認 證：工商信息已核實
訪問量：368082
湖南礦必興科技有限公司 2015-05-06 點擊2820次
摘要：磷復肥生產(chǎn)排放的磷石膏廢渣，堆存占地，污染環(huán)境，已成為我國乃至世界亟待解決的難題。利用磷石膏制硫酸與水泥，可消除污染，實現(xiàn)硫資源的良性循環(huán)，使經(jīng)濟效益、社會效益和環(huán)境效益有機統(tǒng)一，促進了磷復肥工業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。
主題詞：磷復肥工業(yè)廢渣治理 磷石膏制硫酸聯(lián)產(chǎn)水泥
一、引言
我國是一個農(nóng)業(yè)大國，黨中央、國務院早已做出關(guān)于切實加強農(nóng)業(yè)基礎地位、保持穩(wěn)定發(fā)展的重要決定，并一直把與農(nóng)業(yè)息息相關(guān)的化肥工業(yè)放在戰(zhàn)略高度。為了滿足農(nóng)業(yè)生產(chǎn)需要、緩解我國化肥特別是高濃度磷復肥的供需矛盾、解決氮磷鉀比例失調(diào)等問題，國家每年花費大量外匯進口化肥。因此，加速我國化肥工業(yè)特別是磷復肥的發(fā)展是一項十分緊迫的任務。
隨著高濃度磷復肥工業(yè)的發(fā)展，磷石膏廢渣急劇增加（每生產(chǎn)1噸磷酸排放5噸磷石膏)。目前，世界磷石膏年排放量達2.8億噸，我國也將超過2000萬噸。由于磷石膏含有P2O5、F及游離酸等有害物質(zhì)，任意排放會造成嚴重的環(huán)境污染；設置堆場，不僅占地多、投資大、堆渣費用高，而且對堆場的地質(zhì)條件要求高， 磷石膏長期堆積會引起地表水及地下水的污染。
硫酸是生產(chǎn)磷復肥的主要原料之一(生產(chǎn)1噸磷酸消耗2.8噸硫酸)。目前我國生產(chǎn)硫酸的原料結(jié)構(gòu): 硫鐵礦占66.72%、有色金屬冶煉煙氣占18.54%、硫磺占10.20%、其他原料占4.54%。因我國硫鐵礦后備資源不足、90%以上是含硫小于30%的中低品位礦，并且可開采品位逐年下降，天然硫磺尚未開發(fā)利用，有色金屬冶煉煙氣及煉油工業(yè)硫酸回收也有限。硫資源緊張及硫鐵礦制酸排放廢渣的難題，嚴重制約了我國硫酸工業(yè)及磷復肥工業(yè)的發(fā)展。因而，如何綜合利用磷石膏廢渣、保護環(huán)境、拓寬硫資源渠道，一直是我國乃至世界亟待解決的課題。
利用石膏生產(chǎn)硫酸和水泥，可實現(xiàn)硫資源的良性循環(huán)，具有廣闊的發(fā)展前景。
石膏制酸和水泥技術(shù)的研究始于20世紀初。1916年，德國的繆勒和闊納(Muller Kuhne)開發(fā)天然石膏制硫酸和水泥技術(shù)，并建立了中試裝置；其后英國、法國、波蘭、奧地利、南非等相繼建成了以天然石膏、硬石膏和磷石膏為原料生產(chǎn)硫酸和水泥的裝置，并投入生產(chǎn)，其平均生產(chǎn)能力為日產(chǎn)硫酸和水泥熟料各160噸。由于工藝技術(shù)的原因，上述工廠的生產(chǎn)裝置均相繼關(guān)閉停產(chǎn)。進入八十年代，由于磷肥生產(chǎn)過程大量排放的磷石膏受到堆放條件和環(huán)保條件的限制，磷石膏的綜合利用又引起人們的關(guān)注，西方發(fā)達國家及磷肥生產(chǎn)大國又開展了磷石膏制硫酸聯(lián)產(chǎn)水泥新技術(shù)的研究工作，但至今尚無成功的報道。
我國從五十年代開始利用石膏制硫酸和水泥技術(shù)的研究工作，六十年代國家組織有關(guān)單位數(shù)百名專家聯(lián)合攻關(guān)，30多年耗費大量資金，但由于某些技術(shù)問題沒有有效解決，未能實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)，幾乎被“宣判死刑”。魯北化工股份有限公司經(jīng)過22年的艱苦奮斗，歷經(jīng)小試、中試、產(chǎn)業(yè)化、 大型化，終于攻克了大窯結(jié)圈、設備堵塞這一世界技術(shù)難關(guān)，控制了弱氧化氣氛，創(chuàng)造出半水流程工藝及高飽和比、高硅酸率配料率值，解決了水平衡、熱平衡、酸平衡等一系列技術(shù)難題；取得了鹽石膏、磷石膏、天然石膏制硫酸聯(lián)產(chǎn)水泥試驗的成功，填補了我國石膏制酸技術(shù)的空白，獲得國家發(fā)明專利。特別是“年產(chǎn)3萬噸磷銨、4萬噸磷石膏制硫酸聯(lián)產(chǎn)6萬噸水泥”國家工業(yè)示范裝置(簡稱“三、四、六”)的建成投產(chǎn)，使磷石膏制硫酸聯(lián)產(chǎn)水泥技術(shù)實現(xiàn)了新的突破，有效地解決了磷銨生產(chǎn)廢渣磷石膏堆存占地、污染環(huán)境、制約磷復肥工業(yè)發(fā)展的世界性難題，創(chuàng)出一條經(jīng)濟效益、環(huán)境效益和社會效益有機統(tǒng)一的新路子。經(jīng)過多年的改造挖潛， “三、四、六”裝置已達到并超過“6萬噸磷銨、8萬噸硫酸、12萬噸水泥”的生產(chǎn)能力，實現(xiàn)了磷銨副產(chǎn)磷石膏制硫酸聯(lián)產(chǎn)水泥技術(shù)的高效益。目前，該技術(shù)已在全國推廣應用，并已向國外企業(yè)轉(zhuǎn)讓。近幾年來魯北化工股份有限公司通過技術(shù)創(chuàng)新，又取得了旋風預熱器窯分解石膏制硫酸與水泥技術(shù)等多項重大科技成果，被列入我國《國民經(jīng)濟和社會發(fā)展“九五” 計劃和2010年遠景目標綱要》的“年產(chǎn)15萬噸磷銨、20萬噸磷石膏制硫酸聯(lián)產(chǎn)30萬噸水泥”國家放大示范工程已于1999年建成投產(chǎn)、并通過預驗收，成為世界上技術(shù)先進、規(guī)模最大的聯(lián)產(chǎn)裝置。
二、工藝技術(shù)及創(chuàng)新點
（一）工藝過程
磷銨副產(chǎn)磷石膏制硫酸聯(lián)產(chǎn)水泥新技術(shù)，將磷銨、硫酸、水泥三套生產(chǎn)裝置有機地排列組合為一體，形成綠色環(huán)保產(chǎn)業(yè)鏈。利用生產(chǎn)磷銨排放的廢渣磷石膏制硫酸聯(lián)產(chǎn)水泥，硫酸返回用于生產(chǎn)磷銨，硫酸尾氣回收制取的液體SO2作為海水提溴的原料，廢水封閉循環(huán)利用，磷銨干燥采用節(jié)能型沸騰式熱風爐，以鍋爐排出的煤渣為原料，燃燼后成為合格的水泥混合材。廢渣吃光用凈，變廢為寶，硫在裝置中循環(huán)利用。（見圖1）
１、磷銨部分
磷銨裝置采用濕法磨礦，三槽單槳再結(jié)晶萃取磷酸，真空吸濾，外環(huán)流氨中和與三效料漿濃縮一體化，內(nèi)分級、內(nèi)返料、內(nèi)破碎噴漿造粒干燥工藝，制得粒狀磷銨產(chǎn)品。
磷礦經(jīng)破碎、 球磨制成礦漿，與硫酸經(jīng)計量后，加入萃取槽進行化學反應:
Ca5F(PO4)3+5H2SO4+10H2O==3H3PO4+5CaSO4·2H2O+HF↑ ①
磷酸料漿經(jīng)過濾洗滌后， 得到成品磷酸和副產(chǎn)品磷石膏。萃取反應產(chǎn)生的含氟氣體進入氟吸收塔洗滌吸收。
磷酸由泵送入外環(huán)流快速中和器，與氣氨進行中和反應，經(jīng)三效濃縮，由內(nèi)分級、內(nèi)返料、內(nèi)破碎噴漿造粒干燥機制得粒狀磷銨:
H3PO4 + NH3 ====NH4H2PO4 ②
NH4H2PO4+NH3====(NH4)2HPO4 ③
２、硫酸、水泥部分
磷銨生產(chǎn)過程中排放的磷石膏廢渣制取硫酸與水泥，采用半水烘干石膏流程、單級粉磨、旋風預熱器窯分解煅燒、封閉稀酸洗滌凈化、兩轉(zhuǎn)兩吸工藝，包括原料均化、烘干脫水、生料制備、熟料燒成、窯氣制酸和水泥磨制等六個過程。
磷石膏經(jīng)烘干脫水成半水石膏，與焦炭、粘土等輔助材料按配比由微機計量、粉磨均化成生料，生料經(jīng)旋風預熱器預熱后加入回轉(zhuǎn)窯內(nèi)，與窯氣逆流接觸，反應式為:
900--1200℃
2CaSO4+C===========2CaO+2SO2↑+CO2↑ ④
(1) 生成的CaO與物料中的SiO2、Al2O3、Fe2O3等發(fā)生礦化反應，形成水泥熟料:
12CaO+2SiO2+2A12O3+Fe2O3===3CaO·SiO2+2CaO·SiO2
+3CaO·A12O3+4CaO·A12O3·Fe2O3 ⑤
制得的熟料與石膏、混合材(煤渣)按一定比例經(jīng)球磨機粉磨為水泥。
(2) 含SO2(11-14%) 的窯氣經(jīng)電除塵、酸洗凈化、干燥，由SO2鼓風機送入轉(zhuǎn)化工序， 在釩觸媒的催化作用下， 經(jīng)兩次轉(zhuǎn)化，SO2被氧化成SO3:
V2O5
2SO2+O2=======2SO3 ⑥
SO3被濃度為98%的H2SO4兩次吸收后，與其中的水化合制得H2SO4:
SO3+H2O =====H2SO4 ⑦
（二）技術(shù)創(chuàng)新點
山東魯北化工股份有限公司磷銨副產(chǎn)磷石膏制硫酸聯(lián)產(chǎn)水泥新技術(shù)，創(chuàng)新及突破點見下表：
序號 | 傳 統(tǒng) 法 | 魯 北 法 |
１ | 采用中空長窯分解煅燒石膏生料,窯氣SO2濃度8%，系統(tǒng)熱耗高。 | 采用旋風預熱器窯分解石膏生料新技術(shù),窯氣SO2濃度可達11-14%,系統(tǒng)熱耗降低30%，生產(chǎn)能力增大30%，節(jié)省了裝置投資，實現(xiàn)了裝置大型化。 |
２ | 原料石膏烘干采用燒僵工藝，即烘干成無水石膏；選用回轉(zhuǎn)式烘干機，設備笨重龐大，熱耗高，熱效率低，不易大型化。 | 原料石膏烘干采用半水工藝，即烘干成半水石膏；選用快速烘干機和節(jié)能型沸騰式熱風爐，簡化了流程，投資節(jié)省28%，設備體積小,生產(chǎn)能力大，能耗降低25%;熱風爐爐渣作水泥混合材。 |
3 | 因配料和窯內(nèi)氣氛等因素，經(jīng)常出現(xiàn)石膏制硫酸回轉(zhuǎn)窯結(jié)圈現(xiàn)象；煅燒回轉(zhuǎn)窯采用單風道噴槍，火焰分散，火焰形式和溫度調(diào)整不靈活，處理窯內(nèi)結(jié)圈效果較差，對煤質(zhì)要求高，無法適應窯內(nèi)物料和條件的變化；窯中部設三次風加入風機；回轉(zhuǎn)窯年運轉(zhuǎn)率80%左右。 | 創(chuàng)造了高飽和比、高硅酸率自動控制配料技術(shù)，研制了石膏煅燒回轉(zhuǎn)窯三風道噴槍，采用“移動煤槍、長短結(jié)合、多點煅燒，變換窯速，調(diào)整二次風”操作，從根本上解決了大窯結(jié)圈的難題；取消了三次風的送入設備，杜絕了設備堵塞，簡化了操作；石膏制酸回轉(zhuǎn)窯年運轉(zhuǎn)率達到96%以上。 |
４ | 制硫酸所用的磷石膏采用再漿洗滌和重過濾的復雜工藝，使其P2O5含量降低至0.5%以下。 | 磷石膏中P2O5含量在1.5%以下,即可滿足生產(chǎn)需要,生產(chǎn)出高強度水泥熟料，突破了國外磷石膏中P2O5含量超過0.5%會影響水泥質(zhì)量和回轉(zhuǎn)窯正常運行的極限，節(jié)省投資，簡化工藝。 |
５ | 石膏制酸聯(lián)產(chǎn)的水泥產(chǎn)品強度低，標號為325#。 | 水泥熟料標號穩(wěn)定達到625#以上，產(chǎn)品為低堿水泥，早強快凝，后期強度增進率高。 |
６ | 石膏制酸系統(tǒng)SO2濃度低，一般采用水洗凈化、一轉(zhuǎn)一吸工藝，設備投資大。 | 硫酸系統(tǒng)SO2濃度高，采用電收塵、酸洗凈化、兩轉(zhuǎn)兩吸工藝,總轉(zhuǎn)化率≥99.5%，吸收率≥99.95%，解決了水平衡、熱平衡、酸平衡等難題，設備投資少。 |
７ | 磷酸萃取采用單槽多槳或單槽單槳等工藝,萃取率97%左右，磷得率低；氣氨與磷酸中和采用中和槽或管式反應器；磷銨造粒采用氨化?；驀姖{造粒干燥工藝。 | 磷酸萃取采用三槽單槳再結(jié)晶工藝，操作穩(wěn)定、生產(chǎn)靈活、礦種適應性強，磷石膏結(jié)晶粗大,萃取率達到99%以上，洗滌率達到99.5%以上,磷得率高，副產(chǎn)的磷石膏中P2O5含量小于0.4%，無污水排放。磷銨采用外環(huán)流氨中和與料漿三效濃縮一體化工藝，并實現(xiàn)了大型化,節(jié)省能耗25%，氨得率高。采用內(nèi)分級、內(nèi)返料、內(nèi)破碎噴漿造粒干燥工藝，縮短了流程，節(jié)省了投資、降低了成 本，改善了勞動條件。 |
經(jīng)查新，磷銨副產(chǎn)磷石膏制硫酸聯(lián)產(chǎn)水泥新技術(shù)屬國際領先水平。
三、經(jīng)濟效益和社會效益
磷銨副產(chǎn)磷石膏制硫酸聯(lián)產(chǎn)水泥技術(shù)的開發(fā)，既開辟了磷銨生產(chǎn)原料硫酸的來源，找到了廢渣磷石膏治理的有效途徑，又解決了磷復肥工業(yè)“三廢”污染的世界難題。磷銨、硫酸與水泥三產(chǎn)品聯(lián)產(chǎn)，化害為利，變廢為寶，形成了綠色環(huán)保產(chǎn)業(yè)鏈。與同規(guī)模廠家單獨生產(chǎn)磷銨、采用硫鐵礦生產(chǎn)硫酸和一般水泥廠相比，成本最低。硫酸成本約為硫鐵礦制硫酸的二分之一，水泥成本為一般水泥廠的三分之二，磷銨成本每噸降低700元。從近幾年“年產(chǎn)6萬噸磷銨、副產(chǎn)磷石膏制8萬噸硫酸聯(lián)產(chǎn)12萬噸水泥”裝置生產(chǎn)運行情況看，每年實現(xiàn)銷售收入16320萬元、利稅6190萬元，年投資利稅率51.58%；采用此技術(shù)，1990-1999年魯北累計實現(xiàn)銷售收入18.39億元、利稅6.62億元，經(jīng)濟效益十分顯著。
在全國推廣該項技術(shù),不僅每年節(jié)省磷石膏堆場建設費6000萬元，而且為國家節(jié)省生產(chǎn)800萬噸水泥的石灰石開采費21億元,又節(jié)省生產(chǎn)600萬噸硫酸的硫鐵礦開采費30億元，保護了礦山資源，對整個社會影響意義深遠。
四、結(jié) 語
根據(jù)我國化肥工業(yè)發(fā)展規(guī)劃，磷復肥工業(yè)將有較大的發(fā)展，目前，我國已建成年產(chǎn)3萬噸磷銨生產(chǎn)線近百套，并且還有年產(chǎn)6、12、15、24萬噸的大型磷銨裝置已建成和規(guī)劃中， 我國磷復肥工業(yè)每年將有近2000萬噸的磷石膏排出，全國各磷復肥廠家亟待配套采用磷銨副產(chǎn)磷石膏制硫酸聯(lián)產(chǎn)水泥新技術(shù)?，F(xiàn)在，該技術(shù)已在魯西化工集團等國內(nèi)廠家推廣應用，并已向白俄羅斯、俄羅斯等國外廠家轉(zhuǎn)讓出口。
綜合治理環(huán)境污染，實現(xiàn)高效低耗清潔生產(chǎn)，已成為發(fā)展“綠色化學” 工業(yè)的迫切要求（利用鹽場海水實現(xiàn)“一水多用”的綜合利用工藝<見圖2>，也是魯北化工綠色工藝的重要特點）。魯北化工開發(fā)了磷銨副產(chǎn)磷石膏制硫酸聯(lián)產(chǎn)水泥新技術(shù)，并實現(xiàn)了大型化、產(chǎn)業(yè)化和國際化，解決了磷石膏堆存占地、污染環(huán)境、影響磷復肥工業(yè)發(fā)展的世界性難題，緩解了我國硫資源缺乏的矛盾，保護了礦山資源，創(chuàng)出了一條利用自主開發(fā)技術(shù)發(fā)展高效、低成本復合肥料的新路子，對我國乃至世界磷復肥工業(yè)的可持續(xù)發(fā)展將起到巨大的推動作用。
湖南礦必興科技有限公司
地址：湖南省長沙市天心區(qū)暮云工業(yè)園牛角塘 郵編：410119
電話：0731-86904986 86900172 傳真：0731-8600172
E-mail:kuangbixing@126.com Http://www.kuangbixing.com 聯(lián)系人：陳總 張總
手機：13974970048(陳) 13507499683(張)
QQ號碼：1666026411
網(wǎng)址：http://www.kuangbixing.com/
郵箱：1666026411@qq.com
磨機丨粉磨機丨立磨丨立式磨丨立式磨機丨立式磨煤機丨中速磨丨中速磨煤機丨粉磨設備
磨機，粉磨機，立磨，立式磨，立式磨機，立式磨煤機，中速磨，中速磨煤機，粉磨設備
湖南礦必興科技有限公司（http://www.kuangbixing.com/）是一家專門從事粉磨設備及配套設備設計、生產(chǎn)、銷售的高科技型企業(yè)。公司有著一支多年從事粉磨設備開發(fā)經(jīng)驗豐富、技術(shù)熟練的骨工隊伍。經(jīng)過不斷創(chuàng)新、改進，生產(chǎn)出了新型、高效、節(jié)能、環(huán)保的高科技系品牌——礦興磨系列產(chǎn)品，包括礦興中輥磨、礦興立式磨、礦興多輥磨、礦興旋錘磨等。主要應用于建材、冶金、化工、礦山、能源、耐火材料等行業(yè)中莫氏硬度8級以下，成品細度要求不高于-400目的各種物料的粉磨。如水泥（生熟料）、石灰石、石灰、雙飛粉、高嶺土、凹凸棒土、鐵合金（硅鐵、錳鐵、鉻鐵）、鋇鹽、氧化鐵紅、明礬、鉀鹽、重晶石、燒結(jié)礦、鋁礬土、磷礦石、鈣鎂磷肥、磷銨、尿素、偏硅酸鈉、石膏、玻璃、砂巖、煤、焦炭、頁巖、煤矸石、蛇紋石、礦渣、高爐渣、滑石、銅礦、錳礦、鎂礦、金屬錳、硫磺、長石、方解石、白云石、大理石、螢石、花崗石、硅灰石、天青石、葉臘石、莫來石、麥飯石、鐵礦、石英、電石、磷石膏、脫硫石膏等各種物料。
湖南礦必興科技有限公司專業(yè)生產(chǎn)磨機，粉磨機，立磨，立式磨，立式磨機，立式磨煤機，中速磨，中速磨煤機及粉磨設備配套生產(chǎn)線，接受客戶來料試驗，進行現(xiàn)場實地考察，根據(jù)需求與環(huán)境提供最佳技術(shù)解決方案。歡迎技術(shù)交流和業(yè)務咨詢，24小時服務熱線：13974970048(陳) 13507499683(張)。