一种化学石膏和电石渣综合利用的方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于硫酸生产技术领域，涉及对湿法磷酸生产中产生的工业废料化学石膏 和电石渣的综合利用，具体是涉及一种利用化学石膏和电石渣同时生产硫酸和水泥熟料的 方法。
【背景技术】
[0002] 化学石膏是工业生产过程中产生的，以硫酸钙为主要成分的工业废渣，主要有磷 石膏、脱硫石膏、氟石膏等。其中磷石膏，是化工生产中用硫酸分解磷矿时产生的废料，数量 巨大，如果处理不当会对环境造成影响。国际上对于磷石膏的处理大多采取掩埋方式，而我 国由于硫资源缺乏，多年来一直致力于开发磷石膏联产水泥的工艺。用磷石膏来生产水泥 和硫酸，硫酸又用来生产磷酸，反复循环，几乎没有废料。但由于这项技术本身的复杂性，在 实际推广应用时还存在生产流程长、设备复杂、能耗高、投资大、生产成本高等诸多问题。特 别是云南磷矿石中的二氧化硅含量较高，湿法磷酸副产的磷石膏中二氧化硅含量达到13% 以上，远远超过作为制取SO 2气体和水泥熟料的主要原料要求SO3^ 40%、SiO2S 8. 5的基 本条件，导致熟料石灰饱和系数严重偏低，强度不能达到水泥熟料标准要求，只能作混合材 料使用，经济性更差。
[0003] 电石渣是以电石为原料生产乙炔、聚氯乙烯、聚乙烯醇等产品时，电石水解获取乙 炔气后副产的以氢氧化钙为主要成分的工业废渣，俗称电石渣浆（湿排电石渣）。电石渣浆 呈浆糊状，强碱性。根据《危险废物鉴别标准》(GB/5085- 2007)，电石渣属II类一般工业固 体废物，需做防护措施并妥善处理。若长期堆积不但占用大量土地，而且对土地有严重的侵 蚀作用。
[0004] 因此，如何充分利用化工生产中副产的大量化学石膏及电石渣，节约资源、保护环 境，就成为化工领域亟待解决的技术问题，但现有技术中尚没有很好的解决办法。特别是关 于综合利用化学石膏和电石渣同时生产硫酸和水泥熟料的方法也未见报道。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种工艺简便、反应条件易于控制， 能够充分利用高硅化学石膏和电石渣同时生产合格水泥熟料和硫酸的方法。
[0006] 本发明的目的通过以下技术方案予以实现。
[0007] 除非另有说明，本发明所采用的百分数均为质量百分数，份数均为重量份。
[0008] -种化学石膏和电石渣综合利用的方法，其步骤如下：
[0009] (1)按照出回转窑水泥熟料的石灰饱和系数为0. 90~0. 94控制各原料的配比，取 湿法磷酸生产中副产的化学石膏100份，将其中的45~60份加入串联的多级预热器中烘 干脱水，并预热到650~700°C ;
[0010] (2)将预热好的化学石膏和剩余未经烘干脱水的化学石膏共同置于还原炉中，加 入燃料煤，以煤中的C和煤不完全燃烧产生的CO和氢作为还原剂，在840~890°C条件下进 行反应，制得硫酸钙还原为硫化钙的还原率大于26%的混合物料A ;
[0011] (3)将电石渣加入打散烘干机中，利用来自化学石膏烘干预热器的废气对电石渣 进行烘干，通过旋风预热器进行气固分离，得到渣料B ;
[0012] ⑷将混合物料A和渣料B置于回转窑中，在950~1450°C条件下反应，反应所得 SO2气体用于生产硫酸，固体产物进一步反应生成水泥熟料。
[0013] 进一步的，步骤（2)中优选的反应温度为840~880°C。
[0014] 步骤（4)中所述的回转窑，其使用的燃料是硫化氢体积比浓度大于30%的硫化氢 气体或/和液体硫磺，得到的出窑气体中SO 2气体体积比浓度大于15%。
[0015] 所述的化学石膏为磷石膏、脱硫石膏、氟石膏、钛石膏、柠檬石膏等含三氧化硫的 石膏类物质。
[0016] 相对于现有技术，本发明具有以下优点：
[0017] 1、本发明的工艺使化学石膏还原炉的温度降至900°C以下，可采用水泥生产中应 用成熟的窑外分解设备。产生大量SO2气体的回转窑可以在氧化气氛条件下操作，能将碳 氢化合物和升化硫燃烧。使用的燃料为合成氨或炼油装置产生的硫化氢气体，出窑气体中 二氧化硫浓度可达15%以上，使硫酸生产系统运行更加稳定，也可以提高硫酸品质。
[0018] 2、本发明充分利用现有设备，将化学石膏、电石渣烘干、还原分解、回转窑煅烧有 机结合成一个整体，流程简短，实现了能量的梯级合理利用，节煤、节电效果显著。
[0019] 3、本发明中出窑气体可以用于生产中压蒸气，经背压发电机组发电后还可以作为 化学石膏产生单元的加热蒸汽，蒸汽生产成本低，且符合国家相关政策。
【附图说明】
[0020] 图1为本发明方法的流程示意图。
[0021] 图中：1_打散烘干机，2_加料机，3_余热锅炉，4_炉料加料及分散机，5_还原炉， 6-窑用燃料加入装置，其它以C为首字母的CA、CBl等均为旋风预热器。
【具体实施方式】
[0022] 下面结合附图和实施例对本发明做进一步的说明，但附图和实施例并不是对本发 明技术方案的限定。
[0023] 实施例1 :
[0024] 当使用的化学石膏是堆于渣场，含水相对较低的化学石膏，如含外在水分15. 26% 的化学石膏（原料成分见表1)时，根据出回转窑熟料的石灰饱和系数为0.90~0.94的配 方要求计算得到各种原料的配比。
[0025] 表1实施例1原材料成分及熟料成分
[0028] 如图1所示：将占化学石膏总量53 %的石膏原料经计量后从加料机2加入管道 中，与来自还原炉5,经过旋风预热器CB2换热降温到750°C以下的废气进行换热，化学石膏 烘干脱水后，经过旋风预热器CBl进行气固分离，分离后的物料进入下一级旋风预热器CB2 的进风管道中继续升温脱水，经过旋风预热器CB2分离后，物料温度达到700°C以下进入还 原炉5中下部，优选的加入方式为高温的固体物料与还原炉使用的燃料煤混合加入还原炉 5。余下的47%的化学石膏，经过计量后通过炉料加料及分散机4加入到还原炉中上部，优 选的加入点为还原炉中部的缩口部位。在还原炉5中，控制燃料原煤在贫氧气氛下于840~ 880°C燃烧，以煤中的C及煤不完全燃烧产生的一氧化碳、氢为还原剂，将化学石膏还原分 解为硫化钙，通过加煤量控制一氧化碳浓度、温度。控制产物中硫酸钙还原为硫化钙的还原 率为26~30%，还原炉中生成CaS的主要化学反应有：
[0029] CaS04+2C = CaS+2C02
[0030] CaS04+4C0 = CaS+4C02
[0031] CaS04+4H2 = CaS+4H 20
[0032] 出还原炉5的气体及物料，经旋风预热器CB3进行气固分离，固体物料A全部进入 回转窑内，出旋风预热器CB3的气体，通过补入空气将其中的一氧化碳等可燃物全部燃烧 完全后，进入CB2、CB1用于预热和烘干化学石膏。出CBl的废气进入打散烘干机1，与加入 的占总原料干基总量16. 0%电石渣，0. 5%硫铁矿烧渣在打散烘干机1及管道内进行热交 换并脱出气体中含有的少