[发明专利]一种用硫磺还原分解磷石膏的方法

说明书

技术领域

本发明属于还原分解磷石膏的技术领域，具体涉及一种用硫磺还原分解磷石膏的方法。

背景技术

磷石膏是生产湿法磷酸时排放出的固体废弃物，一般来说每生产1t磷酸约产生5～6t磷石膏，实物量约7.5t，并且磷石膏量还将随着磷矿贫化和高浓度磷复肥产量的提高而大幅度增加。而目前磷石膏的资源化利用并不令人满意，据了解全世界磷石膏的有效利用率仅为4.5％左右。而到“十一五”末期我国磷石膏年排放量将超过5000万吨，目前累计堆存量已超过1.2亿吨。堆放磷石膏不仅要占用了大量土地，而且还要造成环境污染，因此加大磷石膏的合理利用途径，不仅可为实现磷肥工业的可持续发展和磷石膏的高度利用作出贡献，还能避免占用宝贵的土地资源和环境污染，意义十分重大，尤其是在国家“十一五”规划明确提出要大力发展循环经济，加大环境保护力度的背景下。

还原分解磷石膏制硫酸联产水泥是解决磷肥工业环境污染、减少占地和有效利用硫资源最为有效的途径之一。

现有技术中申请号为200610011002.6的中国专利《一种用高硫煤还原分解磷石膏的方法》公开了一种用高硫煤还原分解磷石膏的方法。该方法是将磷石膏与高硫煤(硫含量≥3％)在100～110℃烘干至水分含量小于8％，然后将干燥过的磷石膏和高硫煤以质量比20∶1～2混合均匀送入还原分解炉，控制炉温为800～1350℃，进行还原分解反应0.5～2小时，产出的含SO₂体积百分含量≥15％的炉气直接作二转二吸制酸工艺的合格原料气，产出的CaO质量百分含量≥70％的固体产物，可直接用作生产425号以上标号的合格水泥原料，且无废物产生，磷石膏分解率≥95％，脱硫率≥90％。又如申请号为200810058708.7的中国专利在以上技术基础上公开了一种采用复合还原剂还原分解磷石膏的方法。该方法是先将高硫煤与煤矸石按质量比0.1∶1～10∶1配成复合还原剂，然后将磷石膏、复合还原剂利用尾气烘干、磨细后按生料中C与S摩尔比为0.5～1.1混匀后送入还原分解炉，控制炉温为800～1200℃进行还原分解0.5小时，待不产生含SO₂烟气后结束反应。产出的尾气SO₂体积百分含量为10～15％，可做合格制酸原料气，产出的CaO质量百分含量大于70％，可生产425号以上的合格水泥。磷石膏在800～1200℃分解率为85％～95％，脱硫率为80％～90％。而申请号为200910094026.6的中国专利《一种一氧化碳还原分解磷石膏的方法》公开了一种用一氧化碳还原分解磷石膏的方法。该方法包括预处理磷石膏、制作复合型外加剂、配料、还原分解等几个步骤。磷石膏预处理是将磷石膏自然风干后，在温度为100～130℃下干燥10～30分钟，脱去97％以上游离水，过125μm标准筛得到粒径≤125μm的磷石膏粉。复合型外加剂是以SiO₂、Fe、Fe₂O₃、CaCl₂、NaCO₃、NaCl、ZnO、NaF₆Si等成分按一定比例配制而成，该申请给出了四种配方。磷石膏粉与复合型外加剂按质量比100∶2～10配料混匀后送入还原分解炉，在N₂气氛下快速升温至温度为750～850℃，然后以1～5ml/min的流量通入CO，并使通入的CO与N₂体积流量比为1.5～3∶9，控制炉内温度为750～850℃，反应时间为10～30min，反应过程中用综合烟气成分分析仪进行尾气SO₂浓度在线检测，以SO₂体积百分含量为10％时作为反应结束控制条件，尾气可制酸，固渣CaO质量百分含量大于70％，冷却后可作为水泥熟料进行水泥生产。磷石膏分解率≥98wt％，磷石膏脱硫率≥94wt％。

以上还原分解磷石膏制硫酸联产水泥的方法虽然充分利用了煤炭工业中的禁用物和废弃物来还原分解磷石膏，且分解率和脱硫率较高，但不同程度地又存在这样或那样的问题：由于传统的还原分解磷石膏的反应机理是固-固反应，使得反应温度较高，其不仅增加了能耗，且工艺繁琐，磷石膏的分解率和脱硫率都较低。或因对原料的预处理与配料要求较高，使得工艺流程变得更为繁琐，很不适于大规模的工业化生产。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术存在的问题，旨在提供一种在得到较高磷石膏的分解率和脱硫率的前提下，工艺简单，反应条件易于控制且充分利用热量，大大降低能耗的用硫磺还原分解磷石膏的新方法。