1、磷石膏制硫酸聯產水泥工藝提高資源綜合利用率，實現磷銨行業可持續發展磷石膏制硫酸聯產水泥工藝簡介唐山黎河實業有限公司河北 遵化一、項目背景1、我國磷銨行業迅猛發展我國化肥工業在 70年代發展很快，但氮、磷比例失調。 佃88年6月，國務院決定大力提高化肥生產能力，并集資 65億元專項資金增產化肥，重點是磷銨和重鈣。磷肥工業經過多年的發展，產量、消費量均居世界第一，已形成設計、科研、設備制造、施工安裝、生產銷售等一套 完整的工業體系。近幾年，磷銨行業更是迅猛發展，2005年磷肥產量超過美國，成為世界第一磷肥生產大國，2006年底形成900萬噸（實物）磷酸二銨生產能力，到2007年底將達到或超過110

2、0萬噸，2007年我國磷肥工業又有一個 新的巨大變化，磷肥的出口量大于進口量，成為磷肥的凈出 口國，這是我國磷肥工業標志性變化的一年。2、硫酸是生產磷銨的重要原料之一每噸磷銨消耗約1.5噸硫酸，硫酸號稱“無機工業之母”， 也是最基本的無機化工原料，用于生產硫酸的原料主要為硫磺、硫鐵礦及其他含硫物質，包括磷石膏及含硫有色金屬礦 物冶煉。我國硫資源嚴重短缺，目前，我國硫酸的表觀消費量在5600萬噸左右，其中 72%的硫酸用于磷肥生產，而我 國近50%的硫酸生產原料來源于硫磺，即我國硫資源的進口依存度在50%以上。隨著全球能（資）源的緊張及海運費的 增長，硫磺價格在短期內不會有多大的變化，近一年來硫

3、磺 價格持續走高更是足以說明這一點，合理開發、利用硫資源 成為一個嚴肅的話題。3、實現磷石膏的綜合利用是切實符合我國國情的舉措每生產一噸磷銨產品，約產生2.5噸的工業廢渣磷石膏。磷石膏的主要成份為CaSO4,是生產硫酸的重要原料。磷石膏資源綜合利用已納入國家“十一五”期間四大環保治理重 點項目之一。通過磷石膏的綜合利用，即解決了磷銨生產過 程中產生的廢渣 磷石膏的堆存、占地、污染問題，又合 理利用了資源，緩解了我國硫資源短缺的矛盾，化害為利、 變廢為寶，確保我國磷銨行業又好又快可持續發展，符合國 家循環經濟產業政策要求，是集經濟效益、社會效益、環保 效益于一體的好項目。二、技術來源1、企業簡介

4、唐山黎河實業有限公司前身為遵化市化肥廠，始建于 佃73年，原為2萬噸/年合成氨廠，于91年建成3萬噸/年磷 銨裝置，經過技術改進，現磷銨產能已達到 8萬噸、NPK復 合肥30萬噸、硫酸10萬噸、水泥20萬噸、磷精粉15萬噸，公司機械廠可為用戶配套生產鐵選礦用礦山機械，水泥設備及電除塵、布袋除塵等環保設備，公司 97年建成投產的磷 石膏制硫酸聯產水泥工程開車運轉 10年，經多次技術改進， 吸取成功經驗，運轉穩定、為公司創造了巨大的經濟效益。2、技術來源德國1916年開始試驗石膏制酸工藝，I960年建成以 天然石膏為原料制硫酸聯產水泥生產線，1967年開始研究磷石膏制硫酸聯產水泥工藝，1970年投

5、入工業化生產。 規 模較大的磷石膏制硫酸聯產水泥工廠只有奧地利的林茨 公司與南非化學工業公司。我國1964年開始石膏制酸聯產水泥工藝的國外考察，1988年在魯北化工總廠建設磷石膏制硫酸聯產水泥工程，1990年11月投產，1991年10月通過考核、驗收。本廠工 藝為“八.五”期間原化工部批準的擴大示范裝置，并對該 工藝進行了大膽改進，窯尾采用高壓靜電除塵器收塵，窯頭 采用了噴燒硫磺技術，并經過專家鑒定，經過多年研究總結， 該制酸工程贏得專利多項、論文數篇，是值的借鑒、學習的 好項目。三、技術路線本工藝主要原料為磷石膏，生產方法如下：1、工藝流程磷石膏（二水石膏）經烘干機脫水成半水石膏，用皮帶秤配

6、入一定量的沙土、粘土、焦炭面制成生料，經均化、計 量后送入回轉窯高溫煅燒，得水泥熟料，熟料用失重秤配入 一定量的水渣、粉煤灰等混合材，經球磨機粉磨成水泥，均 化、包裝后出廠。窯氣經重力除塵、電除塵、文氏管一泡沫塔一電除霧器凈化、干燥，進轉化系統，其中的SQ在催化劑的作用下轉化成 SQ，SQ經吸收后得硫酸，尾氣氨中和后放空。流程如下:硫酸放空門亞硫f尾氣 SQ硫,轉*凈窯氣1料口轉卜2煙煤、硫成_品福水泥均化*-L泥2、生產原理(1 )磷石膏烘干：磷石膏在回轉干燥機中與高溫熱煙氣換熱，脫除物理水及部分結晶水，生成半水石膏：2CaS0 4 2H2O=2CaSO1/2H2O+3HO(2)生料分解：生

7、料在中空回轉窯中逐漸預熱，脫除水分，在900 C 1300 C下，焦炭中的炭與 CaSQ發生還原 反應，原理如下：CaSO 4+2C=CaS+2C0CaS+3CaSO 4=4CaO+4SOT總反應為：2CaSO 4+C=2CaO+2Sj +CQT(3)熟料燒成：分解后的物料進入回轉窯燒成帶，在1250 C 1450 C 下 CaO與 SiO?、Al 2Q、FezQ 等發生礦化反應， 生成硅酸二鈣、硅酸三鈣、鋁酸三鈣、鐵鋁酸四鈣等即為水 泥熟料：2CaO+SiO2=2CaO.SiO2(簡寫為GS)3CaO+SiO2=3CaO.SiO2(簡寫為QS)CaO+Al2Q=3CaO.AI 2Q(簡寫為Q

8、A)CaO+Al2Q+Fe2Q=4CaO.AI 2Q.Fe2O (簡寫為CAF)3、關鍵技術及創新點隨著全球可持續發展理念的日益高漲，我國的節能減排工作也成為工業項目的重中之重。早在佃96年建磷石膏制酸工程的過程中，我們就率先考慮到了這個有利當代造福子 孫的項目，必須要有嚴格的減排要求，所以我們在沒有工業 性試驗的條件下，把磷石膏烘干由水除塵器改成了靜電除塵 器，在沒有任何使用廠家和技術資料的情況下安裝了窯尾靜 電除塵器，并自主研發了窄板深溝雙刺靜電除塵器 和極 板成形機兩項專利，制作安裝完成后一次試車成功，當時 的除塵效率達到99.98%。也許有人會問，為什么必須要用靜電除塵器呢？回答是 肯

9、定的。下面我們再做一下具體的解釋：、烘干電塵的必要性。首先，從磷石膏特性考慮，石膏的水份含量大，又有結 晶水存在，所以排放氣體中水份很大，溫度又偏高，不適合 用布袋除塵，容易造成糊袋使生產無法正常，維修費用大。其次，從減少二次污染及節約資源方面考慮，不用袋塵 也可以用濕法除塵，當年的魯西化工廠及銀山化工廠等都是 米用的這種方式，可是這種方法消耗了大量珍貴的水資源。 同時又產生了大量的污水，污水還要進行凈化處理，其難度 也是很大，也很容易造成二次污染，即對地下水和地表水的 污染。所以只有應用靜電除塵才能使以上問題一次得到解 決。、窯尾電塵的必要性。首先，從窯尾的工藝條件考慮， 窯尾的氣體溫度在

10、500 C 以上，有時高達 570C 580C,這種溫度下布袋除塵可想而 知是不可能的，而由于氣體中SO?的存在，氣溫稍稍偏低就會結露。由于前面的沉降、旋風等都屬于除塵效率很低的初 級除塵，后邊如果用水除塵也會產生大量的污水和污泥，造 成后續工段的污水和污泥處理負荷更大，消耗也更大。其次，從硫酸凈化和整體工程考慮，布袋除塵不能用，其它的除塵方式除塵效率又達不到要求，實現不了凈化工段的封閉酸洗，所以只有靜電除塵能夠勝任此項工作。然而，窯尾的工況條件太惡劣了，高溫、含酸氣體、高 溫下結露、熱膨脹量大等情況，都對靜除塵的長周期穩定運 轉夠成威脅。我們通過多年的不懈努力，通過獨到的設計， 制造出石膏烘干及窯尾除塵專用靜電除塵器，把問題一一解決了，確保了靜電除塵的長周期穩定運轉，確保了石膏制酸 工程中的污水零排放，為工程的放大、延伸、可持續的發展 奠定了良好的技術基礎。四、主要經濟指標本項目97年10月投產，98年5月達到設計能力，年 產93%硫酸60000噸，水泥10萬噸，改造后水泥產量達 20 萬噸。生產成本：本工藝每噸硫酸副產熟料一噸，總投資按6500萬元計，噸硫酸、噸熟料成本如下：名稱單位消耗定額單 價（元）