硫磺分解磷石膏制硫酸技术ver

（4）知识产权：申请专利12项以上，形成1~2项标准；论文30篇 以上，研究生15~18名，培养10~15名技术骨干 。
9. 进度安排
示范装置
研
分解关键设备
究
任 务
氧化钙渣高值利用
硫磺低温分解技术
节能化煅烧
完成时间
2015年12月 2013年12月 2015年12月 2013年12月 2013年7月
水泥质量差；而采用两段，提高操作弹性； 前期实验研究结果：过程切实可行。
6. 可行性分析
（3）氧化钙残渣高值化利用技术：
西南科技大学：添加铝土矿，制成硫铝酸盐特种水泥； 四川大学：代生石灰进行污水处理及制饲钙，完全可能； 郑州大学：通CO2制备轻质碳酸钙或碳酸钙晶须等产品，可行； 昆明理工大学：高纯氧化钙产品已有专利申请。
实现产业化，规模从1万吨～20万吨/年 流程长，投资大，生产成本高，企业无经济效益
2. 国内外现状和发展趋势
2.2 现有磷石膏制酸技术存在的问题
多 数 经济效益差 企 业 停 工
表观现象
能耗高
流程长 投资大
操作难度大
主要原因
分解温度高
二氧化硫浓度低 联产水泥
分解/烧制 在同一窑内进行 磷石膏杂质高
1. 课题背景
1.1 磷石膏处理的重要性
磷石膏：年排放量5500万吨（干基），累计堆存量2.5 亿吨 世界累计9.5亿吨
危害：
✓ 磷氟污染地表/地下水 ✓ 渣场维护费用高 ✓ 无处堆存
✓ 磷石膏处理刻不容缓
1. 课题背景
1.2 磷石膏处理符合国家需求
符合产业发展要求
促进磷化工产业可持续发展 保障国家粮食安全
8. 课题目标与考核指标
（1）核心技术：硫磺分解磷石膏制硫酸技术与装备，掌握设计控 制全套技术；
（2）示范装置：1万吨/年磷石膏制酸装置，实现1年以上安全、经 济、稳定运行，实现硫钙资源循环利用；
（3）装置经济指标：半水石膏成本≤35kg标煤/吨，分解温度 ≤1100℃，气相SO2浓度≥12%，形成3-4项氧化钙渣生产钙质产品工艺， 饲钙满足GB/T22549-2008，CaO纯度≥85%，硫酸生产成本≤400元/吨。
20029011 2012 2013 2014 2015 (年)
10. 经费预算与筹措
10.1 预算表
预算科目名称
一、经费支出 1、设备费 （1）购置设备费 （2）试制设备费 （3）设备改造与租赁费 2、材料费 3、测试化验加工费 4、燃料动力费 5、差旅费 6、会议费 7、国际合作与交流费 8、出版/文献/信息传播/知识产权事务费 9、劳务费 10、专家咨询费 11、管理费
451.00
62.00
207.00
22.00
582.00
384.60
253.50
170.50
56.50
160.80
450.00
115.00
0.00
37.05
0.00
20.00
0.00
59.09
0.00
163.00
0.00
26.48
0.00
42.00
0.00
10. 经费预算与筹措
10.2 筹措
预算科目名称
焦炭还原磷石膏
硫磺还原磷石膏
100
100
7.30
14.86
49.54
82.58（磷石膏转化49.54）
30.00
16.00
99.00
52.80
节能减排
7. 成果应用前景分析
硫磺制酸成本455元/吨
1万吨/年石膏制酸与10万吨/年石膏制酸装置财务指标对比表
序号
项目
生产规模：硫酸 1 副产：氧化钙残渣
（1）生料配比对分解率的影响研究； （2）还原-氧化气氛对分解率及SO2浓度的影响研究； （3）硫磺循环技术； （4）杂质对分解率及SO2浓度的影响研究； （5）杂质及其它添加剂对共熔体影响及防结圈技术研究。
4. 课题主要研究内容及技术关键
（续表）
研究任务
详细研究内容
3、氧化钙残渣的高 （1）杂质解析和调理研究； 值化利用技术研究 （2）石灰乳化、均质技术及多相复杂体系分离强化技术；
（3）氧化钙残渣用于精细磷酸钙盐的生产技术；
（4）氧化钙残渣用于低温水泥的制备技术；
（5）氧化钙残渣制高纯氧化钙技术；
（6）氧化钙残渣制碳酸钙晶须技术。
4、磷石膏制酸过程 （1）分解设备的模拟计算、实验及对分解的适应性研究； 的关键设备研究 （2）分解设备的热量集成技术研究；
（3）流态化技术对不同杂质磷石膏分解过程的适应性研究；
二、经费来源
1、申请从专项经 费获得的资助
2、自筹经费来源 （1）其他财政拨
款 （2）单位自有货
币资金 （3）其他资金
合计 3400.00
专项 经费
1400.00
自筹 经费
2000.00
1400.00 1400.00 /
2000.00 /
2000.00
/
/
/
2000.00
/
/
11. 课题组织实施方案
硫酸
CaSO4·2H2O
氧化钙
✓ 磷石膏中硫钙循环利用技术是实现大量化消纳的重要途径。
2. 国内外现状和发展趋势
2.1 现有磷石膏制酸工程化流程
焦炭还原磷石膏制酸技术：
➢国外：德国、南非、奥地利
➢国内： “346”工程
•鲁北化工：掺混部分盐石膏，减少磷石膏杂质 •河北黎河：经济效益差，已停产 •四川什邡、四川银山、山东鲁西、山东莱西、沈阳化肥：已停产
磷石膏适用对象
国内大多不能直接利用，必须 掺天然石膏或其它
可直接利用各地石膏，适合国情 省情
钙值利用情况
生产的水泥标号低
用于污水处理、饲钙、轻质碳酸 钙，高纯氧化钙等其它钙产品
7. 成果应用前景分析
7.2 经济效益分析
以处理100万吨磷石膏为例:
处理的磷石膏量 万吨/年 气相组成（%） SO2 理论硫酸产量 万吨/年 消耗标煤量 万吨/年 排放CO2量 万吨/年
（4）磷石膏制酸过程的关键设备：
传统工艺：回转窑可成功运行； 硫磺工艺：还原、氧化两段分开；
一段反应：温度较低（800－900℃），循环流化床高效节能 二段反应：沿用传统回转窑设备，完全可行。
（5）制酸过程系统集成及工程实施关键技术：
工程实施：宏达股份实践（生产、管理和技术经验和人才储备积累）； 关键技术：“硫磺循环”和“防结圈”实验室已有阶段结果，方案可行； 稳定化操作：负责单位经验+研究单位的结果，可确保工程成功。
✓ 突破低成本磷石膏制酸是实现磷钙循环利用的关键
2. 国内外现状和发展趋势
2.3 课题研究思路
大量化消纳 低成本循环利用
提浓
硫酸 CaS + 3CaSO4 = 4CaO + 4SO2
SO2
钙高值
磷石膏
半水石膏
硫化钙
氧化钙残渣
节能 硫磺
2S + CaSO4 = CaS + 2SO2
降温 两段分解
3. 技术路线
国家战略层面
符合国家发展战略 与《国家中长期科学和技术发展规划纲要（2006-2020）》、 《国家“十二五”规划纲要》 《“十二五”资源综合利用指导意见》 石化协会及磷肥协会“十二五”磷石膏利用
✓ 磷石膏处理符合国家需求
1. 课题背景
1.3 利用途径与现状
利用量：1000万吨/年 利用率：不足20% 主导产品：水泥缓凝剂和建筑
万元 万元
%
%
% 年 年
684.40 70.02 4.54 4.54 4.29 11.94
0
6844.00 824.10 16.99 16.99 21.13 5.68 4.25
12 盈亏平衡点
%
65.15
52.07
13 年经营成本 14 单位产品生产成本
万元 元/吨
356.08 336.88
3411.2 332.08
蒸汽（0.1MPa）
2 总投资
单位
万吨/年 万吨/年 万吨/年
万元
财务指标
财务指标
（1万吨/年硫酸） （10万吨/年硫酸）
1.00
10.00
0.53
5.30
0.55
5.50
1709.31
4953.45
3 年销售收入
6 正常年份年利润总额 7 正常年份投资利润率 8 正常年份投资利税率 9 环利用设备的结构与材质研究。
5、磷石膏制酸过程 （1）硫磺分解磷石膏制酸工艺的过程模拟和系统集成； 的系统集成及工程实 （2）全流程优化的硫磺分解磷石膏制硫酸集成技术； 施关键技术研究 （3）制酸过程控制分析系统与工艺软件包；
（4）1万吨/年示范装置的建设与运行优化。
5. 技术创新点
工艺技术创新 ➢硫磺代替焦炭：反应温度降到1100℃，SO2提到12%以上； ➢分解过程改进：两段自然划分，提高操作弹性； ➢硫酸工艺改进：一转一吸改为两转两吸，提效和减排SO2 。
及工程实施关键技术
4. 课题主要研究内容及技术关键
研究任务
1、节能化煅烧半水 石膏技术研究
详细研究内容
（1）物化特性研究； （2）脱水特性及煅烧稳定性技术； （3）气流干燥加流态化煅烧合理组合技术研究； （4）热量集成及余热利用技术； （5）粉尘治理与清洁生产技术。
2、硫磺低温分解磷 石膏制高浓SO2技术 研究
6.1 技术基础
（1）节能化煅烧半水石膏技术：
流化床干燥：传热和传质效率高，节能； 分室流化煅烧：表面游离水+部分结晶水，可行； 粉体稳定性：粉体返混及结粒，可行； 粉尘监控与治理：清洁化生产，可行。
（2）硫磺低温分解磷石膏制高浓度SO2技术：
热力学：硫磺代焦炭分解，分解温度低约200℃，SO2浓度提高5%以上； 动力学及分解操作过程：传统一窑完成石膏分解和水泥烧制，操作难度大，
11.1 申请单位组成
申请单位组成
示范装置建设单位
研究单位
11. 课题组织实施方案
11.2 课题分解
分类
研究内容 节能化煅烧半水石膏技术
完成单位 西南科技大学
关 键 技 术
示范 装置
硫磺低温分解磷石膏制高浓SO2技术 氧化钙残渣高值化利用技术
磷石膏制酸过程的关键设备技术
四川大学
西南科技大学 昆明理工大学 郑州大学
磷石膏
节能煅烧技术
Beta半水石膏
硫磺
磷石膏分解 技术及设备
液硫
脱
硫
渣
钙高值利用 技术
硫
循
磷化工
烟气脱硫
环 硫
酸
SO2
制硫酸
饲料级磷酸氢钙 电厂脱硫 高纯氧化钙 碳酸钙晶须 硫铝酸盐特种水泥
课题研究内容
✓ 节能化煅烧半水石膏技术 ✓ 磷石膏低温分解制高浓度
SO2技术 ✓ 氧化钙残渣高值化利用技术 ✓ 磷石膏分解的关键设备 ✓ 磷石膏制酸过程的系统集成
材料等低档建材
1%
土壤改良剂 磷石膏制酸 标砖/砌块
石膏板面
水泥缓凝剂
磷氟杂质高 煅烧能耗高 建材产品运距 脱硫石膏
矿井填充
磷石膏板、砖、砌块 质量不稳定，强度低，耐水性差
磷石膏建材产品进一步萎缩
✓ 迫切需要寻求大量化磷石膏利用的方法
1. 课题背景
1.4 解决方案
磷石膏富含硫钙资源 CaSO4·2H2O 硫对外依存：2010年进口硫磺920万吨
7. 成果应用前景分析
7.1 与国内外技术的竞争分析
分解温度/℃
焦炭还原磷石膏 1350
硫磺还原磷石膏 1100
气相SO2组成（%）
6.50~7.50
12.00~15.00
分解过程
氧化还原一段，操作弹性小 氧化还原两段操作，操作弹性大
硫酸生产
一转一吸，尾气SO2排放量大 两转两吸，尾气SO2排放量小
7. 成果应用前景分析
7.3 成果应用措施和产业化前景
实验室成 果
➢磷石膏集中排放且需硫酸企业 ➢其它石膏品种：脱硫石膏/盐石
膏等 ➢钙源较贵企业： DCPD，CC
提出问题
中试
硫磺分解磷石膏制硫酸
技术成果
技术成果
推广
行业协会 石化协会 磷肥协会 无机盐协会
应用
磷化工企 业
云南云天化集团 四川龙莽集团 重庆双赢集团 中化涪陵化工 四川高宇集团 六国化工集团 四川威远石牛 贵州西洋肥业 湖北祥云化工 。。。
四川大学
制酸过程系统集成及工程实施关键技术
核心设备技术创新 ➢半水石膏煅烧设备 ➢磷石膏分解设备
产品链创新 ➢氧化钙残渣：代替生石灰处理酸性污水、制饲料级磷酸氢钙； ➢氧化钙残渣：轻质碳酸钙、碳酸钙晶须，固定CO2； ➢氧化钙残渣：硫铝酸盐特种水泥，减少天然石灰石开采和减排CO2 ； ➢为磷石膏中钙资源化利用开拓新途径，延伸磷化工产品链。
6. 可行性分析
合计
3,400.00 1,461.48
588.48 269.00 604.00 638.10 227.00 610.80 115.00 37.05 20.00 59.09 163.00 26.48 42.00
专项经费 自筹经费
1,400.00 2,000.00
221.48 1,240.00
137.48
硫磺分解磷石膏制硫酸技术
·四川大学 ···
报告内容
1. 课题背景 2. 国内外现状和发展趋势 3. 技术路线 4. 主要研究内容及技术关键 5. 技术创新点 6. 可行性分析 7.成果应用前景分析 8. 课题目标与考核指标 9. 进度安排 10.经费预算及筹措 11. 课题组织实施方案 12.申请单位现有工作基础