浅谈磷石膏制硫酸联产水泥

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1、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%P205)产生磷石膏5-6t(干基)，实物量约7t。磷石膏中除含CsSOa夕卜，还含冇未分解的磷矿，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5000-6000h吨，截止目前，磷右膏的累计堆存量已超过2亿吨。口前，磷石膏综合利用的途径主耍有：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

2、：磷石膏制硫酸联产水泥、磷石膏制硫酸钾、硫酸钱、硫酸钾鞍等。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右膏综合利用的新途径。⑶⑷硫酸钙品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屮的硫、钙等资源得到充分利用，I佃冃可使我国的硫磺进口需求降至最低，有效平抑硫備市场价

3、格波动。因此，发展磷石膏制硫酸联产水泥,可以冇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品水，生成半水石膏：2CaS()42H.0120-160。C2CaS011/2H2O+3H2Ot(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。但其作用仍然很小。如果磷石膏中加入焦沫作还原剂,可以大幅

4、度的降低分解温度，提高反应速度，其反应如下：第一阶段产生屮间物CaSCaS0J/2H20+2C900-1000°CCaS+2CO2t+1/2也0第二阶段屮间物再和CaSOM乍用，生成S0?气体和CaOoCaS+3CaS0!1000-1200。C4CaO+4S02f总反应4CaS04l/2H20+2C900-1300°C4CaO+4S02t+2H20t+2CO2t（3）熟料烧成：分解岀游离CaO活性较好，与添加的Si02、A1A>FezO：,等主要氧化物进入烧成带，发生矿化反应，形成水泥熟料。12Ca0+2S102+2A1203+Fc2031250-1450°C

5、3CaO*SiO2+2CaO*SiO2+3Ca0>A1203+4Ca0・A1203・Fe2032Ca0.Si02（硅酸二钙简写为C2S）3Ca0.Si02（硅酸三钙简写为GS）3Ca0.A1A（铝酸三钙简写为GA）4CaO.A12O3.FcG（铁铝酸四钙简写为GAF）熟料的形成过程大致如下：当物料温度达到1000°C时，已冇少量C3A形成，随着物料温度的上升，CaS、C3A的含量增多，但当CaS含量在10%吋开始形成C2S,呈小粒状，成堆分布于石英颗粒（SiO2颗粒）的周围，当物料温度上升到1380°C时,CaS04大量分解。液相较多时，C3S开始形成，同时有

6、fCaO存在。物料温度再升到1450。C吋，已形成的矿物结构数量冇显著的变化，C3S晶体尺寸加大，数量较多，C2S的晶体尺寸也加大，但数量减少，中间相是以C3A为主，也有少量CaS和未分解的CaSO.及fCaO。至此，熟料矿物的形成反应即告完成。（4）磷石膏锻烧窑气制酸：窑气制酸与硫铁矿制酸比较有以下特点1、窑气屮SO?浓度甚低，处于制酸的边缘。2、窑气中有CO、CJk、NO、的存在。根据计算，10万吨/年以上装置磷石膏制酸进转化器的S02浓度可达6.5%,理论上两转两吸工艺热量可以平衡。由于回转窑操作要兼顾熟料质量和窑气S02浓度两个方面，对于操作技术要求较

7、高。窑气制酸SO?转化反应：S02+02400-590°C帆催化剂S03由于窑气中存在CO,CO对帆催化剂无毒害作用，不会引起催化剂活性降低，但微量C0的存在会导致转化率下降，这不是催化剂中毒，而是曲于S0<被C0还原成了S02o有资料通过热力学计算判断可能发生下列反应：SOb+CO>SO2+CO2+I84.707kJ/mol此外，述会发生C0燃烧反应：C0+1/202C02+282.993kJ/mol曲于已生成的SO3被CO还原成S02,使转化率后移，并使转换器一段出口温度偏高。青岛东方化工公司窑尾出口窑气成分l8J成分W%so27.0-9.0SO30.04

8、-0.08co~0.5co217-19