磷石膏硫资源循环利用生产技术
制酸,生料,回转窑,1磷石膏硫资源循环利用工艺技术的研究发展1-9,2第3代化学分解磷石膏制酸联产水泥技术,3第3代化学分解磷石膏制酸联产水泥技术的经济分析,4结语
龚家竹(成都千砺金科技创新有限公司 四川成都 610041)
磷石膏硫资源循环利用生产技术
龚家竹
(成都千砺金科技创新有限公司 四川成都 610041)
回顾了磷石膏硫资源循环利用生产技术的研究发展,论述了化学分解磷石膏产生氧化硫气体工艺技术所面临的技术难点、工艺缺陷以及影响经济生产的因素。针对原有技术存在的问题,提出了第3代化学分解磷石膏制酸联产水泥技术,分析了采用创新技术实现磷石膏中钙、硫资源有效利用的途径及新技术带来的直接经济效益和社会效益。
磷石膏;硫资源;生产技术
1 磷石膏硫资源循环利用工艺技术的研究发展[1- 9]
1.1 磷石膏化学分解的基本原理
磷石膏化学分解生产硫酸与水泥的主要化学反应如下:
CaSO4+2C=CaS+2CO2↑
(1)
3CaSO4+CaS=4CaO+4SO2↑
(2)
CaO+SiO2,Al2O3,Fe2O3=硅酸钙+铁铝酸钙等
(3)
CaSO4+3CaS=4CaO+4S
(4)
C+O2=CO2↑
(5)
S+O2=SO2↑
(6)
磷石膏化学分解是固体与固体界面之间的还原与半还原反应,第1步还原剂碳与硫酸钙进行深度还原反应生成硫化钙,反应式(1);第2步硫化钙再与硫酸钙进行半还原和半氧化反应生成二氧化硫气体,反应式(2);第3步磷石膏分解后产生的氧化钙与水泥矿化剂氧化硅、氧化铝、氧化铁等进行矿化反应生成水泥熟料,反应式(3);反应式(4),(5)以及(6)均为磷石膏化学分解时的副反应。
1.2 生产技术回顾
1.2.1 第1代生产技术
1915年,德国人Müller以碳作为还原剂,在石膏中加入Al2O3,Fe2O3和SiO2于高温下进行分解,分解产生的CaO与加入的氧化物反应生成水泥熟料,分解出的SO2气体用于生产硫酸。此后,Kühne在此基础上进行了进一步的研究,于1916年由德国Bayer燃料公司在德国的Leverkusen建成石膏制硫酸与水泥装置,并于1931年转入正常生产。这即为第1代生产技术,又被称为Müller- Kühne(M- K)法或拜耳(Bayer)法石膏制硫酸和水泥工艺,采用中空回转窑化学分解磷石膏生产氧化硫气体与硅酸盐水泥熟料,其代表流程见图1。
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