[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

说明书

本发明公开了一种磷石膏分段制备硫酸和矿渣棉纤维的方法及其装置，涉及磷石膏分段制备硫酸及其烧渣高值化利用技术领域。将磷石膏通过循环流化床还原为硫化钙和硫酸钙的混合物，然后再与经预热后的硅、铝、镁的粉状化合物物料混合后送入高温反应炉焙烧熔融，或者先送入鼓泡流化床焙烧分解，再与经预热后的硅、铝、镁的粉状化合物物料混合后送入高温反应炉熔融，熔融炉渣经喷吹或离心工艺，可制备出附加值高的矿渣棉纤维产品。焙烧过程中制得高浓度SOsubgt;2/subgt;烟气，送去制备硫酸。物料以粉状直接进入反应，通过分段法，使得各段反应更加完全，使制得的SOsubgt;2/subgt;烟气浓度更高，得到的矿渣棉纤维更细、质量更好，实现磷石膏烧渣的高附加值利用。

技术领域

本发明涉及磷石膏分段制备硫酸及其烧渣高值化利用技术领域，具体涉及一种磷石膏分段制备硫酸和矿渣棉纤维的方法及其装置。

背景技术

磷石膏是湿法生产磷酸的工业副产品，每生产1t磷酸产生4.5t～5.5t的磷石膏。磷石膏的主要成分为CaSO₄·2H₂O，并含有较的SiO₂和少量MgO、Al₂O₃、Fe₂O₃、P₂O₅、氟化物、有机质等杂质。中国目前磷石膏存量高达约7.5亿吨，每年新增9000万吨左右，综合利用处置率不足40％。巨量磷石膏在专门的渣库集中堆存，带来了环保和安全风险，国家已不允许新建磷石膏渣库，国家和各级地方政府相关部门出台了一系列政策文件，对工业固废，尤其针对磷石膏综合利用率提出了越来越高的要求，达不到利用率要求的企业面临关停风险；另一方面，又出台一系列政策文件，鼓励和强化大宗固废和磷石膏综合利用。因此，磷石膏综合利用问题，已成为制约我国湿法磷酸和高浓度磷复肥行业可持续健康发展而亟需解决的重大问题。

目前，国内湿法磷酸、磷复肥行业副产磷石膏仍以渣库堆存为主，其综合利用率、尤其是资源化利用率仍处于较低水平，主要利用途径尚处于加工低端产品的初级阶段，如制备水泥缓凝剂，改性后用于矿井充填，加工建筑石膏等建材(各种粉材和型材)。在磷石膏制酸方面，与主流方法硫磺制酸法相比，生产成本高，而大量烧渣只能用作水泥熟料或混合材等低端产品，且质量波动大，附加价值低，缺乏经济性和竞争力，因此难以大规模应用推广。除个别装置因兼顾处理工业废物得以维持生产之外，其它磷石膏制酸联产水泥装置均先后停产。

矿渣棉纤维属于无机硅酸盐纤维，是一种以熔融炉渣为主要原料，通过离心/喷吹方法制取的一种棉丝状矿物纤维，是一种高附加值产品。矿渣棉的市场售价约2200元/t以上，部分冶金、化工、电力等耐高温矿渣棉隔热板制品的售价在10000元/t以上。目前，国内主要利用高温炼铁的高炉渣、黄磷渣等固体熔渣，通过对炉渣调质、均化(保温)、离心成纤的方法生产矿渣棉。

专利CN102530886B公开了一种磷石膏制备硫酸和水泥的方法，是通过在磷石膏中添加沙土、焦炭、石灰、粗盐和亚铁盐混合，加入回转窑进行煅烧，分解得到的SO₂的烟气用于制硫酸，烧渣用作水泥熟料。

磷石膏制酸联产水泥，是在湿法磷酸和磷复肥行业自身内实现磷石膏大量消化利用的重要途径，但由于装置投资大，占地大，熟料质量波动大，生产成本高，经济性差等原因，难以推广应用，已成为亟待解决的重大问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种磷石膏分段制备硫酸和矿渣棉纤维的方法及其装置，解决现有磷石膏资源化利用率低的问题。该发明将磷石膏经流化床快速还原为硫化钙与硫酸钙的混合物，进行计算和配料优化，补充加入含硅、铝、镁等的原料，再通过焙烧分解和熔融过程，焙烧将磷石膏所含硫分解生成高浓度SO₂烟气，用于制硫酸；熔融炉渣通过喷吹或离心工艺，可直接制备出附加价值高的矿渣棉纤维产品。

为解决上述的技术问题，本发明采用以下技术方案：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：