用高硅磷石膏生产水泥和硫酸的方法技术

本发明专利技术提供一种用高硅磷石膏生产水泥和硫酸的方法。含Ｐ↓［２］Ｏ↓［５］≤１％、Ｆ≤０．４％的磷石膏，按磷石膏∶钙质原料＝２０－９０∶１０－８０的质量比混合，加钙磷石膏ＣａＯ的百分含量为３９－４３％，按含烧失量的钙质磷石膏∶粉煤灰＝５０－９５∶５－５０的质量比混合，得混合料；可用现有工艺技术生产高贝利特、硅酸盐水泥和硫酸。它有效解决了长期以来无法用高硅磷石膏生产水泥的技术难题；配入的电石渣、高钙粉煤灰也是工业废渣，利用它们取代了现有工艺技术所用天然石膏，使生产成本降低，整合了资源，改善环境、变废为宝。本发明专利技术工艺技术成熟，便于实施，水泥生料的磷、氟有害成分降低５０％，水泥品种随机可调，回收了宝贵的硫资源，经济效益较为可观。

Method for producing cement and sulfuric acid by using high silica phosphogypsum

The present invention provides a method for producing cement and sulfuric acid by using high silica phosphogypsum. Phosphogypsum containing P: 2 O: 5 = 1%, F = 0.4%, according to the phosphogypsum: calcareous materials = 20 - 90: 10 - 80 mass ratio, percentage of calcium phosphorus gypsum CaO was 39 - 43%, according to the calcium phosphate gypsum containing: LOI fly ash = 50 - 95: 5 - 50 mass ratio, mixed materials; available production technology, high belite Portland cement and sulfuric acid. It is an effective solution for a long time can not use the technical problems of cement production of high silicon phosphorus gypsum; adding carbide slag and high calcium fly ash is industrial waste, use them to replace natural gypsum with existing technology, which can reduce the production cost, the integration of resources, improve the environment and waste. The present invention is mature in technology and easy to implement, and the harmful component of phosphorus and fluorine in cement raw material is reduced by 50%, and the cement variety is randomly adjustable, and the valuable sulfur resource is recovered, and the economic benefit is considerable.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种水泥的生产方法，尤其涉及。
技术介绍
磷石膏是磷肥厂湿法磷酸生产工艺过程中产生的固体废物，其主要成分是二水硫酸钙。每生产1吨重过磷酸钙就会产生2吨磷石膏，同时还要消耗1吨硫酸。当遇到雨水和地表水时，磷石膏中的水溶性成分P2O5和F会随之流入地下或江河湖海，从而造成地下水源和江河湖海的污染，破坏人类赖以生存的地球环境。近年来，随着磷肥产量的大幅增加，磷石膏的量也在成倍增加。到2010年仅云南省的磷石膏就可达1亿吨；根据云南省工业发展规划，到2020年将达3亿吨。目前处理磷石膏的主要途径是用它生产水泥和硫酸。国外的水泥生产厂家在用石膏生产水泥和硫酸时，对其原料的要求是非常严格的，它要求无水硬石膏的SiO2含量＜1％，磷石膏的P2O5≤0.5％、F≤0.2％、SiO2＜1％，此外对其他配用料粘土或铝土矿及焦碳都有具体要求。由于粘土的SiO2含量高，铝土矿的铝含量高，而钙含量却较低，不能对配合料的各化学成分进行有效的调整，达到水泥生料所要求的合理搭配范围。因此，国外的技术不适用于高硅磷石膏。国内用磷石膏生产水泥和硫酸虽有成功之例，如我国的山东鲁北化工总厂及银山、什都、鲁西、莱西、遵化、沈阳等磷肥厂、化工厂等。但由于我国磷石膏的有害磷和氟含量普遍居高，为降低水泥中的这两种有害成分，不得不在生料中使用天然石膏取代40％的磷石膏，而且还要求天然石膏中的SiO2含量必须控制在0.5～2％。为满足该要求，只能使用含硅量稳定的天然石膏，如太原晋祠无水石膏(SiO2含量＝0.46％)、贵州开阳二水石膏(SiO2含量＝2.07％)等。低硅天然石膏的远距离运输势必增加生产成本。云南省从1965年开始对《使用磷石膏生产水泥和硫酸》进行工业试验，并于1990年在原云南磷肥厂建成年产10万吨水泥和7万吨硫酸的工业生产线。在20余年的时间里，国家花费了巨资和大量的人力、物力，但该项目最终还是以失败告终。原因是云南磷石膏含有7～15％的SiO2，生产出来的水泥熟料石灰饱和比(KH值)低，使水泥的质量完全不合格。现就不合格的原因分析如下1、为了对比说明，现抄录硅酸盐水泥的主要氧化物含量(％)控制范围、熟料各率值指标及矿物组成控制范围硅酸盐水泥的主要氧化物含量(％)控制范围CaO SiO2Al2O3Fe2O3MgO62～6820～244～73～5.5＜5％硅酸盐水泥熟料各率值指标的控制范围KH＝0.84～0.92SM＝1.8～2.5IM＝0.9～1.8硅酸盐水泥熟料的矿物组成控制范围窑型C3S C2S C3A C4AF C3S+C2S C3A+C4AF回转窑 42～6015～324～1110～1872～7820～24用天然石膏生产水泥的熟料各率值控制指标和矿物组成为KH＝0.82±0.02SM＝2.2±0.2IM＝2.8±0.2C3S＝35～40 C2S＝30～35C3A＝12～14 C4AF＝6～8碳(C)摩尔数∶SO3的摩尔数＝0.632、现根据云南磷肥厂实际生产中的生料和熟料率值及矿物组成等进行评述原料化学成分为(％) 配料方案和生、熟料率值 生料与熟料化学成分 熟料中的矿物组成为C3S＝28.30 C2S＝44.96 C3A＝8.08 C4AF＝4.712.1、从上述配料的计算结果可明显看出这种配料方案极不合理。该配料得出的熟料率值与用天然石膏生产的水泥熟料率值相比，仅有铝氧率接近规定值范围，即IM＝2.6(天然石膏水泥的IM＝2.8±0.2)石灰饱和比低于规定值范围，即KH＝0.774(天然石膏水泥的KH＝0.82±0.02)硅酸率竟高出规定值范围的一倍，即SM＝4.14(天然石膏水泥的SM＝2.2±0.2)。而与硅酸盐熟料指标相比，其KH＝0.774，低于规定值范围(硅酸盐熟料的KH＝0.84～0.92)；SM＝4.14，高于规定值范围(硅酸盐熟料的SM＝1.8～2.5)；IM＝2.6，高于规定值范围(硅酸盐熟料的IM＝0.9～1.8)，由此可见，无一指标符合硅酸盐水泥熟料的指标要求。2.2、从所得水泥矿物组成也能明显看出云南磷肥厂磷石膏水泥已不是通常意义上的水泥胶凝材料。硅酸盐水泥自1824年专利技术以来，人们从实践中认定的经验范围是天然石膏生产的水泥熟料的硅酸三钙含量(％)规定范围是35～40；硅酸盐水泥熟料的硅酸三钙含量(％)控制范围是42～60。而由该厂的配料方案所得水泥熟料的硅酸三钙的含量为28.30，约为硅酸盐水泥的硅酸三钙含量的50％；铁铝酸四钙含量为4.71，约为规定含量的30％(C4AF＝10～18)；硅酸二钙含量为44.96是硅酸盐水泥规定含量的191.32％(C2S＝15～32)，但却达不到贝利特水泥的指标(＞50％)。因为能发挥早期强度的硅酸三钙和能发挥后期强度的铁铝酸四钙是如此之低，而发挥后期强度的硅酸二钙则如此之高，占91.92％的这三种矿物的含量如此偏离硅酸盐水泥熟料各矿物组成的规定范围，自然不能定义为水泥了。所以，只能以失败而告终。此外，脱硫高钙粉煤灰是火电厂的废渣，每生产1度电就产生1公斤粉煤灰。由于高钙粉煤灰的游离氧化钙高，电厂又将它用于烟道除硫，所以称为“脱硫”。随着云南小龙潭火力发电厂的扩建，脱硫高钙粉煤灰的排量大增，污染周围环境。因此，完全有必要结合现有原料的实际情况，对现有技术加以改进，让高硅磷石膏这一废物变成可利用的资源。
技术实现思路
为克服现有技术存在的上述不足，本专利技术提供一种无需添加天然石膏，用高硅磷石膏、钙质原料和高钙粉煤灰就能生产水泥和硫酸的方法。本专利技术通过下列技术方案实现一种，包括原料的均化、原料的脱水或磷石膏分解、配料、粉磨、煅烧工艺步骤，其特征在于具体工艺步骤是A、含质量百分比为P2O5≤1％、F≤0.4％的磷石膏和钙质原料均化后，按磷石膏∶钙质原料＝20-90∶10-80的质量比混合，使混合料CaO的含量为质量百分比的39-43％，混合后即得钙质磷石膏，将其送入水泥窑外分解窑中，利用水泥熟料冷却热风，在700-900℃进行脱水，得无水钙质磷石膏；B、按含烧失量的钙质磷石膏∶粉煤灰＝50-95∶5-50的质量比混合，得混合料；C、将上述混合料按下列质量比混入煤粉混合料∶煤粉＝95-97∶3-5，得水泥生料；在水泥生料中加入硫磺，硫磺的加入量为碳摩尔数∶SO3的摩尔数＝0.63，以保持窑气中SO2的浓度为9％；D、上述含硫磺的水泥生料经粉磨、制粒后送入窑内，在1350-1400℃煅烧，煅烧产生的含SO2的窑气进入洗涤吸收工艺制成硫酸；煅烧所得水泥熟料配入质量百分比为4-5％的天然石膏缓凝剂，经磨粉后，即得水泥产品；或者a、含质量百分比为P2O5≤1％、F≤0.4％的的磷石膏送入水泥窑外分解窑中，利用水泥熟料冷却热风，在700-900℃进行脱水；b、按含烧失量的磷石膏∶钙质原料＝20-90∶10-80的质量比加入钙质原料，得钙质磷石膏，同时在钙质磷石膏中加入煤粉，煤粉加入量为碳的摩尔数∶SO3的摩尔数＝0.63，在900-1100℃煅烧分解，得钙质磷石膏渣；煅烧产生的含SO2的窑气进入洗涤吸收工艺制成硫酸；c、将上述钙质磷石膏渣按下列质量比混入粉煤灰钙质磷石膏渣∶粉煤灰＝40-95∶5本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用高硅磷石膏生产水泥和硫酸的方法，包括原料的均化、原料的脱水或磷石膏分解、配料、粉磨、煅烧工艺步骤，其特征在于具体工艺步骤是：Ａ、含质量百分比为Ｐ↓［２］Ｏ↓［５］≤１％、Ｆ≤０．４％的磷石膏和钙质原料均化后，按磷石膏∶钙质原料 ＝２０－９０∶１０－８０的质量比混合，使混合料ＣａＯ的含量为质量百分比的３９－４３％，混合后即得钙质磷石膏，将其送入水泥窑外分解窑中，利用水泥熟料冷却热风，在７００－９００℃进行脱水，得无水钙质磷石膏；Ｂ、按含烧失量的钙质磷石膏∶粉 煤灰＝５０－９５∶５－５０的质量比混合，得混合料；Ｃ、将上述混合料按下列质量比混入煤粉∶混合料∶煤粉＝９５－９７∶３－５，得水泥生料；在水泥生料中加入硫磺，硫磺的加入量为：碳摩尔数∶ＳＯ↓［３］的摩尔数＝０．６３，以保持窑气中ＳＯ↓ ［２］的浓度为９％；Ｄ、上述含硫磺的水泥生料经粉磨、制粒后送入窑内，在１３５０－１４００℃煅烧，煅烧产生的含ＳＯ↓［２］的窑气进入洗涤吸收工艺制成硫酸；煅烧所得水泥熟料配入质量百分比为４－５％的天然石膏缓凝剂，经磨粉后，即得水泥产品 ；或者ａ、含质量百分比为Ｐ↓［２］Ｏ↓［５］≤１％、Ｆ≤０．４％的的磷石膏送入水泥窑外分解窑中，利用水泥熟料冷却热风，在７００－９００℃进行脱水；ｂ、按含烧失量的磷石膏∶钙质原料＝２０－９０∶１０－８０的质量比加入钙 质原料，得钙质磷石膏，同时在钙质磷石膏中加入煤粉，煤粉加入量为：碳的摩尔数∶ＳＯ↓［３］的摩尔数＝０．６３，在９００－１１００℃煅烧分解，得钙质磷石膏渣；煅烧产生的含ＳＯ↓［２］的窑气进入洗涤吸收工艺制成硫酸；ｃ、将上述钙质磷石膏渣 按下列质量比混入粉煤灰：钙质磷石膏渣∶粉煤灰＝４０－９５∶５－６０，经粉磨得水泥生料；ｄ、将上述水泥生料送干法中空窑中，在１３５０－１４００℃煅烧后得水泥熟料，在水泥熟料中配入质量百分比为４－５％的天然石膏缓凝剂，经粉磨即得水泥产品 。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：马芸仙，
申请(专利权)人：马芸仙，
类型：发明
国别省市：53[中国|云南]