始分解的温度会略有降低.这表明还原气氛能在一定程度上促进磷石膏分解.3)磷石膏分解温度在实际工程中无论是否有还原气氛皆应控制在高于1200 ,该温度已高于其熔点温度.因此采用水泥新型干法技术分解磷石膏制硫酸联产水泥工艺较普通水泥预分解技术在实际实施过程中有较大的难度,且极易产生结皮堵塞使生产无法正常进行.利用水泥新型干法技术分解磷石膏工艺存在明显的不足与缺陷.参考文献:[1]陶俊法.云南硫酸磷肥工业的发展方向[J].磷肥与复肥,2007,22(2):8-10,21.[2]李滢.磷石膏的综合利用[J].云南化工,2007,34(6):74-80.[3]王世娟.磷石膏综合利用途径与应重视的问题[J].硫磷设计与粉体工程,2003,12(1):29-31.[4]黄新,王海帆.我国磷石膏制硫酸联产水泥的现状[J].硫酸工业,2000(3):10-14.[5]Jae Seung O h,W hee l o ck T D.R eductive D ecom position o f C alc i u m Su lfate w it h Carbon M onox i de[J].Ind.Eng.Chem.R es.1990,29,544-550.[6]W hee l ock T D.R educti ve D eco m pos i tion o f G ypsu m by Carbon M onox ide[J].i ndustrial and Eng i neeri ng Chem istry,1960,52(3),231-238.[7]G runeharov.Ther m ochem ica lD eco m po siti on o f Pho sphogypsu m U nder H-CO2-H2O-A r at m osphere[J].Ther m oche m icalA cta,1985,93:64-71.[8]V an der M er w e E M,Strydom C A,Po tg i ete r J H.Ther m ograv i m e tric A nalysis of the R eaction Bet w een Carbon and CaSO4!2H2O,G ypsu m and P hosogypsu m i n an Inert A t mo sphere[J].T he r mo ch i nica A cta,1999,340-437.[9]K a m phu is B,P ot m a A W,Sp itsbe rgen U.D eve lop m ent o f a reg enerati ve sulfur diox i de so rbent syste m.F l ue G as and F ly A sh[M].L ondon:E l sev ier A ppli ed Sc ience,1989:50-55.[10]李建锡,新型干法窑系统中硫碱循环和分布的确定方法[J],水泥,1999(8):15-18.[11]李建锡,陈全德,袁润章,预分解系统结皮特征研究[J].水泥工程,1999(1):10-13.[12]熊会思.新型干法烧成水泥熟料设备[M].北京:中国建材工业出版社,2004,142-185.[13]丁奇生,唐根华.高掺电石渣燃烧水泥熟料新型干法工艺的研究[J].建材发展导报,2008(1):24-27.[14]W hee lock T D.Sulfuric ac i d fro m ca lciu m sulfa te[J].Chem ical Eng i neeri ng P rocess,1968,64(11),167-184.84 昆明理工大学学报(理工版) h ttp://www.kustjourna.l co m/ 第35卷。

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