一种磷石膏制硫酸联产水泥生料集成粉磨的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及硫酸、水泥工业生产技术及工业固体废弃物综合利用领域与环境保护治理领域，具体涉及一种磷石膏制硫酸联产水泥生料集成粉磨的方法。
【背景技术】
[0002]磷石膏是湿法生产磷酸过程中排放的工业废渣，每生产It磷酸，大约产生4.5t?5t磷石膏。据统计，2012年我国磷石膏的堆放量累计达3亿多t，每年磷石膏排放量接近5000万t。我国的磷肥产量正在以每年超过10%的速度递增，将导致磷石膏的排放量逐年增加。磷石膏主要成分为二水硫酸钙，含有磷、氟、有机物等多种有害杂质。磷石膏中的二水硫酸钙晶体粗大、均匀整齐，呈六面板状，表面覆盖可溶磷、有机物等杂质，颗粒分布高度集中。磷石膏存在的多种有害杂质以及其颗粒结构特点，对其应用性能会产生不利影响，使其性能不如天然石膏，从而限制了磷石膏的实际应用范围及规模。磷石膏长期大量堆积，不仅占用大量土地，浪费土地资源，而且极易造成环境污染，破坏生态环境。
[0003]目前，我国高度重视磷石膏资源化利用，对磷石膏综合利用技术作了大量研究，使磷石膏可应用于水泥工业、石膏建材制品、化肥工业、陶瓷装饰材料及土壤改良剂等方面。实践证明，磷石膏制硫酸联产水泥综合利用是磷石膏最合理、最有效、最经济的资源化利用途径，不仅可以解决硫资源缺乏问题、降低硫酸生产成本，同时解决磷石膏大量堆积严重污染环境的问题，而且可以减少水泥工业对自然资源的需求、节约资源成本、减少碳排放。磷石膏制硫酸联产水泥对我国硫酸工业与水泥工业的发展、磷石膏堆积与环境污染的治理具有重要而深远的意义。
[0004]我国磷石膏制硫酸联产水泥工艺主要流程是磷石膏首先是经过烘干处理脱去结晶水变成半水石膏，再按生产需要掺入一定量的粉磨好的粘土、砂岩、焦炭等辅助原料配制成合适的生料，生料经过均化送入回转窑高温煅烧反应，制取生产硫酸的窑气与生产水泥的熟料，熟料再掺入一定量的高炉矿渣、粉煤灰等混合材与石膏混合配料，经过水泥粉磨系统粉磨成水泥产品。而窑气分离进入制硫酸系统转化成S03，SO3经硫酸吸收后制得硫酸产品O
[0005]目前，我国磷石膏制硫酸联产水泥生料粉磨工艺主要采用球磨机或者立式磨将磷石膏和辅助原料分别单级粉磨。磷石膏首先是利用烘干机与热风炉使磷石膏水分蒸发，脱水成为半水石膏送入石膏库储存；利用除尘器和电收尘收集烘干机排出的废气，收集石膏粉尘同样送入石膏库。而黏土、砂岩、焦炭等辅助原料单级粉磨工艺首先是利用烘干磨机将辅助原料烘干、粉磨，送入各自的储库。最后将石膏库中的石膏与辅料库中的辅助原料配料混合均化，使原料组分稳定，将生料送入生料仓。我国磷石膏制硫酸联产水泥装置的生料粉磨采用分别单级烘干粉磨工艺，主要存在磷石膏杂质多活性差、烘干效率低、生料均化差、粉磨工艺能耗高等问题。
【发明内容】
[0006]本发明的目的是，针对目前磷石膏制硫酸联产水泥生料单级粉磨工艺存在的诸多问题，设计一种新型磷石膏制硫酸联产水泥生料粉磨方法用于硫酸和水泥联产，不仅可以减少磷石膏有害杂质含量，改善磷石膏颗粒级配与颗粒形貌，提高磷石膏颗粒反应活性，进而提高其分解效率，并且可提高生料均化程度，有助于获得质量稳定的水泥熟料；同时集成粉磨工艺具有节能减排特点，有利于降低硫酸与水泥联产行业生产成本，促进硫酸工业与水泥工业转型升级；还可进一步提高磷石膏综合利用率，彻底解决磷石膏堆积问题与污染问题，具有重要深远的经济效益、社会效益和环保效益。
[0007]本发明的目的通过以下技术方法实现:
[0008]—种磷石膏制硫酸联产水泥生料集成粉磨的方法，包括以下步骤:
[0009]I)将磷石膏与硅质校正材料、铝质校正材料和焦炭等辅助原材料按照预定的比例进行混合配料。
[0010]具体的，以磷石膏的重量为基准，将磷石膏、5?20wt% (优选的为10?20wt% )的黏土质原料、I?3wt%的娃质校正材料、I?5wt%的招质校正材料和I?8wt%的焦炭混合配料。
[0011]优选的，所述磷石膏为湿法生产磷酸过程中排放的工业副产品，其中CaO含量彡 25%, SO3彡 40，P2O5彡 1.5% ；
[0012]优选的，所述黏土质原料选自黄土、黏土、页岩中的任意一种或者多种混合，硅率
2.5?3.5，铝率1.5?3.0，S12含量为55?72%。
[0013]优选的，所述硅质校正原料选自砂岩、沙土中、粉砂岩的任意一种或多种的混合，S12^量高于60%。
[0014]优选的，所述铝质校正原料选自矿渣、粉煤灰、煤渣、煤矸石中的任意一种或多种的混合，Al2O3含量高于30%。
[0015]2)将步骤I)所得的混合物均匀分散至负压的空间体积内，得到分散的物料，再从分散的物料的下料方向的垂直方向持续喷吹高温的干燥气流，将分散的物料的含水率降低到2%以下，收集得到干燥的物料。之后，烘干后的物料可直接进入破碎步骤。
[0016]具体的，高温的干燥气流来自工艺过程中预热阶段的系统余热的再利用，气流温度 200 ?300 0C ο
[0017]3)将步骤2)得到的干燥的物料破碎、粉磨至物料比表面积在200m2/kg以上，得到粉磨后的物料。
[0018]此步骤有利于提高系统粉磨效率与产量，降低系统电耗。
[0019]破碎、粉磨过程可以借由高效的球磨机或辊压机进行。
[0020]4)将步骤3)得到的粉磨后的物料进行二次粉磨，使物料中30?65 μ m范围内细颗粒的含量(质量分布)达到85%以上，物料比表面积在300m2/kg以上。
[0021]此过程不仅减少磷石膏有害杂质含量，而且提高磷石膏颗粒反应活性，降低磷石膏分解温度，有利于提高硫酸产量与水泥熟料产量及质量。
[0022]二次粉磨可以借由球磨机进行。
[0023]与现有技术相比，本发明具有以下优点:
[0024]1.采用在线烘干技术，热交换效率高、热损失小、热利用率高，在线烘干效率高，处理量大，取消传统烘干仓；
[0025]2.集成粉磨对磷石膏进行粉磨预处理，可有效减少磷石膏有害杂质含量，改善