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成套技术

13、石膏制酸技术

我们始终致力于制酸与环保技术的研发和推广，开发的废水零排放技术、难处理废酸的高温裂解回收、高砷矿处理及砷回收、硫下游系列产品生产技术等在行业内得到广泛的应用，这些技术的推广应用使项目装置满足了严格的国家排放标准，也达到了节能降耗的目标。

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产品描述

石膏制酸技术

1. 技术背景与意义

天然石膏制酸技术（也称为“石膏制硫酸联产水泥”技术）是一种重要的资源综合利用和循环经济技术。其核心在于以天然石膏（CaSO₄·2H₂O）或其主要成分为硫酸钙的工业副产石膏（如磷石膏、脱硫石膏等）为原料，通过特定的热化学工艺过程，将石膏中的硫（S）元素转化为硫酸（H₂SO₄），同时将钙（Ca）元素转化为水泥熟料的主要成分（硅酸钙盐）。该技术具有以下重大意义：

资源高效利用： 有效利用了丰富的天然石膏资源或解决了工业副产石膏（尤其是磷石膏）堆存带来的环境压力，实现“变废为宝”。
硫资源补充： 提供了一条不依赖硫磺或硫铁矿的硫酸生产新途径，对保障硫酸供应安全具有战略价值，尤其适用于硫资源匮乏但石膏资源丰富的地区。
协同生产，降低成本： 在同一套装置中联产硫酸和水泥熟料，实现了资源、能源和设备的协同利用，显著降低单一产品的生产成本。
环境友好： 减少了天然石膏开采或工业副产石膏堆存造成的土地占用、水体污染和粉尘污染风险，符合循环经济和可持续发展理念。

2. 技术原理

该技术的核心化学反应是硫酸钙（CaSO₄）在高温和还原气氛下的分解，以及分解产物在氧化气氛下的进一步反应。

以硬石膏为主要原料在焙烧窑内进行焙烧，CaSO₄在还原剂焦炭的作用下进行分解，在900-1000℃时分解出中间产物CaS，在1000-1250℃时中间产物CaS再与CaSO₄反应生成SO₂和CaO， CaO 与黏土、铁矿石等原料在高温（1450℃）下发生固相反应，生成以硅酸三钙为主的水泥熟料矿物相，分解出的含_SO2窑气从窑尾排出，经换热、除尘、洗涤、干燥、转化、吸收后生产出硫酸。

主要化学反应方程式如下：

2CaO + SiO₂ → 2CaO·SiO₂
3CaO + SiO₂ → 3CaO·SiO₂
4CaO + Al₂O₃ + Fe₂O₃ → 4CaO·Al₂O₃·Fe₂O₃

3. 典型工艺流程

天然石膏制酸联产水泥熟料的工艺流程主要分为以下几个工段：

原料预处理工段：
1. 天然石膏破碎/烘干： 大块天然石膏经破碎、烘干（去除部分结晶水），控制入磨水分。若使用工业副产石膏（如磷石膏），还需进行预处理（如洗涤去除可溶磷氟、中和、造粒/压块等）以满足工艺要求。
2. 配料与粉磨： 将处理后的石膏、还原剂（焦炭/煤粉）、硅铝铁质校正原料按精确比例配合，送入生料磨进行粉磨，制成成分均匀、细度合格的生料粉。精确控制CaSO₄、C及SiO₂、Al₂O₃、Fe₂O₃的比例至关重要。
熟料烧成与SO₂发生工段 (核心)：

预热/预分解： 生料粉进入悬浮预热器系统（通常为4-5级旋风预热器），利用窑尾高温废气进行充分预热和部分预分解（主要脱去剩余结晶水和少量CaSO₄的预分解）。现代大型装置多采用带分解炉（窑外分解炉）的系统，大部分分解反应在分解炉内完成，显著提高系统效率。
回转窑煅烧： 预热/预分解后的物料进入回转窑。在窑内：
- 预热带/分解带： 剩余CaSO₄在还原气氛下（由窑头喷入的燃料和生料中的还原剂共同营造）发生主要分解反应（2CaSO₄ + C → 2CaO + 2SO₂ + CO₂），生成CaO和SO₂气体。
- 烧成带： 物料进入高温氧化气氛区（>1300°C），CaO与硅铝铁质原料发生固相反应，烧结形成水泥熟料矿物。
冷却： 高温熟料从窑头卸出，进入篦冷机进行快速冷却，回收热量（产生热风用于窑头煤粉燃烧和发电等），同时得到性能稳定的水泥熟料。

窑气处理与硫酸生产工段：

高温除尘与余热回收： 含高浓度SO₂（通常8-12%）的高温窑尾废气首先通过余热锅炉回收热量（产生蒸汽发电），并经过高温电除尘器或旋风除尘器去除大部分粉尘。
净化与干燥： 窑气依次经过洗涤塔（降温、去除HF、HCl等杂质）、电除雾器（去除酸雾和细尘）、干燥塔（用浓硫酸干燥气体），得到纯净干燥的SO₂气体。
转化与吸收： 纯净的SO₂气体进入接触法制酸系统：在转化塔内经钒催化剂催化氧化为SO₃，然后在吸收塔内用浓硫酸吸收SO₃生成硫酸（通常为93%或98%浓硫酸）。尾气经处理达标后排放。

水泥熟料粉磨工段：
冷却后的水泥熟料可单独储存或外售，也可根据需求加入适量石膏（作缓凝剂）和其他混合材，在水泥磨中粉磨至规定细度，制成不同标号的硅酸盐水泥。

天然石膏制酸（联产水泥）技术是一项将资源综合利用、环境保护和经济效益紧密结合的先进工艺技术。它以石膏为纽带，巧妙地串联了硫酸工业和水泥工业，实现了硫资源和钙资源的循环利用。尽管在工艺控制、设备要求方面存在挑战，但其在解决固废难题、保障硫资源供应、推动循环经济发展方面展现的巨大潜力和价值，使其在特定资源禀赋和产业背景下，成为一种极具吸引力的技术选择。随着技术的不断进步和优化，其应用前景将更加广阔。

关键词：

13、石膏制酸技术

12、焦化脱硫废液多组分提盐技术