专利名称：半水磷石膏的分解方法
技术领域：
本发明涉及一种废渣处理及利用的方法，特别是涉及一种已烘干脱水后的半水磷 石膏的分解方法。
背景技术：
磷石膏是湿法磷酸和磷肥工业生产所排放的固体废弃物，其主要成分是 CaSO4. 2H20( —般含量在90%以上)。生产一吨磷酸要产生五吨左右的磷石膏废渣，我国磷 肥生产每年要排放数千万吨磷石膏，需要大量的土地堆放，同时对环境造成严重污染。石膏 排放所形成的环保压力已经成为磷肥工业发展的重要制约因素之一。磷石膏既是工业废弃物，也是宝贵的资源。磷石膏经高温热处理后，可获得SO2和 CaO，前者可以制硫酸，后者可作为建材原料。此工艺一方面消除了磷石膏等工业副产石膏 对环境的污染，变废为宝，解决我国硫资源严重缺乏的问题，另一方面用所产生的石灰渣作 为生产建材的原料，可以节约资源。因此，对磷石膏的开发利用可以将化工工业和建材工业 结合起来，在实现硫资源循环利用的同时，做到磷及磷化工工业的无废渣排放。磷石膏分解制硫酸联产石灰是一种大规模工业化利用磷石膏的途径，其技术核心 是将磷石膏在专用热反应器中进行分解，同时将尾气中的SO2吸收制硫酸。目前已有企业 建立起工业生产线，证实了磷石膏分解制硫酸的技术可行性。目前，磷石膏分解工艺主要有 回转窑法、隧道窑法、流化床煅烧法等，其中回转窑和隧道窑法是在堆积态下对物料进行煅 烧，存在反应效率低、转化率低、反应器内的气氛难以控制等缺点，而流化床法虽然在传递 条件方面得到了一定的改善，但返混问题无法回避，尾气中SO2的浓度较低。由于传统工艺 存在的种种缺点，使得这项技术没有得到广泛推广和应用。若要解决磷石膏综合利用的工 业化问题，最关键的就是要保证磷石膏的分解反应条件，提高磷石膏的脱硫率。有鉴于上述现有的磷石膏分解工艺存在的缺陷，本发明人基于从事此类工艺方法 制造多年丰富的实务经验及专业知识，积极加以研究创新，以期创设一种新的半水磷石膏 的分解方法，改进一般现有的磷石膏分解工艺，使其更具有实用性。经过不断的研究、设计， 并经反复试作及改进后，终于创设出确具实用价值的本发明。
发明内容
本发明的目的在于，克服现有的磷石膏分解工艺存在的缺陷，而提供一种新的半 水磷石膏的分解方法，所要解决的技术问题是使其解决现有磷石膏分解工艺中的热效率 低，CaSO4的分解率低，尾气中的SO2浓度低和石灰质量低的缺点，从而更加适于实用。本发明的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。依据本发明提出 的一种半水磷石膏的分解方法，包括以下步骤A、半水磷石膏的悬浮态预热将半水磷石 膏物料加入到悬浮态预热系统中，在悬浮态下同高温烟气进行热交换，半水磷石膏脱水后 形成无水磷石膏，其中所述悬浮态预热系统的烟气出口温度为180 450°C，所述无水磷石 膏的出口温度为700 1000°C;B、无水磷石膏的悬浮态热分解、脱硫上述的无水磷石膏进入到与上述悬浮态预热系统出口连接的悬浮态热分解系统中，在悬浮态热分解系统中同时 加入与半水磷石膏重量比为0.01 0.4 1的还原剂，完成磷石膏的高温分解、脱硫过程， 使磷石膏的分解率达到60% 100%，脱硫率达到60% 100%，烟气中SO2气体的质量百 分比浓度为5% 20% ；C、物料的冷却由上述悬浮态热分解系统排出的高温物料自上而 下进入到冷却系统中，与自下而上的常温空气进行换热，使物料冷却，并将换热后的空气进 入到上述悬浮态热分解系统中，作为助燃气体。本发明的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。前述的半水磷石膏的分解方法，其中所述的半水磷石膏物料是由石膏原料脱水而 制成，所述石膏原料为磷石膏、氟石膏、工业副产品石膏或天然石膏。前述的半水磷石膏的分解方法，其中所述的石膏原料含CaSO4. 2H20的含量为 60% 100%，SiO2的含量为0% 30%。前述的半水磷石膏的分解方法，其中所述的悬浮态预热系统包括多个级数为4 6级的旋风预热器单元。前述的半水磷石膏的分解方法，其中所述的悬浮态预热系统采用交叉料流双系列 预热器系统、并行双系列或单系列预热器系统。前述的半水磷石膏的分解方法，其中所述的浮态热分解系统中所使用的还原剂为 煤粉或焦炭。前述的半水磷石膏的分解方法，其中上述悬浮态热分解系统排出的高温物料的温 度达 700-1200°C。前述的半水磷石膏的分解方法，其中物料的冷却步骤中采用的常温空气的气体流 量与物料的质量流量比为0.3 3 1。借由上述技术方案，本发明的半水磷石膏的分解方法至少具有下列优点1)对磷石膏等工业副产石膏的开发利用可以把副产石膏的化工工业和建材工业 有机结合起来，做到硫资源的循环利用，磷及磷化工工业的无废渣排放；2)半水磷石膏的分解工艺流程中的A和B步骤都是在磷石膏的悬浮态下进行的， 极大改善了气固传递条件，提高了系统的热效率和反应效率；3)本发明半水磷石膏的分解方法中由于采用外循环式热分解反应器系统，可延长 物料在反应器内的停留时间，提高磷石膏的分解率、脱硫率和烟气中SO2的浓度，同时热反 应器的反应气氛(还原、氧化反应)可实时调控，强化各反应区的功能，提高物料脱硫率；4)其生产工艺流程成熟，建厂投资少，工艺规模可以为300 5000t/d(吨/天) 成品量，在有效高品质利用磷石膏中硫元素的同时，解决天然石灰和石灰石资源日益短缺 的问题。上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段， 而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其他目的、特征和优点能够 更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图，详细说明如下。
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。图1是本发明半水磷石膏的分解方法的工艺流程图，图中带箭头的虚线表示气流路线，带箭头的实线表示物料路线图。图2是本发明半水磷石膏的分解方法中所采用的悬浮态热分解系统的结构示意 图。图3是本发明半水磷石膏的分解方法中采用双系列预热器系统的结构示意图。图4是本发明半水磷石膏的分解方法中中采用单系列预热器系统的结构示意图。步骤100 半水磷石膏的悬浮态预热步骤200 无水磷石膏的悬浮态热分解、脱硫步骤300 未分解完全的物料由外循环进入上述步骤200中步骤400 =CaO石灰物料的冷却步骤500 =CaO石灰经冷却后输送到储存库进行存储步骤600 =SO2烟气进入收尘器系统中收尘70、80 下料管1 冷却系统2:分解炉缩口3 喂料管4 喷煤管5 分解炉6 气氛调控阀7 旋流分离器8:出风管9 旋风筒10 膨胀仓11 泄料器12 下料管20 原料提升机30 双系列预热器30’ 单系列预热器40 分解炉50 冷却系统
具体实施例方式为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合 附图及较佳实施例，对依据本发明提出的半水磷石膏的分解方法具体实施方式
、方法、步 骤、特征及其功效，详细说明如后。实施例1采用某磷肥厂生产的废渣磷石膏(所谓磷石膏，仅是指在磷化工过程中排出的石 膏，其主成分依旧是CaSO4),化学组成见表1，燃料成分及工业分析见表2，采用煤粉同时作 为还原剂和燃料。表1磷石膏原料的主要化学组成
CaO SiO2 Al2O3 Fe2O3 MgO SO3 P2O5 F Na2O K2O 39.0 4.56 0.581 0.311 0.287 51.5 2.51 1.02 0.0738 0.0241表2燃料成分及工业分析
权利要求
一种半水磷石膏的分解方法，其特征在于其包括以下步骤A、半水磷石膏的悬浮态预热将半水磷石膏物料加入到悬浮态预热系统中，在悬浮态下同高温烟气进行热交换，半水磷石膏脱水后形成无水磷石膏，其中所述悬浮态预热系统的烟气出口温度为180～450℃，所述无水磷石膏的出口温度为800～1200℃；B、无水磷石膏的悬浮态热分解、脱硫上述的无水磷石膏进入到与上述悬浮态预热系统物料出口连接的悬浮态热分解反应系统中，在悬浮态热分解反应系统中同时加入与无水磷石膏重量比为0.01～0.4∶1的还原剂，完成磷石膏的高温分解、脱硫过程，使磷石膏的分解率达到60％～100％，脱硫率达到60％～100％，烟气中SO2气体的质量百分比浓度为5％～20％；C、物料的冷却由上述悬浮态热分解系统排出的高温物料自上而下进入到多级悬浮冷却系统中，与自下而上的空气进行热交换，使物料冷却，并使换热后的空气进入到上述悬浮态热分解系统中，作为助燃气体。
2.根据权利要求1所述的半水磷石膏的分解方法，其特征在于所述的半水磷石膏物料 是由石膏原料脱水而制成，所述石膏原料为磷石膏、氟石膏、工业副产品石膏或天然石膏。
3.根据权利要求2所述的半水磷石膏的分解方法，其特征在于所述的石膏原料含 CaSO4. 2H20的含量为60% 100%，SiO2的含量为0% 30%。
4.根据权利要求1所述的半水磷石膏的分解方法，其特征在于所述的悬浮态预热系统 包括多个级数为4 6级的旋风预热器单元。
5.根据权利要求4所述的半水磷石膏的分解方法，其特征在于所述的悬浮态预热系统 采用交叉料流双系列预热器系统、并行双系列或单系列预热器系统。
6.根据权利要求1所述的半水磷石膏的分解方法，其特征在于所述的悬浮态热分解系 统中所使用的还原剂为煤粉、焦炭、氢气等还原剂。
7.根据权利要求1所述的半水磷石膏的分解方法，其特征在于上述悬浮态热分解系 统排出的高温物料的温度达700-1200°C。
8.根据权利要求1所述的半水磷石膏的分解方法，其特征在于物料的冷却步骤中采 用空气流量与物料流量的质量比为0.3 3 1。
全文摘要
本发明是关于一种半水磷石膏的分解方法，其包括以下步骤A、半水磷石膏的悬浮态预热将半水磷石膏物料加入到悬浮态预热系统中，在悬浮态下同高温烟气进行热交换，半水磷石膏脱水后形成无水磷石膏；B、无水磷石膏的悬浮态热分解、脱硫上述的无水磷石膏进入到与上述悬浮态预热系统出口连接的悬浮态热分解系统中，在悬浮态热分解系统中同时加入与半水磷石膏重量比为0.01～0.4∶1的还原剂，完成磷石膏的高温分解、脱硫过程；C、物料的冷却。本发明半水磷石膏的分解方法，可克服现有生产方法中CaSO4的分解率低、脱硫率低等缺点，在有效高品质利用磷石膏中硫元素的同时，解决天然石灰和石灰石资源日益短缺的问题。
文档编号C01F11/04GK101955166SQ200910160050
公开日2011年1月26日 申请日期2009年7月20日 优先权日2009年7月20日
发明者何浩明, 刘宁昌, 刘文欢, 徐德龙, 李文飞, 李辉, 杨三可, 程福安, 胡宏, 范海宏, 解田, 酒少武, 陈延信 申请人:瓮福(集团)有限责任公司;西安建筑科技大学