(19)中华人民共和国国家知识产权局
(12)实用新型专利
(10)授权公告号 (45)授权公告日 (21)申请号 201821205109.9
(22)申请日 2018.07.27
废旧电路板提金技术
(73)专利权人 中国科学院过程工程研究所
地址 100190 北京市海淀区中关村北二街1
号
(72)发明人 杨刚 王云山 包炜军 安学斌
肖炘
(74)专利代理机构 北京品源专利代理有限公司
电热淋浴器
11332
代理人 巩克栋
(51)Int.Cl.
C01B 17/76(2006.01)
C04B 7/38(2006.01)
C04B 7/40(2006.01)
C04B 7/44(2006.01)
C04B 7/42(2006.01)C04B 7/36(2006.01)(ESM)同样的发明创造已同日申请发明专利
(54)实用新型名称一种磷石膏制硫酸联产水泥熟料的系统(57)摘要本实用新型涉及一种磷石膏制硫酸联产水泥熟料的系统，包括通过管路依次连接的酸解装置、第一固液分离装置、多级选洗装置、第二固液分离装置、干燥装置、粉磨装置和热分解装置；其中，第二固液分离装置的入口连接多级选洗装 置的下层浆液出口；热分解装置的气相出口连接二氧化硫制硫酸装置的气相入口，热分解装置的固相出口连接水泥烧成装置的入口。通过酸解装置和多级选洗装置的配合，实现了磷石膏的高效深度净化，提高了水泥等资源化产物的品质；所得洁净磷石膏热分解后提高了钙资源的回收率，且分解产物中易分离得到具有高附加值的活性氧化钙；实现了大幅消纳磷石膏的目的，彻底消除磷石膏带来的巨大环境危害，实现磷石膏的高值 分凝器化利用。权利要求书2页 说明书14页 附图1页CN 208762144 U 2019.04.19
C N 208762144
U
1.一种磷石膏制硫酸联产水泥熟料的系统，其特征在于，所述系统包括通过管路依次连接的酸解装置、第一固液分离装置、多级选洗装置、第二固液分离装置、干燥装置、粉磨装置和热分解装置；
其中，所述第二固液分离装置的入口连接多级选洗装置的下层浆液出口；
所述热分解装置的气相出口连接二氧化硫制硫酸装置的气相入口，所述热分解装置的固相出口连接水泥烧成装置的入口。
2.如权利要求1所述的磷石膏制硫酸联产水泥熟料的系统，其特征在于，所述酸解装置包括酸解器；
所述酸解装置的材质包括搪瓷；
所述酸解装置的热源为蒸汽锅炉；
所述酸解装置与所述第一固液分离装置之间的管路上设有泵。
3.如权利要求1所述的磷石膏制硫酸联产水泥熟料的系统，其特征在于，所述第一固液分离装置包括过滤机；
所述多级选洗装置包括多级串联选洗槽；
所述多级选洗装置的材质包括PPH；所述第一固液分离装置的液相出口连接有稀酸浓缩装置；
所述稀酸浓缩装置包括稀酸蒸发器；
所述稀酸浓缩装置的冷凝水出口连接所述多级选洗装置的洗水入口；
所述第一固液分离装置的固相出口连接所述多级选洗装置的入口；
所述多级选洗装置的下层浆液出口与所述第二固液分离装置的入口之间的管路上设有浆液泵；
所述多级选洗装置的上层浆液出口连接有第三固液分离装置；
所述第三固液分离装置包括硅渣过滤机；
所述第三固液分离装置的液相出口连接所述多级选洗装置的选洗剂入口；
所述第二固液分离装置的液相出口连接所述稀酸浓缩装置的入口；
所述第二固液分离装置与干燥装置之间的管路上设有固体输送装置。
4.如权利要求1所述的磷石膏制硫酸联产水泥熟料的系统，其特征在于，所述干燥装置与粉磨装置集成为干燥粉磨机；
所述干燥装置与粉磨装置的材质各自独立地包括不锈钢；
所述粉磨装置的气相出口连接除尘装置；
所述除尘装置的固相出口与所述粉磨装置的入口连接；
所述除尘装置的气相出口排空。
5.如权利要求1所述的磷石膏制硫酸联产水泥熟料的系统，其特征在于，所述热分解装置包括石膏分解窑；
所述热分解装置的材质包括钢衬耐火材料；
所述粉磨装置与所述热分解装置之间的管路上设有第一预热装置；
所述第一预热装置包括预热器；
所述第一预热装置的气相出口连接二氧化硫制硫酸装置的气相入口；
所述热分解装置的气相出口与所述二氧化硫制硫酸装置的气相入口之间的管路依次
经过所述第一预热装置的气相入口和气相出口。
6.如权利要求1所述的磷石膏制硫酸联产水泥熟料的系统，其特征在于，所述热分解装置的固相出口与所述水泥烧成装置的入口之间的管路上设有混合粉磨装置。
7.如权利要求6所述的磷石膏制硫酸联产水泥熟料的系统，其特征在于，所述混合粉磨装置与所述水泥烧成装置的入口之间的管路上设有第二预热装置；
所述第二预热装置包括预热器；
所述水泥烧成装置包括水泥熟料烧成窑；
所述水泥烧成装置的材质包括钢衬耐火材料。
8.如权利要求7所述的磷石膏制硫酸联产水泥熟料的系统，其特征在于，所述干燥装置的固相出口与所述混合粉磨装置的入口之间设有氧化钙分离装置；所述氧化钙分离装置的固相出口连接活性氧化钙收集装置，另一固相出口连接所述粉磨装置的入口。
果冻蜡烛9.如权利要求8所述的磷石膏制硫酸联产水泥熟料的系统，其特征在于，所述氧化钙分离装置包括粉碎风选机；
所述第二固液分离装置与所述干燥装置之间的管路上设有第一冷却装置；
所述水泥烧成装置的气相出口靠近固相入口且远离燃料；
所述水泥烧成装置的气相出口连接所述第二预热装置的气相入口；
所述水泥烧成装置的固相出口连接水泥熟料冷却装置；
所述水泥熟料冷却装置的气相出口连接所述干燥装置的气相入口。
10.如权利要求1所述的磷石膏制硫酸联产水泥熟料的系统，其特征在于，所述系统包括通过管路依次
连接的酸解器、泵、过滤机、多级串联选洗槽、第二固液分离装置、干燥粉磨机、预热器和石膏分解窑；
其中，所述过滤机的固相出口连接所述多级串联选洗槽的入口；所述过滤机的液相出口连接有稀酸蒸发器；所述稀酸蒸发器的冷凝水出口连接所述多级串联选洗槽的洗水入口；所述多级串联选洗槽的下层浆液出口连接所述第二固液分离装置的入口的管路上设有浆液泵；所述多级串联选洗槽的上层浆液出口连接有硅渣过滤机，所述硅渣过滤机的液相出口连接所述多级串联选洗槽的选洗剂入口；所述第二固液分离装置的液相出口连接所述稀酸蒸发器的入口；所述第二固液分离装置与干燥粉磨机之间的管路上设有输送机；所述干燥粉磨机的气相出口连接除尘器，固相出口与所述预热器的入口连接；所述除尘器的气相出口排空；所述预热器的气相出口连接二氧化硫制硫酸装置的气相入口；所述石膏分解窑的气相出口连接所述预热器的气相入口，所述预热器的气相出口连接所述二氧化硫制硫酸装置的气相入口，所述石膏分解窑的固相出口连接与所述水泥熟料烧成窑的入口之间的管路上设有混合粉磨装置；所述干燥粉磨机的固相出口与所述混合粉磨装置的入口之间设有粉碎风选机，所述粉碎风选机的固相出口连接活性氧化钙收集装置，另一固相出口连接所述粉磨装置的入口。
一种磷石膏制硫酸联产水泥熟料的系统
技术领域
[0001]本实用新型涉及环境保护技术领域，尤其涉及一种磷石膏制硫酸联产水泥熟料的系统。
背景技术
[0002]磷石膏是湿法磷酸生产过程中产生的工业废渣。每生产1吨磷肥产品(以P2O5计)，一般产生5吨左右的磷石膏。磷石膏的主要成分是二水硫酸钙或半水硫酸钙。磷石膏所含杂质为少量石英、未分解的磷灰石、水溶性P2O5、不溶性P2O5、共晶P2O5、氟化物及氟、铝、镁的磷酸盐和硫酸盐等。磷石膏中杂质的存在导致其使用受到严重限制，堆存又造成巨大环境危害。
[0003]目前，磷石膏利用其一是生产建材制品，包括水泥缓(调)凝剂、建筑石膏粉、纸面石膏板、纤维石膏板、矿坑填充剂和道路路基材料等，由此实现硫资源的循环利用。由于磷石膏中可溶性磷、氟及其它杂质对磷石膏建材制品性能产生不利影响，如石膏凝结时间延长、硬化体强度降低、晶体结构疏松等，而且磷石膏产品附加值低，难以长途运输等，导致磷石膏难以直接在建材行业大规模利用。
[0004]磷石膏更有前景的用途是进行高温分解，制备硫酸联产水泥。因国内的硫资源比较短缺，随着湿法磷酸的发展，又必须耗用大量的硫酸，在此情况下，将磷石膏制备硫酸并联产水泥无疑是一条既可弥补硫资源不足，又能解决磷石膏出路，使资源得到综合利用的有效途径。现有的磷石膏分解制备硫酸和水泥的工艺是将磷石膏作烘干处理、再添加焦炭、辅助原料等，经高温锻烧成熟料和SO2气体，熟料经处理后掺入高炉矿渣、石膏，一同磨粉制成水泥，SO2气体用于生产硫酸。由于磷石膏中
含有的磷、硅、铁、铝、镁，氟以及其他杂质会在磷石膏分解过程形成低温熔体，导致设备操作弹性小，操作难以控制等；运行过程中，需要配料极其准确的同时，原料成分及燃料成分也要极其稳定，稍有不慎，就会导致回转窑煅烧过程中磷石膏分解段和水泥烧成段发生交叉，发生结圈、结球等，使得回转窑无法正常操作，水泥产品质量不合格；此外，由于回转窑煅烧强度低，设备体积大，热损失比例高，使得设备吨产品用电量高，用煤量高，加之设备折旧等费用偏高，直接导致吨产品成本偏高，磷石膏分解技术在行业无法推广制硫酸。磷化工行业中的鲁北化工集团虽然实现了磷石膏制硫酸联产水泥的工业化，但由于上述原因，也未能实现大规模推广与应用。
[0005]刘路珍等通过水洗和筛分工艺相结合，确定了磷石膏杂质预处理的最佳工艺条件：原磷石膏预处理的最佳脱水温度为170℃，脱水时间为2h；水洗筛选最佳的脱水温度150℃，时间为2h。采用此工艺制得相应磷建筑石膏可以使胶结材料性能提高。(“磷石膏预处理及制备建筑石膏的研究[J].非金属矿，2014，37(3):30-32.”)。曾明等利用高温炉对磷石膏煅烧，除去有机磷和无机磷杂质。在石膏粉厚度为10～20mm，在550℃下加热1h。实验结果表明水溶性磷去除率为81.94％(“磷石膏不同预处理方法的效果比较[J].建材世界，2011，32 (2):18-21.”)。但是，物理方法分离杂质区别于化学方法是无需加入反应试剂，但是除杂工艺较复杂，相对的投入也比较大，并且能耗比较高，水洗是最有效的除杂方式，但有些地区
水资源比较缺乏，污水中还含有大量的有机物，可溶磷等，容易污染河流造成二次污染。筛分方法虽
然去除效果较好，但是局限性比较大，主要由杂质颗粒的大小决定。热处理技术能够除去大部分共晶磷，主要以快烧法为主。这种方法的特点是对环境污染较小，由于共晶磷在高温下才可除去，所以属于高耗能工艺，并且它的处理量比较小，不能满足使用需求。因此，目前大多只能生产水泥熟料，不仅经济性下降，而且存在前述问题，因而难以实现磷石膏大规模综合利用。
[0006]因此，本领域期望一种磷石膏制硫酸联产水泥熟料的方法，实现磷石膏的高效深度净化，提高了水泥等资源化产物的品质，实现大幅消纳磷石膏的工业目的，彻底消除磷石膏带来的巨大环境危害，实现磷石膏的高效清洁分解与高值化利用。
实用新型内容
[0007]鉴于现有技术中存在的磷石膏回收利用的经济性差的问题，本实用新型的目的之一在于提供一种磷石膏制硫酸联产水泥熟料的系统，实现磷石膏的高效深度净化，提高水泥等资源化产物的品质，实现大幅消纳磷石膏的工业目的，彻底消除磷石膏带来的巨大环境危害，实现磷石膏的高效清洁分解与高值化利用。
智能控制模块[0008]为达此目的，本实用新型采用如下技术方案：
[0009]本实用新型提供一种磷石膏制硫酸联产水泥熟料的系统，所述系统包括通过管路依次连接的酸
解装置、第一固液分离装置、多级选洗装置、第二固液分离装置、干燥装置、粉磨装置和热分解装置；
[0010]其中，所述第二固液分离装置的入口连接多级选洗装置的下层浆液出口；[0011]所述热分解装置的气相出口连接二氧化硫制硫酸装置的气相入口，所述热分解装置的固相出口连接水泥烧成装置的入口。
[0012]本实用新型所述系统典型的工作流程主要包括：将酸解装置里的磷石膏中加酸，进行酸解，酸解的作用是将磷石膏中部分可溶性磷、共晶磷和部分氧化铝、氧化铁、氧化镁等溶解，所得固液混合物经管路输入第一固液分离装置进行第一次固液分离，得到的固相为酸解后的磷石膏，经管路输入多级选洗装置，加水化浆，再加入选洗剂多级选洗后，下层浆液从下层浆液出口输出经管路进入第二固液分离装置进行第二次固液分离，所得固相进入干燥装置进行干燥后得到洁净磷石膏；所得的洁净磷石膏输入粉磨装置与碳材料混合并磨成粉料，粉料输入热分解装置中进行还原分解，得到热分解气体和固体物料；热分解气体主要成分是二氧化硫，进入二氧化硫制硫酸装置进行氧化和吸收后制得硫酸；固体物料输入水泥烧成装置与辅料和碳材料混合，得到的混合料进行水泥烧成，得到水泥熟料。[0013]磷石膏中杂质的存在虽可降低石膏分解温度，但由于硅、铝、铁、镁、磷，氟等杂质均可以与氧化钙形成各种钙熔体，不仅包裹硫酸钙，使其难以分解彻底，降低分解率，更显著的是大幅降低有效氧化钙的含量，难以获得合格的活性氧化钙产品。因此，目前大多只能生产水泥熟料，不仅经济性
下降，而且存在前述问题，因而难以实现磷石膏大规模综合利用。
家居智能系统
[0014]本实用新型目的是为解决上述问题，提供一种磷石膏分解制硫酸联产活性氧化钙和水泥熟料的方法与系统，其中磷石膏经过酸解和选洗净化深度脱除硅、铝、铁、镁、磷和氟等杂质，然后与碳材料混配后煅烧分解，气相得到高温二氧化硫气体，固相与碳材料及辅料
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