利用磷石膏制硫酸联产水泥
磷石膏制酸联产水泥这一技术能使磷石膏中的硫组份再生成硫酸,其他成份生成水泥熟料。该法存在生产过程设备的效率低、投资大、能耗高等缺点。因此,有些国家建立了生产装置但又停止使用。对于硫资源短缺、能源价格便宜的我国来说,该法是有吸引力的。据国际肥料协会(IFA)1990年所作的统计和预测,1990年世界湿法磷酸产量为2500万t,产生的磷石膏约为1.2亿t,绝大部分磷石膏被作为废物排放,被利用的磷石膏仅约4%。2001年世界湿法磷酸生产能力4026万t、产量为 3368万t,产生的磷石膏约为1.62亿t。目前,绝大部分磷石膏被作为废物排放,被利用的磷石膏估计不超过10%。磷石膏渣制硫酸联产水泥技术是我国磷肥工业今后发展的关键技术之一。磷石膏的主要成分是CaSO4 ,在高温下可以分解出CaO与SO2 气体,CaO与其他的形成水泥熟料,SO2气体送入硫酸装置制取硫酸。配套建设磷石膏制硫酸联产水泥装置,可以变废为宝生产硫酸和水泥,减少大量占地,解决磷石膏堆存的困难,提高磷复肥企业的经济效益;还可以消除环境污染,产生环境效益;可以少上硫铁矿、石灰石矿采矿装置,减少矿产运输,综合回收有用资源。磷酸生产需要大量硫酸,一套年产24万t规模的磷铵装置需配套36万t硫酸,生产硫酸需约40万t硫铁矿(标矿),按目前情况预计,硫铁矿吨矿投资约 400-500元,配套硫铁矿投资需1.5亿~2亿元。磷石膏制硫酸系统理论上硫可以循环利用,但考虑到生产过程中硫的回收率,通常可满足80%的硫酸供应量,或补充20%的石膏可使整个系统达到平衡。据初步预测,若将100万t湿法磷酸生产能力配套磷石膏制备硫酸装置获取硫酸,相当于400万t硫酸 (100%),硫铁矿400万-500万t(标矿);相应节省矿山投资2O亿元,渣场投资4亿~5亿元,水泥装置投资12亿元以上;增产水泥熟料500万 t。而磷石膏制硫酸联产水泥装置投资约2O亿元左右,显然,具有较好的经济、社会和环境效益。
磷石膏制硫酸联产水泥技术已在鲁北、银山、什邡、莱西、遵化、沈阳等磷肥厂、化工厂推广,硫酸产品用于生产磷铵,水泥产品已进入市场。该法的优点是增加硫酸产量,使磷酸生产使用的硫酸有85%~90%自身循环,磷石膏不需要堆场及外运。缺点是流程复杂,设备多,投资大,对磷石膏的质量有一定要求。
磷石膏水泥早期强度偏低,可从以下几个方面改善。
1)降低磷石膏中P2O5含量
P2O5对熟料中硅酸盐矿物的影响很大,P2O5含量每增加1%,C3S量将降低9.9%,C2S量增加O.9%。经验表明:熟料中P2O5<1%时,对水泥早期强度没有影响,且能提高28d强度;当熟料P2O5—1~2%时,只影响早期强度,而不影响水泥的长期强度;当Pz()5>2%时,将明显降低水泥早期强度和长期强度。故磷石膏中P。05含量必须低于0.5%(二水物干基)。加强磷铵生产过程控制,降磷石膏中磷含量是既合理又经济的方法。
2)采用窑外分解煅烧技术,掺加BaS04作矿剂。
3)提高水泥粉磨细度
磷石膏熟料适合细磨,用磷石膏生产的水泥度80/~m筛筛余控制在1~3%为宜。
4)降低混合材掺量
粉磨水泥时最好少掺或不掺混合材或用两种.两种以上的混合材进行复掺,最好选用对早期强,有利,而互补性又强的碱性和惰性同时具备的混合材料,这种混合材能提高水泥3d和7d强度。
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