绿色磷复肥生产集成工艺□冯久田 硫资源紧张及硫铁矿制酸排放废渣等问题，严重制约了我国硫酸工业及磷复肥工业的发展。如何综合利用磷石膏废渣、保护环境、拓宽硫资源渠道，一直是我国乃至世界亟待解决的课题。 山东鲁北化工股份有限公司经多年研究,攻克了大窑结圈、设备堵塞等技术难关，取得了盐石膏、磷石膏、天然石膏制硫酸联产水泥试验的成功。“3万t/a磷铵、4万t/a磷石膏制硫酸联产6万t/a水泥”国家工业示范装置(简称“三、四、六”)建成投产，有效地解决了磷铵生产废渣磷石膏堆存占地、污染环境等问题。目前已达到并超过“6万t/a磷铵、8万t/a硫酸、12万t/a水泥”的生产能力，实现了磷铵副产磷石膏制硫酸联产水泥技术的高效益。 １．工艺过程
１．工艺过程 磷铵副产磷石膏制硫酸联产水泥新技术，将磷铵、硫酸、水泥3套生产装置有机地排列组合为一体，形成绿色环保产业链。利用生产磷铵排放的废渣磷石膏制硫酸联产水泥；硫酸返回用于生产磷铵；硫酸尾气回收制取的液体SO2作为海水提溴的原料；废水封闭循环利用；磷铵干燥采用节能型沸腾式热风炉，以锅炉排出的煤渣为原料，燃烬后成为合格的水泥混合材。整个过程废渣吃光用净、变废为宝，硫在装置中实现了循环利用。 磷铵部分 磷铵装置采用湿法磨矿，三槽单桨再结晶萃取磷酸，真空吸滤，外环流氨中和与三效料浆浓缩一体化，内分级、内返料、内破碎喷浆造粒干燥工艺，制得粒状磷铵产品。 硫酸和水泥部分 磷铵生产过程中排放的磷石膏废渣用来制取硫酸与水泥，采用半水烘干石膏流程、单级粉磨、旋风预热器窑分解煅烧、封闭稀酸洗涤净化、两转两吸工艺，包括原料均化、烘干脱水、生料制备、熟料烧成、窑气制酸和水泥磨制等6个过程。 ２．技术创新点
２．技术创新点 鲁北化工股份有限公司磷铵副产磷石膏制硫酸联产水泥新技术创
鲁北化工股份有限公司磷铵副产磷石膏制硫酸联产水泥新技术创新及突破点见表1。 ３．经济和社会效益
３．经济和社会效益 磷铵副产磷石膏制硫酸联产水泥技术的开发，既开辟了磷铵生产原料硫酸的新来源，又解决了磷复肥工业“三废”污染的难题。与同规模厂家单独生产磷铵、采用硫铁矿生产硫酸和一般水泥厂相比，成本最低。硫酸成本约为硫铁矿制硫酸的1/2，水泥成本为一般水泥厂的2/3，磷铵成本每吨降低700元。从近几年鲁北化工装置生产运行情况看，每年实现销售收入16320万元、利税6190万元，年投资利税率51.58%，经济效益显著。 在全国推广该项技术,每年不仅可节省磷石膏堆场建设费6000万元，而且为国家节省生产800万t水泥的石灰石开采费21亿元,又节省生产600万t硫酸的硫铁矿开采费30亿元。保护了矿山资源，社会效益显著。 目前，我国已建成3万t/a磷铵生产线近百套，还有年产6万t、12万t、15万t、24万t的大型磷铵装置已建成或正在规划中。我国磷复肥工业每年将有近2000万t的磷石膏排出，全国各磷复肥厂家亟待配套采用磷铵副产磷石膏制硫酸联产水泥新技术。现在，该技术已在鲁西化工集团等国内厂家推广应用，并已向俄罗斯等国外厂家转让出口。 表1 新技术创新点及突破点
表1 新技术创新点及突破点 传统工艺 鲁北化工新工艺
传统工艺 鲁北化工新工艺 〓〓采用中空长窑分解煅烧石膏生料 〓〓采用旋风预热器窑分解石窑气ＳＯ２浓度８％，系统热耗高。 膏生料新技术,窑气SO2度浓 可达11%～14%,系统热耗降
可达11%～14%,系统热耗降 低30%，生产能力增大３０％，
低30%，生产能力增大３０％， 节省了装置投资，实现了装置
节省了装置投资，实现了装置 大型化。
大型化。
〓〓原料石膏烘干采用烧僵工艺， 〓〓原料石膏烘干采用半水工艺， 即烘干成无水石膏；选用回转式 即烘干成半水石膏；选用快速烘
即烘干成无水石膏；选用回转式 即烘干成半水石膏；选用快速烘 烘干机，设备笨重庞大，热耗高， 干机和节能型沸腾式热风炉，简
烘干机，设备笨重庞大，热耗高， 干机和节能型沸腾式热风炉，简 热效率低，不易大型化。 化了流程，投资节省２８％，设
热效率低，不易大型化。 化了流程，投资节省２８％，设 备体积小生产能力大，能耗降低
备体积小生产能力大，能耗降低 ２５％热风炉炉渣作水泥混合
２５％热风炉炉渣作水泥混合 材。
材。〓〓因配料和窑内气氛等因素，经 〓〓创造了高饱和比、高硅酸率自 常出现石膏制硫酸回转窑结圈现 动控制配料技术，研制了石膏煅
常出现石膏制硫酸回转窑结圈现 动控制配料技术，研制了石膏煅 象；煅烧回转窑采用单风道喷枪， 烧回转窑三风道喷枪，采用“移
象；煅烧回转窑采用单风道喷枪， 烧回转窑三风道喷枪，采用“移 火焰分散，火焰形式和温度调整 动煤枪、长短结合、多点煅烧，
火焰分散，火焰形式和温度调整 动煤枪、长短结合、多点煅烧， 不灵活，处理窑内结圈效果较差， 变换窑速，调整二次风”操作，
不灵活，处理窑内结圈效果较差， 变换窑速，调整二次风”操作， 对煤质要求高，无法适应窑内物 从根本上解决了大窑结圈的难
对煤质要求高，无法适应窑内物 从根本上解决了大窑结圈的难 料和条件的变化；窑中部设三次 题；取消了三次风的送入设备，
料和条件的变化；窑中部设三次 题；取消了三次风的送入设备， 风加入风机；回转窑年运转率 杜绝了设备堵塞，简化了操作；
风加入风机；回转窑年运转率 杜绝了设备堵塞，简化了操作； ８０％左右。 石膏制酸回转窑年运转率达到
８０％左右。 石膏制酸回转窑年运转率达到 ９６％以上。
９６％以上。〓〓制硫酸所用的磷石膏采用再浆 〓〓磷石膏中Ｐ２Ｏ５含量在 洗涤和重过滤的复杂工艺，使其 １．５％以下满足生产需要生产
洗涤和重过滤的复杂工艺，使其 １．５％以下满足生产需要生产 Ｐ２Ｏ５含量降至０．５％以下。 出高强度水泥熟料，突破了国外
Ｐ２Ｏ５含量降至０．５％以下。 出高强度水泥熟料，突破了国外 磷石膏中Ｐ２Ｏ５含量超过
磷石膏中Ｐ２Ｏ５含量超过 ０．５％会影响水泥质量和回转
０．５％会影响水泥质量和回转 窑正常运行的极限，节省投资，
窑正常运行的极限，节省投资， 简化工艺。
简化工艺。〓〓石膏制酸联产的水泥产品强度 〓〓水泥熟料标号稳定达到 低，标号为３２５＃。 ６２５＃以上，产品为低碱水泥，
低，标号为３２５＃。 ６２５＃以上，产品为低碱水泥， 早强快凝，后期强度增进率高。
早强快凝，后期强度增进率高。〓〓石膏制酸系统ＳＯ２浓度低， 〓〓硫酸系统ＳＯ２浓度高，采用 一般采用水洗净化、一转一吸 电收尘、酸洗净化、两转两吸工
一般采用水洗净化、一转一吸 电收尘、酸洗净化、两转两吸工 工艺，设备投资大。 艺总转化率≥９９．５％，吸收
工艺，设备投资大。 艺总转化率≥９９．５％，吸收 率≥９９．９５％，解决了水平
率≥９９．９５％，解决了水平 衡、热平衡、酸平衡等难题，设
衡、热平衡、酸平衡等难题，设 备投资少。
备投资少。〓〓磷酸萃取采用单槽多桨或单 〓〓磷酸萃取采用三槽单桨再结晶 槽单桨等工艺萃取率９７％左 工艺，操作稳定,生产灵活,矿种
槽单桨等工艺萃取率９７％左 工艺，操作稳定,生产灵活,矿种 右，磷产率低；气氨与磷酸中 适应性强，磷石膏结晶粗大萃取
右，磷产率低；气氨与磷酸中 适应性强，磷石膏结晶粗大萃取 和采用中和槽或管式反应器； 率达到９９％以上，洗涤率达到
和采用中和槽或管式反应器； 率达到９９％以上，洗涤率达到 磷铵造粒采用氨化粒化或喷浆 ９９．５％以上磷产率高，副产
磷铵造粒采用氨化粒化或喷浆 ９９．５％以上磷产率高，副产 造粒干燥工艺。 的磷石膏中Ｐ２Ｏ５含量小于
造粒干燥工艺。 的磷石膏中Ｐ２Ｏ５含量小于 ０．４％，无污水排放。磷铵采
０．４％，无污水排放。磷铵采 用外环流氨中和与料浆三效浓缩
用外环流氨中和与料浆三效浓缩 一体化工艺，并实现了大型化节
一体化工艺，并实现了大型化节 省能耗２５％，氨产率高。采用
省能耗２５％，氨产率高。采用 内分级、内返料、内破碎喷浆造
内分级、内返料、内破碎喷浆造 粒干燥工艺，缩短了流程、节省
粒干燥工艺，缩短了流程、节省 了投资、降低了成 本、改善了
了投资、降低了成 本、改善了 劳动条件。
劳动条件。