石膏制酸培训教材

《石膏制酸培训教材》由会员分享，可在线阅读，更多相关《石膏制酸培训教材（55页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、石膏制酸培训教材编辑：王振俭石膏制酸的意义石膏制酸的发展 磷石膏制酸的意义 磷石膏制酸的必要性石膏制酸的发展一、国外石膏制酸、水泥工业的概况1916年德国拜耳工厂实验成功并建成一 个日产40吨的石膏制酸和水泥厂。先后在德国、英国、波兰、奥地利、印 度、南非、巴基斯坦建成石膏制酸联产水泥项 目磷石膏1970年在德国投入工业化生产。二、我国的石膏制酸、水泥的工业 概况1、我国的石膏制酸、水泥工艺起步不算太晚。 早在1954年重工业部化工局设计处派人到波兰考 察石膏制酸技术。1964年和1965年下达了利用 天然石膏和磷石膏制硫酸和水泥的中间试验任务， 先后参加400余人，实验先后在苏州光华水泥厂、

2、 建材研究院琉璃河中间试验厂进行，历时一年半完 成了中试任务。 化工部、建材部于1966年9月在北京联合召开鉴 定发布会。2、七十年代又在天津、济南先后建成以天 然石膏为原料制酸和水泥的装置；但均以 失败告终。分析失败的原因：a.制酸装置与水泥回 转窑不配套；b.回转窑操作技术掌握不熟练， 与硫酸系统接龙后，窑内气氛失控；还原气 氛、氧化气氛，出现造成大量升华硫堵塞净 化装置；使窑内物料氧化，出现低熔物，造 成窑内恶化，破坏了大窑的操作工艺，使生 产无法进行；c.设计不合理。3、1983年由山东的无棣县硫酸厂、济南裕 兴化工厂、山东化学研究所共同完成年产 7000吨盐石膏制硫酸联产水泥工业试验

3、。 1983年11月有山东省石化厅主持盐石膏制硫 酸和水泥技术鉴定会。1984年国家科委安排 云南磷肥厂副产磷石膏制硫酸和水泥的实验 任务；由无棣硫酸厂、云南建材设计院、云 南磷肥厂共同完成了磷石膏制硫酸联产水泥 的实验；1985年6月山东省石化厅主持召开了 枣庄天然石膏制硫酸联产水泥技术鉴定会。T4、1988年，经国家计委和化工部批准，在 鲁北化工总厂建设了第一套年产4万吨磷石 膏制酸联产6万吨水泥项目,1990年11月投产, 91年4月进行了一个月的长周期考评和72小时 的考核,并通过国家化工部的考核验收。到 96年此套装置已达到年产7万吨硫酸10万吨 水泥的产量。5、“八五”期间，经国家

4、计委和化工部批准 了什邡、银山、遵化、沈阳和我厂五家单位 上了石膏制酸联产水泥的扩大试点项目，但 由于各企业的技术力量不同和市场的原因， 先后停车转产；我厂当时是仅次于鲁北，是 这五家开的最好的一家，但也因市场的原因 于2001年被迫停下来；银山一直开到2006年， 将本厂的磷石膏全部用了才停下来；遵化 06年10月开车到07年7月份，因企业搬迁停车。磷石膏综合利用的重大意义一、消除污染磷复肥生产中产生大量的磷石膏废渣，对 环境造成严重的污染。征用大量的耕地，污染 地下水。 磷石膏制酸联产水泥化害为利，化废为宝， 意义重大。二、资源得到充分的利用 我国硫资源并不丰富，磷石膏制硫酸 联产水泥，可

5、以将硫元素循环利用。 废渣造水泥，使系统形成一个闭环循 环，保护了环境，利用了资源，可以说 磷石膏制酸联产水泥，是一个利国利民 的环保项目。三、对磷石膏质量的要求 磷石膏的主要化学成分：Sio2 Cao SO3 Fe2o3 Al2o3 P2 O5 Mgo 磷石膏制酸对石膏中的化学成分要求是十 分严格的，尤其P2 O5 含量不得大于一， 因为磷的增加会造成熟料低温烧成，液相增 加使生料达不到分解温度，造成窑内恶化， 硫酸系统难以平衡，熟料不合格。磷石膏中的SO3含量 磷石膏中的SO3含量取决于磷矿的品位 ，只要磷矿含P2 O5 不小于28，磷石 膏中的SO3含量不会低于40，磷石膏 中SO3含量

6、是保证水泥生产所需的CaO可 制得高标好的水泥，又可获得高SO2气浓 的窑气，对窑气制酸带来很多好处。及提 高了硫酸产量，又对转化工序的热工平衡 十分有利。磷石膏中P2 O5的含量 磷石膏中的P2 O5含量在1.5-2.0范围内对石 膏分解没有影响，对水泥熟料的质量影响不大， 因为磷石膏在800煅烧过程中大部分P2 O5转 化成非溶性和非枸溶性。 随着熟料中P2 O5含量的增加，其C3S含量降低 ，而C2S含量增高，所以P2 O5含量在高的范围是 对水泥强度不利。熟料中含量在1以下时不影响 早强，能提高28天强度；1.5时只影响早期强 度，大于2.0时，影响水泥的早期和最终强度。窑内SO2对硫

7、酸系统的影响 当回转窑热耗为7542KJ/kg熟料时，生料 中SO3含量每改变1，窑气SO2气浓改变 0.37，窑气SO2浓度每改变1，硫酸装 置的建设投资约改变10。石膏中的含量对 制酸系统建设投资具有明显的影响。石膏法生产所得的硅酸盐水泥熟料的主要 氧化物的含量波动范围：CaO62-68%, Sio2 20-24%, Al2o3 3-6%, Fe2o3 2-4%. （一）Cao Cao是水泥熟料中的主要成分，它的作用是 与酸性氧化物化合生产3 Cao . Sio2 、 2Cao . Sio2 、 4Cao . Al2o3 .Fe2o3 、 3Cao . Al2o3 、分别 简写为（C3S、

8、 C2S 、 C4AF、 C3A ）等水硬 性矿物，其中C3S与Cao作用生成的。 Cao含 量高，水泥强度就高，水泥硬化过程也快，但 Cao过高，则其中有一部分不能完全化合，以 fCao形式存在。这种经高温煅烧的fCao是水泥 安定性不良的主要因素，因而Cao含量必须适当 。 （二） Sio2 Sio2也是水泥熟料的主要成分之一，它能与氧化 钙生成具有水硬性的硅酸钙，因此，在水泥熟料中 Sio2要保证有一定的量。 当Sio2含量一定时， Sio2含量过高则生成的C2S也多，会影响水泥的质 量。水泥熟料随Sio2含量的增加，凝结硬化变慢， 早强不高。担后期强度较高。抗水性特别是抗硫酸 盐性提高

9、。 Sio2的含量不仅影响水泥的性能，同时对水泥熟 料的煅烧也有影响。 Sio2含量不当，或者使熟料 煅烧出现过量液相而结块，影响操作；或者煅烧时 液相太少，使煅烧困难，熟料也宜粉化。 （三）Al2o3 它与主要成分Cao 、 Fe2o3化合生成C3A 与C4AF 当氧化铝含量增加时，水泥凝结及硬 化速度变快，使水泥的后期强度缓慢，并且降 低水泥的抗硫酸盐性能。 Al2o3含量过高的熟料及由熟料制成的水泥， 水化时放热量大，放热速度也快。 Al2o3与Fe2o3是熟料烧成过程中产生液相的 主要氧化物， Al2o3含量过高，液相粘度大， 不利于熟料烧成。 （四） Fe2o3 它与主要成分Cao

10、、 Al2o3形成铁铝酸钙矿物 。增加熟料中Fe2o3的含量，能降低水泥的煅 烧温度，但水泥的凝结过程和硬化过程变慢 ，硬化过程在相当长的时间内仍一直在进行 ，含氧化铁高的水泥比氧化铝高的水泥抗硫 酸盐性能好，含氧化铁高的熟料液相比含氧 化铝高的液相小，在煅烧过程中有利于熟料 的形成；但过高会造成液相量过多，液相增 加迅速，使物料易结成大块而影响操作。 （五）MgO 在熟料中含量的MgO ，有降低熟料熔融温 度的作用，但不能超过5，过高会造成水泥 安定性不良。 （六）R2O不能超过1 水泥熟料中R2O、 Fe2o3、 CaSo4 其熔点 为1100，大大降低了液相开始出现的温度，产 生液相的交

11、替熔融和凝固，造成窑内结圈，CaSo4 不能充分分解和熟料质量不良等结果。水泥熟料中 含碱亦使水泥凝结时间不正常，使水泥强度降低。 （七）So3 水泥熟料中So3的由煤和生料引入，水泥 中So3有石膏或熟料引入，为调节水泥凝结 时间所必需，过多则造成水泥安定性不良， 而使水泥构建遭到破坏，这是由于当水泥硬 化后，它与含水铝酸钙生成硫铝酸 钙，体积增大，产生内部应力的缘故。 （八）烧失量 水泥熟料作全分析时总有一定的烧失 量，它是由于煅烧不完全或局部还原 气氛等原因所造成的。 原料与燃料 石膏法生产水泥的主要原料是石膏或磷石膏 和还原剂焦炭。为了达到水泥的品质要求，还需 根据主要原料成分、补充其

12、缺少的成分，掺加相 应校正原料 。当使用煤作燃料时，煤灰分大部分或全部掺 入水泥熟料中亦成为熟料的组分。在确定配料方 案时，都要对使用的这些原料、燃料进行细微的 分析，根据主要原料的成分选择适合的辅助材料 。磷石膏生料配料中原料、燃料的有关问题：磷石膏是湿法磷酸生产中的副产品，主 要成分为硫酸钙CaSo4 . 2H2O纯净的 二水流酸钙是单斜晶系的白色粉末，工 业磷石膏中由于含有许多杂质而成灰白 色，磷石膏能溶于酸、铵盐、甘油，微 溶于水，不溶于乙醇，128 是失水生 成半水石膏（ CaSo4 . 12H2O ） ，160 时失去2H2O 而成为无水石膏 。1.磷石膏工业生产的副产品2.对磷石

13、膏质量的要求 石膏法制硫酸联产水泥的技术特点是希 望能产生含So2浓度高的窑气，当So2浓度 太低时，硫酸系统难以保持自身的热平衡 和水平衡。而硫是石膏带入的，根据理论 计算和生产实践，石膏中的So340时 （二水基），与其他辅助材料配合的半水 石膏生料中So3的才能40 ，按现在的 生产工艺能产生7-9 So2浓度窑气。硫 酸产量低、生产不经济。对磷石膏质量的要求 另外，水泥的主要成分为CaO，石膏法生产CaO 主要来 自于磷石膏中，So3含量高， CaO也高，可以生产出优 质的水泥熟料。当石膏中CaSo4含量低时， CaO的含量 也低，但不能用掺加石灰质原料来增加CaO ，否则也使 So3

14、含量减少。此外，磷石膏中还含有一定量的酸不溶物 ，使磷石膏中含有Sio2 ，在添加辅助材料时。如粘土也 带入一部分Sio2 。在百分比含量中， Sio2增加， CaO 、 So3相对降低为便于选择辅助材料，所以也要求磷石 膏中Sio2 、或者磷矿石中的酸不溶物在一定范围内，磷 石膏中的其他成分如P2 O5 、F、R2 O（ K2 O、 Na2 O）,对于水泥熟料的质量和烧成，都有一定的影响 。贵州、云南矿对石膏制酸的操作和各项指标的控制比较 好，湖北矿的R2 O比较高，对窑内操作和熟料质量有影 响。四川的什邡矿由于R2O较高。回转窑的操作困难， 不适合石膏制酸的生产。焦炭及质量的要求 焦炭中的

15、碳做为还原剂，与CaSO4发生反应 ，生成CaO 和SO2 。焦炭中的碳含量愈高， 其掺加量越少，但焦炭的价格高，所以焦炭中 的碳含量60，就可以满足要求。焦炭中的 挥发份也是一个重要的指标，一般含量要求 5 ，否则在生料煅烧时，挥发份产生大量的 碳氢化合物，使硫酸的设备增加腐蚀。为降低 成本也可以使用优质的无烟煤。 烧成用煤在回转窑上都采用烟煤。煤质的要求 与一般的水泥厂要高。碳酸钙水泥煤的要求：灰 分：22、挥发份：28、热值： 21000KJ/kg。而石膏制酸的要求：灰分：22 、挥发份：25、热值：25000KJ/kg ， 因为石膏的分解烧成消耗比碳酸钙热耗高，实物 煤耗高，灰分掺入到

16、熟料的量也大，如果煤质差 ，灰分就大，使生料中的SO3相对降低，并且因 灰分中的Al2O3 、 Fe2O3增加，会影响水泥熟料的 烧成和CaSO4的分解。煤及质量要求 当上述原燃料成分一定时，其配合料的成分 ，往往达不到生产熟料的成分的要求，因此需 要添加一部分校正原料，以补充所缺的成分。 常用的校正原料有粘土、矾土、砂岩、铁粉等 。需要进行反复的计算和配料才能确定。有些 粘土质原料有一些有害的杂质 R2 O 、Mno等，在选择时 必须充分考虑。 校正原料及其要求 石膏配料上灵活性小，它受磷石膏成分的制约，不能 过多的掺加其他原料，为了保证水泥熟料的质量，在确 定熟料矿物组成的时候（熟料率值），要求原料