制硫酸联产水泥可行性研究报告(技(编辑修改稿)

制硫酸联产水泥可行性研究报告(技(编辑修改稿)内容摘要：

目定价为 1500 元 /吨（浓度 98%H2SO4）。 当地旋窑 水泥市场销售价格为 300～ 320 元 /吨，本项目生产425 粉煤灰 硅酸盐水泥预计价格为 300 元 /吨。 湖南湘福新型建材有限公司 10 104t/a 硬石膏制硫酸联产 15 104t/a 水泥项目 南京金陵石化工程有限责任公司 南京市锁金村 68 号 19 第三章 产品方案及生产规模 产品方案 本装置生产 %或 98% H2SO4，产品符合 GB/T534— 20xx标准。 生产粉煤灰硅酸盐水泥 ，产品质量符合 GB175— 20xx 标准。 . 生产规模 年产硫酸 10 104 t(以 100%H2SO4计，公称能力 )。 年产粉煤灰硅酸盐水泥 15 104 t (公称能力 ) 湖南湘福新型建材有限公司 10 104t/a 硬石膏制硫酸联产 15 104t/a 水泥项目 南京金陵石化工程有限责任公司 南京市锁金村 68 号 20 第四章 工艺技术方案 国内、国 外石膏制硫酸工业发展的概况 第一次世界大战期间，德国硫酸生产所需的硫铁矿来源中断，不能再从西班牙进口，于是转向利用国内丰富的天然石膏资源生产硫酸。 1916 年建成了一套日产 40吨硫酸联产 40吨水泥的工业试验装置，经过三年的探索于 1918年转入正常生产。 在此基础上，先后在德国、波兰、奥地利和法国等地建设了 20 多套石膏制硫酸联产水泥的大型装置。 到 70 年代由于湿法磷酸工业的不断发展，为处理磷石膏奥地利、英国、德国转向用磷石膏生产硫酸及水泥。 生产工艺有典型的穆勒 库内工艺（即干法中空回转窑煅烧工艺）及林茨 克鲁伯工 艺（即带预热器回转窑煅烧工艺），最大单系列规模 350t/d 硫酸。 详见世界石膏制硫酸及水泥生产情况一览表。 我国早在六十年代就进行了石膏制硫酸联产水泥的开发研究，由建材部和化工部共同组织，利用太原天然石膏和昆阳矿付产磷石膏，在φ 20m回转窑进行了煅烧试验 ,历经一年半 ,基本上解决了原料选择、石膏脱水、生料配制、生料煅烧、窑气净化等技术问题 ,得到的水泥熟料标号在 425 以上 ,窑气中的 SO2浓度可达到 8%。 在此基础上化工部安排在云南磷肥厂建利用磷石膏生产 10 万吨硫酸联产 10 万吨水泥装置。 八十年代末山东省无棣硫 酸厂（现鲁北化工厂）在化工部和山东省化工厅支持下进行了盐石膏、磷石膏和天然二水石膏的工业试验，通过了有关部门的鉴定。 山东省决定在枣庄峄城磷肥厂建利用天然二水石膏生产 2 万吨硫酸联产 3 万吨水泥装置（简称 23工程），化工部决定在鲁北化工厂建 3 万吨磷铵利用磷石膏制 4 万吨硫酸联产湖南湘福新型建材有限公司 10 104t/a 硬石膏制硫酸联产 15 104t/a 水泥项目 南京金陵石化工程有限责任公司 南京市锁金村 68 号 21 6 万吨水泥示范装置（简称 346 工程）。 346 工程建成后生产正常，取得了显著的经济效益和良好的环境效益社会效益，于 1992 年通过了化工部验收，并决定在优秀的磷肥企业中进行扩大试点， 1992 年至 1996 年先后在四川省什仿化肥总厂、银山磷 肥厂、山东省鲁西化工总厂、莱西磷肥厂、沈阳化工总厂和河北省遵化化肥厂建成了六套 346 装置，至今十多年来鲁北、银山、莱西、遵化的装置仍正常生产，莱西磷肥厂（现青岛东方化工总厂）46 装置能力目前已达到 万吨硫酸 万吨水泥，其余厂（包栝云南磷肥厂）由于市场原因已停产或转产。 枣庄 23 装置于 1991 年建成投产， 1995年生产水泥熟料 万吨、硫酸 万吨 ,取得了较好的经济效益，后来由于外购石膏价格高硫酸销售不畅，企业负担过重而于 1998 年停产，连续生产六年多为天然石膏制硫酸积累了一定的经验和教训。 “八五”期间国家计委和化工部组织了磷石膏窑外分解技术的科技攻关，由鲁北化工总厂、南京化工学院和山东省建材工业设计研究院联合承担，在完成理论研究、模型试验的基础上，鲁北化工总厂自行完成了年产 20 万吨硫酸联产 30 万吨水泥工业装置的建设，并且通过了国家验收。 但是这套装置并未推广。 应该说国内石膏制硫酸联产水泥的技术已经超过了国外的水平，根据我国国情仍然具有十分现实的使用价值。 湖南湘福新型建材有限公司 10 104t/a 硬石膏制硫酸联产 15 104t/a 水泥项目 南京金陵石化工程有限责任公司 南京市锁金村 68 号 22 世界石膏制硫酸及水泥生产情况一览表： 序号 国 别 主要原料 硫酸生产能力 回转窑台数规格 备 注 1 西 德 无水石膏 104/a 1￠ 50m 1918年投产 2 东 德 无水石膏 104/a 4￠ 70m 1938年投产 3 东 德 无水石膏 104/a 4￠ 80m 1959年投产 4 英 国 无水石膏 104/a 120m 1926年投产 5 英 国 无水石膏 104/a 5 ￠ 70m 1952年投产 6 英 国 无水石膏 104/a 2 ￠ 110m 1953年投产 7 法 国 二水石膏 104/a 1 ￠ 60m 1938年投产 8 波 兰 无水二水 104/a 2 ￠ 1951年投产 9 奥 地 利 无水石膏 或磷石膏 104/a 1 ￠ 1954年投产 10 印 度 无水石膏 104/a 1953年投产 11 巴基斯坦 无水石膏 104/a 1954年投产 12 南 非 无水石膏 或磷石膏 350t/d 1￠ 带立筒预热器 1972年投产 . 石膏制硫酸联产水泥对原料的质量要求 主要原料 硬石膏 用磷石膏生产由于其含有 P2O F等有害杂质对 CaSO4的分解和熟料的烧成都有一定的影响，严重时会使 CaSO4的分解率降低，窑气中 SO2浓度不达标 ,硫酸装置不能正常生产 ,因此对磷石膏的质量有严格的要求。 天然石膏没有有害杂质，应用就简单的多，而硬石膏比二水石膏还省去了脱去 15～ 18%的结晶水的工艺环节，所以硬石膏是最好的原料。 国外一些工厂生产用石膏的 质量情况如下表： 湖南湘福新型建材有限公司 10 104t/a 硬石膏制硫酸联产 15 104t/a 水泥项目 南京金陵石化工程有限责任公司 南京市锁金村 68 号 23 工 厂 名 称 CaSO4% SO3% MgO% 德国 woifen ～ ～ ～ 波兰 wizob技术要求 ≥ ≥ 实际成分 英国 whitehaven 88～ 95 ～ 奥地利 Linz 根据山东枣庄 23 项目生产经验 ,石膏中的 SO3＞ 50%、 MgO＜ %就可满足生产要求 ,当然 SO3含量越高越有利于生产 ,对硫酸装置的配套更经济。 本项目的控制指 标为： SO3 ＞ 50% CaSO4 ＞ 85% MgO＜ % 根据湖南省地质矿产勘查开发局四 0 三队地堪院提交的《湖南省临澧县合口矿区石膏矿详细普查地质报告》，本矿的苍蒲矿段第Ⅱ矿层矿层的厚度39～ ，一般为 40m 左右，硬石膏的储量为 万吨，矿石质量好，石膏 +硬石膏平均品位 ～ %，单样含量最大 %， MgO 含量平均为 %,Na2O %,K2O %,矿界西段下部Ⅱ矿层的矿厚与矿质优于东段。 综合分析本矿的硬石 膏品位符合本项目的要求。 还原剂 焦碳 焦碳作为 CaSO4的还原剂要求固定炭的含量＞ 80%，挥发分＜ 5%。 为了降低生产费用减少生产工序，可选用比较纯的焦碳末。 为降低生产费用也可使用固定炭含量高挥发分小的无烟煤。 其他辅助原料 湖南湘福新型建材有限公司 10 104t/a 硬石膏制硫酸联产 15 104t/a 水泥项目 南京金陵石化工程有限责任公司 南京市锁金村 68 号 24 与一般水泥生产用的原料相同，砂岩用于调节生料中 SiO2的含量，黏土、铁粉用于调节生料中 Al2O Fe2O3 的含量。 可以利用河沙或工业锅炉排放的炉渣，要求水分＜ 5%。 配料设计窑气成分及物料平衡表 ．配料设计要 求 为使窑气中的 SO2浓度达到 8～ 10%（出窑干基），水泥熟料矿物组成 C3S＋ C3A 的含量接近 60%，熟料标号达到硅酸盐 以上，并使熟料中的低熔矿物 C4AF 尽量少，以有利于 CaSO4的分解。 根据石膏制硫酸联产水泥的生产经验，熟料的率值设计为： 石灰饱和比 KH 177。 硅 酸 率 SM 177。 铝 氧 率 IM 177。 生料中 SO3 ＞ 42% C/SO3 177。 ．原料燃料的化学成分 湖南湘福新型建材有限公司石膏矿硬石膏的成分和选用辅助原料的化学成分，烧成用煤、焦碳的灰分分析列于下表： 名 称 LOS SiO2 Fe2O3 Al2O3 CaO MgO SO3 ∑ 硬石膏 砂 岩 黏 土 铁 粉 矾 土 煤灰分 焦炭灰分 湖南湘福新型建材有限公司 10 104t/a 硬石膏制硫酸联产 15 104t/a 水泥项目 南京金陵石化工程有限责任公司 南京市锁金村 68 号 25 烧成用煤、焦碳的工业分析列于下表； 名 称 挥发分 % 灰 分 % 固定炭 % 水分 % 热值 KJ/Kg 焦炭末 煤 26,902 ． 熟料烧成热耗及煤灰分掺入量 由于煅烧的主要原料为无水石膏，与磷石膏相比无结晶水的脱水热消耗，经计算熟料的理论形成热减少 170KJ/Kg，单位熟料的料耗也减少 5～ 10%，本设计中采用了近几年开发成熟的节能新技术，熟料的热耗为 7100KJ/Kg（ 1700Kcal/Kg），煤耗为： ，煤灰分掺入量为： %。 ．原料配比及生料成分 经配料计算各原料的配比和生料的化学成分如下： 硬石膏 % 砂 岩 % 掺合 料 % 焦 炭 % 生料的化学成分 生料率值 :石灰饱和比 KH 硅 酸 率 SM 铝 氧 率 IM 名 称 los Sio2 Fe2o3 Al2O3 CaO MgO SO3 ∑ C 配合生料 湖南湘福新型建材有限公司 10 104t/a 硬石膏制硫酸联产 15 104t/a 水泥项目 南京金陵石化工程有限责任公司 南京市锁金村 68 号 26 炭 硫 比 C/SO3 . 熟料矿物组成及窑气成分 在回转窑煅烧正常热工制度稳定的条件下，熟料的矿物组成可以达到以下指标： C3S ＞ 42% C2S ＜ 28% C3A ＞ 14% C4AF ＜ % SO3 ＜ % CaS ＜ % FCaO ＜ % 水泥熟料的物理性能符合生产 GB175— 1999硅酸盐水泥 的技术要求。 回转窑内 CaSO4的完全分解率＞ 96%，出窑窑气的 SO2浓度 %(干基 )，考虑窑尾有 5～ 10%的漏风，进入制硫酸系统的窑气指标为： 窑气量 (回转窑产量 ) 35640 NM3/h 含水量 % 温 度 ＜ 350℃ 压 力 20xxPa 含尘浓度 ＜ 10g/ NM3 窑气成分 (干基 ,含窑尾漏风 ) CO2 % SO2 % N2 % O2 % CO % SO3 % . 物料平衡表 湖南湘福新型建材有限公司。