專利名稱：一種利用硬石膏煅燒生產水泥和硫酸的方法
技術領域：
本發明涉及一種生產水泥和硫酸的方法，尤其是涉及一種利用硬石膏煅燒生產水泥和硫酸的方法。
背景技術：
石膏制備硫酸和水泥技術始于20世紀初，1916年，德國開發出天然石膏制備硫酸和水泥的技術，其后，英國、法國、波蘭等國家相繼建成以天然石膏、硬石膏和磷石膏等為原料生產水泥的工廠，但是由于生產率低、技術不過關而紛紛倒閉。后來，由于磷肥等的大量生產，磷石膏制備水泥的技術開始迅速發展，突破了一些關鍵技術。但是，很長時間以來，我國在石膏制備水泥和硫酸的過程中，一直沒有太大突破。 隨著近年來經濟的發展和多年的技術探索，有些關鍵問題還是得以解決，并達到一定水平。鋇水泥具有抗輻射性能，因此在核電站工程或者一些掩體、防空洞的建筑用料中顯得特別重要，但是由于其生產技術有限、生產成本高等方面的因素，我國一直是從外國進口鋇水泥。

發明內容
本發明要解決的技術問題是，克服現有技術的不足，提供一種利用硬石膏煅燒生產鋇水泥和硫酸的方法。本發明解決所述技術問題所采用的技術方案是，一種利用硬石膏煅燒生產水泥和硫酸的方法，包括如下步驟
(1)將硬石膏破碎，控制破碎后的硬石膏IOmm篩篩余質量分數為12-18%;干燥,生成半水石膏，控制半水石膏的含水率為7-8% ；
(2)將重晶石、沙土、煤炭及步驟(I)所得半水石膏混合，置于預熱器中，加熱到 850-950°C，然后將經預熱器預熱的原料送入回轉窯，加熱至1000-1450°C，保溫2_5小時， 通過化學反應，得到含二氧化硫的高溫窯氣和固體物料，將高溫窯氣導入預熱器用于預熱原料，同時降低窯氣的溫度；
所述半水石膏、重晶石、沙土和煤炭的質量百分比為半水石膏40-70%、重晶石 20-50%、沙土 5-20%、煤炭5-10%，各原料百分比之和為100% ；
優選的重量百分比為半水石膏50%、重晶石30%、沙土 15%、煤炭5% ；
(3)將步驟(2)所得固體物料冷卻至30-90°C(優選50°C)，再加入相當于所述固體物料重量3-6%的水泥緩凝劑，研磨，控制比表面積為400-500m2/kg，得水泥產品；
(4)收集來自所述預熱器和回轉窯內含二氧化硫的窯氣，除去灰塵，凈化，干燥，在釩觸媒作用下，二氧化硫氧化為三氧化硫，再用質量分數> 98%的濃硫酸循環吸收、轉化，生成硫fe。所述水泥緩凝劑優選磷酸鈉。
本發明通過硬石膏破碎、干燥，生成半水石膏，加入重晶石、沙土、煤炭，這些原料成分提供了水泥產品中的各種元素物質的來源。本發明利用其他工業上的廢棄資源為原料，產生廢棄物、廢氣較少，無廢水排放， 除了一些塵埃和二氧化碳排放外，其他物質最終進入產物，最大程度利用了原料，節約了不可再生資源，可降低企業的成本。本發明之生產硫酸的轉化率高；利用高溫窯氣預熱原料，不僅降低了窯氣自身溫度，而且提高了原料的溫度，節約了能源；窯氣經過循環后，提高了二氧化硫的濃度，進而使得轉化率提聞，使得最終廣物硫酸的濃度最聞可達到99. 2%。本發明生產的水泥含鋇，具有抗輻射性能，特別適于運用在核電站工程或者一些掩體、防空洞的建筑上。
具體實施例方式以下結合具體實施例對本發明作進一步詳細說明。實施例I
本實施例包括以下步驟
(O將硬石膏破碎，控制破碎后的硬石膏IOmm篩篩余質量分數為18% ;干燥,生成半水石膏，控制半水石膏的含水率為8% ；
(2)將重晶石、沙土、煤炭及步驟(I)所得半水石膏混合，置于預熱器中，加熱到 850-900°C，然后將經預熱器預熱的原料加入回轉窯，加熱至1240°C，保溫3小時，通過化學反應，得到含二氧化硫的高溫窯氣和固體物料，將高溫窯氣導入預熱器用于預熱原料，同時降低窯氣的溫度；
所述半水石膏、重晶石、沙土和煤炭的質量百分比為半水石膏50%、重晶石30%、沙土 15%、煤炭 5% ；
(3 )將步驟(2 )所得固體物料冷卻至溫度為50 V，再加入相當于固體物料重量4%的水泥緩凝劑磷酸鈉，研磨，控制比表面積為400-500m2/kg，得水泥產品；
(4)收集來自所述預熱器和回轉窯內含二氧化硫的窯氣，除去灰塵，凈化，干燥，在釩觸媒作用下，二氧化硫氧化生成三氧化硫，用質量分數為98%的濃硫酸循環吸收、轉化，生成硫fe。本實施例最終產品硫酸的質量濃度為99. 8%，三氧化硫轉化率為100%。本實施例制得之水泥產品的性能檢測結果見表1，本實施例制得之水泥產品的密度大，防輻射性能好。實施例2
本實施例包括以下步驟
(O將硬石膏破碎，控制破碎后的硬石膏IOmm篩篩余質量分數為12% ;干燥,生成半水石膏，控制半水石膏的含水率為7% ；
(2)將重晶石、沙土、煤炭及步驟(I)所得半水石膏混合，置于預熱器中，加熱到 900-950°C，然后將經預熱器預熱的原料加入回轉窯，加熱至1000°C，保溫2小時，通過化學反應，得到含二氧化硫的高溫窯氣和固體物料，將高溫窯氣導入預熱器用于預熱原料，同時降低窯氣的溫度；所述半水石膏、重晶石、沙土和煤炭的質量百分比為半水石膏40%、重晶石50%、沙土 5%、煤炭5% ；
(3 )將步驟(2 )所得固體物料冷卻至溫度為30 V，再加入相當于固體物料重量6%的水泥緩凝劑磷酸鈉，研磨，控制比表面積為400-500m2/kg，得水泥產品；
(4)收集來自所述預熱器和回轉窯內含二氧化硫的窯氣，除去灰塵，凈化，干燥，在釩觸媒作用下，二氧化硫氧化生成三氧化硫，用質量分數為98%的濃硫酸循環吸收、轉化，生成硫fe。本實施例最終產品硫酸的質量濃度為99. 4%，三氧化硫轉化率為100%。本實施例制得之水泥產品的性能檢測結果見表1，本實施例制得之水泥產品的密度大，防輻射性能好。實施例3
本實施例包括以下步驟
(O將硬石膏破碎，控制破碎后的硬石膏IOmm篩篩余質量分數為16% ;干燥,生成半水石膏，控制半水石膏的含水率為8% ；
(2)將重晶石、沙土、煤炭及步驟(I)所得半水石膏混合，置于預熱器中，加熱到 850-900°C，然后將經預熱器預熱的原料送入回轉窯，加熱至1450°C，保溫5小時，通過化學反應，得到含二氧化硫的高溫窯氣和固體物料，將高溫窯氣導入預熱器用于預熱原料，同時降低窯氣的溫度；
所述半水石膏、重晶石、沙土和煤炭的質量百分比為半水石膏70%、重晶石20%、沙土 5%、煤炭5% ；
(3 )將步驟(2 )所得固體物料冷卻至溫度為90 V，再加入相當于固體物料重量3%的水泥緩凝劑磷酸鈉，研磨，控制比表面積為400-500m2/kg，得水泥產品；
(4)收集來自所述預熱器和回轉窯內含二氧化硫的窯氣，除去灰塵，凈化，干燥，在釩觸媒作用下，二氧化硫氧化生成三氧化硫，用質量分數為98%的濃硫酸循環吸收、轉化，生成硫fe。本實施例最終產品硫酸的質量濃度為99. 7%，三氧化硫轉化率為100%。本實施例制得之水泥產品的性能檢測結果見表1，本實施例制得之水泥產品的密度大，防輻射性能好。實施例4
本實施例包括以下步驟
(O將硬石膏破碎，控制破碎后的硬石膏IOmm篩篩余質量分數為15% ;干燥,生成半水石膏，控制半水石膏的含水率為7% ；
(2)將重晶石、沙土、煤炭及步驟(I)所得半水石膏混合，置于預熱器中，加熱到 850-900°C，然后將經預熱器預熱的原料送入回轉窯，加熱至1200°C，保溫4小時，通過化學反應，得到含二氧化硫的高溫窯氣和固體物料，將高溫窯氣導入預熱器用于預熱原料，同時降低窯氣的溫度；
所述半水石膏、重晶石、沙土和煤炭的質量百分比為半水石膏40%、重晶石30%、沙土 20%、煤炭 10% ；
(3)將步驟(2)所得固體物料冷卻至溫度為60°C，再加入相當于固體物料重量5%的水泥緩凝劑磷酸鈉，研磨，控制比表面積為400-500m2/kg，得水泥產品；
(4)收集來自所述預熱器和回轉窯內含二氧化硫的窯氣，除去灰塵，凈化，干燥，在釩觸媒作用下，二氧化硫氧化生成三氧化硫，用質量分數為98%的濃硫酸循環吸收、轉化，生成硫fe。本實施例最終產品硫酸的質量濃度為99. 1%，三氧化硫轉化率為100%。本實施例制得之水泥產品的性能檢測結果見表1，本實施例制得之水泥產品的密度大，防輻射性能好。表I實施例I — 4制得之水泥產品的性能檢測結果
權利要求
1.一種利用硬石膏煅燒生產水泥和硫酸的方法，其特征是，包括如下步驟(1)將硬石膏破碎，控制破碎后的硬石膏IOmm篩篩余質量分數為12-18%;干燥,生成半水石膏，控制半水石膏的含水率為7-8% ；(2)將重晶石、沙土、煤炭及步驟(I)所得半水石膏混合，置于預熱器中，加熱到 850-950°C，然后將經預熱器預熱的原料送入回轉窯，加熱至1000-1450°C，保溫2-5小時， 通過化學反應，得到含二氧化硫的高溫窯氣和固體物料，將高溫窯氣導入預熱器用于預熱原料，同時降低窯氣的溫度；所述半水石膏、重晶石、沙土和煤炭的質量百分比為半水石膏40-70%、重晶石 20-50%、沙土 5-20%、煤炭5-10%，各原料百分比之和為100% ；(3)將步驟(2)所得固體物料冷卻至30-90°C，再加入相當于所述固體物料重量3-6%的水泥緩凝劑，研磨，控制比表面積為400-500m2/kg，得水泥產品；(4)收集來自所述預熱器和回轉窯內含二氧化硫的窯氣，除去灰塵，凈化，干燥，在釩觸媒作用下，二氧化硫氧化為三氧化硫，再用質量分數> 98%的濃硫酸循環吸收、轉化，生成硫fe。
2.如權利要求I所述的利用硬石膏煅燒生產水泥和硫酸的方法，其特征是，步驟(2) 中，所述半水石膏、重晶石、沙土和煤炭的質量百分比為半水石膏50%、重晶石30%、沙土 15%、煤炭 5%。
3.如權利要求I或2所述的利用硬石膏煅燒生產水泥和硫酸的方法，其特征是，步驟(3)中，所述固體物料冷卻至50°C。
4.如權利要求I或2所述的利用硬石膏煅燒生產水泥和硫酸的方法，其特征是，步驟(3)中，所述水泥緩凝劑為磷酸鈉。
全文摘要
一種利用硬石膏煅燒生產水泥和硫酸的方法，包括如下步驟(1)將硬石膏破碎，干燥,得半水石膏；(2)將所得半水石膏、重晶石、沙土和煤炭混合，置于預熱器中，加熱到850-950℃；再置于回轉窯中，加熱至1000-1450℃，保溫2-5小時，得到窯氣和固體物料，將所得窯氣送入預熱器以預熱原料，同時降低窯氣的溫度；(3)將所得固體物料冷卻至30-90℃，再加入水泥緩凝劑，研磨，得水泥產品；(4)收集預熱器和回轉窯內的窯氣，除去灰塵，凈化，干燥，在釩觸媒作用下，窯氣中的二氧化硫氧化成三氧化硫，用質量分數≥98%的濃硫酸吸收、轉化，生成硫酸。本發明生產的水泥含鋇，密度大，具有抗輻射性能，特別適用于核電站工程或者一些掩體、防空洞的建筑上。
文檔編號C04B7/24GK102583259SQ20121002310
公開日2012年7月18日 申請日期2012年2月2日 優先權日2012年2月2日
發明者劉四海, 劉立文, 寧勇, 魯紀鳴 申請人:劉立文