文档介绍：浅谈磷石膏制硫酸联产水泥
孙文甫
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%P2O5)产生磷石膏5-6t(干基),实物量约7t。磷石膏中除含CaSO4 外,还含有未分解的磷矿,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5000-6000万吨,截止目前,磷石膏的累计堆存量已超过2亿吨。
目前,磷石膏综合利用的途径主要有: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:磷石膏制硫酸联产水泥、磷石膏制硫酸钾、硫酸铵、硫酸钾铵等。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石膏综合利用的新途径。「3」「4」硫酸钙晶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中的硫、钙等资源得到充分利用,而且可使我抑硫磺市场价格波动。因此,发展磷石膏制硫酸联产水泥,可以有效缓解我国硫资源短缺的状况。
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晶水,生成半水石膏:
2CaSO4 2H2O 120-160°C +3H2O↑
(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:
第一阶段产生中间物CaS
CaSO41/2H2O+2C 900-1000°C CaS+2CO2↑+1/2H2O
第二阶段中间物再和CaSO4作用,生成SO2气体和CaO。
CaS+3CaSO4 1000-1200°C 4CaO+4SO2 ↑
总反应 4CaSO41/2H2O +2C 900-1300°C 4CaO+4SO2 ↑+2H2O↑+2CO2↑
(3)熟料烧成:
分解出游离CaO活性较好,与添加的SiO2、Al2O3、Fe2O3等主要氧化物进入烧成带,发生矿化反应,形成水泥熟料。
12CaO + 2SiO2 + 2A12O3 + Fe2O3 1250-1450°C 3CaO•SiO2 + 2CaO•SiO2
+ 3CaO•A12O3 + 4CaO•A12O3•Fe2O3
(硅酸二钙简写为C2S)
(硅酸三钙简写为C3S)
(铝酸三钙简写为C3A)
(铁铝酸四钙简写为C4AF)
熟料的形成过程大致如下:当物料温度达到