[发明专利]一种磷石膏分段制备硫酸和矿渣棉纤维的方法及其装置

权利要求书

1.一种磷石膏分段制备硫酸和矿渣棉纤维的方法，其特征在于：包括两段法或三段法；其中，两段法包含以下步骤：

S1-1.原料磷石膏和煤焦，采用粉状原料，无需压制成型，直接送入流化床；

S1-2.物料在流化床中，独立进行磷石膏还原；

S1-3.根据矿渣棉纤维制备所需的MK、PH率值要求，在流化床的粉状热出料中，补充所需的、经过预热的含有硅、铝、镁成分的粉状原料；

S1-4.上述热态的粉状物料混合物，直接进入焙烧分解炉，进行焙烧分解和熔融；

S1-5.焙烧分解得到的高浓度S0₂烟气，经过配入干燥空气，将气浓控制在8.5-.12.0％，同时控制氧硫比，送到硫酸装置制硫酸；焙烧分解炉液态排出的熔融炉渣，通过喷吹或离心工艺，直接制备得到矿渣棉纤维产品；

三段法包含以下步骤：

S2-1.原料磷石膏和煤焦，采用粉状原料，无需压制成型，直接送入流化床；

S2-2.物料在流化床中，独立进行磷石膏还原；

S2-3.流化床的粉状热出料直接进入第二段焙烧分解炉，进行焙烧分解，得到的高浓度S0₂烟气，经过配入干燥空气，将气浓控制在8.5-12.0％，同时控制氧硫比，送到硫酸装置制硫酸；

S2-4.根据矿渣棉纤维制备所需的MK、PH率值要求，在焙烧分解炉的粉状热出料中，补充所需的、经过预热的含有硅、铝、镁成分的粉状原料；

S2-5.上述热态的粉状物料混合物，直接进入熔融炉，进行熔融，液态排出的熔融炉渣，通过喷吹或离心工艺，直接制备得到矿渣棉纤维产品；

所述煤焦中的C与原料磷石膏中S的摩尔比为0.8～1.2：1；将煤焦和原料磷石膏粉碎混合均匀，送入流化床快速还原，在温度750～850℃条件下，反应时间5.0～10.0min；所述二段法中经过预热的含有硅、铝、镁成分的粉状原料预热温度为600～700℃，三段法中经过预热的含有硅、铝、镁成分的粉状原料预热温度为1100～1200℃；加入经过预热的含有硅、铝、镁成分的粉状原料的物料体系酸度系数Mk为1.1～1.4，pH值为4～5；所述焙烧分解温度控制在1100～1350℃，时间5.0～15.0min，磷石膏中硫的分解逸出率为95-98％；所述熔融温度为1350～1550℃，熔融时间20.0～90.0min，生成的熔融炉渣粘度为1～3Pa·s。

2.根据权利要求1所述的一种磷石膏分段制备硫酸和矿渣棉纤维的方法，其特征在于：所述煤焦为C还原剂，选自褐煤、无烟煤、焦炭、焦丁、白煤中的一种或几种。

3.根据权利要求1所述的一种磷石膏分段制备硫酸和矿渣棉纤维的方法，其特征在于：所述的含硅成分的粉状原料选自硅石粉、粉煤灰、焦灰、高炉渣、钾长石中的一种或几种。

4.根据权利要求1所述的一种磷石膏分段制备硫酸和矿渣棉纤维的方法，其特征在于：所述的含铝成分的粉状原料选自粉煤灰、焦灰、高炉渣中的一种或几种。

5.根据权利要求1所述的一种磷石膏分段制备硫酸和矿渣棉纤维的方法，其特征在于：所述的含镁成分的粉状原料选自硼镁矿、轻烧镁或高炉渣中的一种或两种。

6.根据权利要求1所述的一种磷石膏分段制备硫酸和矿渣棉纤维的方法，其特征在于：所述两段法的生产装置包括依次连接的循环流化床(1)、混合装置(2)、高温反应炉(3)和高速离心机(4)，混合装置(2)连接有预热装置(5)；循环流化床(1)排出的尾气出口依次连接有第一除尘装置(6)、燃烧装置(7)、尾气洗涤系统(12)，高温反应炉(3)的出口含有高浓度SO₂的烟气，并依次与第二除尘装置(8)、余热回收装置(9)和制硫酸装置(10)连接，制硫酸装置(10)出口尾气与尾气洗涤系统(12)连接。

7.根据权利要求1所述的一种磷石膏分段制备硫酸和矿渣棉纤维的方法，其特征在于：所述三段法的生产装置包括依次连接的循环流化床(1)、鼓泡流化床(11)、混合装置(2)、高温反应炉(3)和高速离心机(4)，混合装置(2)连接有预热装置(5)；循环流化床(1)排出的尾气出口依次连接有第一除尘装置(6)、燃烧装置(7)、尾气净化洗涤系统(12)，鼓泡流化床(11)的出口含有高浓度SO₂的烟气，且依次与第二除尘装置(8)、余热回收装置(9)和制硫酸装置(10)连接，制硫酸装置(10)出口尾气与尾气洗涤净化系统(12)连接。