硬石膏制硫酸联产混凝土膨胀剂装置的设计与生产实践

韩继明， 袁宁卫， 龙明强， 蒲志华

(1. 重庆三圣实业股份有限公司， 重庆 400718； 2. 江苏庆峰国际环保工程有限公司， 江苏扬州 225115)

设备与自动化

硬石膏制硫酸联产混凝土膨胀剂装置的设计与生产实践

韩继明1， 袁宁卫2， 龙明强1， 蒲志华1

(1. 重庆三圣实业股份有限公司， 重庆 400718； 2. 江苏庆峰国际环保工程有限公司， 江苏扬州 225115)

介绍了150 kt/a硬石膏制硫酸联产150 kt/a混凝土膨胀剂装置设计规模、工艺原理、生产流程及运行情况。装置采用硬石膏在回转窑分解出SO2气体制硫酸联产水泥熟料或膨胀剂(简称高钙料)。烧成工序采用国内成熟的回转窑分解+4级悬浮预热器方法，硫酸生产工序采用“3+1”、ⅣⅠ-ⅢⅡ二转二吸加2级尾气吸收处理工艺流程。详述主要设备选型、经济技术运行指标，并分析经济效益。该装置运行时间超过半年，各项工艺指标均达到设计要求。

硬石膏 回转窑 膨胀剂 工艺流程 设计 生产实践

重庆三圣实业有限公司(以下简称重庆三圣)目前拥有1套150 kt/a硬石膏制硫酸联产200 kt/a水泥装置和1套150 kt/a硬石膏制硫酸联产150 kt/a混凝土膨胀剂装置。硫酸装置由江苏庆峰国际环保工程有限公司总承包，重庆三圣根据一期装置生产经验，对二期装置的设备、工艺、技术参数进行优化设计，保证了整个装置一次开车成功并达标达产。

1 装置设计规模

重庆三圣二期项目设计规模为150 kt/aw(H2SO4)100%硫酸装置，150 kt/aw(CaO)60%的游离氧化钙膨胀剂装置，可根据市场需求随时调整水泥熟料和混凝土膨胀剂(简称高钙料)。按1年开工8 000 h计，生产能力达450 t/d。一期项目中的污水处理、石膏原料破碎、储存与预均化、原料调配、生料制备均化、熟料调配和粉磨站在设计中均已考虑到二期项目，因此二期项目不再新建。

2 工艺原理及生产流程

2.1 工艺原理

硬石膏(CaSO4)分解生产硫酸和水泥膨胀剂的基本原理是以焦炭为还原剂，在高温下将硬石膏分解成熟料(CaO)和二氧化硫气体。在生料中掺入页岩(SiO2)、黄砂(Al2O3)和铁粉(Fe2O3)反应生成水泥熟料，通过调配生料成分，控制烧成条件，若生产的熟料游离氧化钙w(CaO)≥60%时可作为膨胀剂熟料，而SO2气体则通过窑尾4级悬浮预热器预热后，经余热锅炉换热后通过高温风机，依次进入电除尘器除尘、硫酸生产洗涤、干燥、转化和吸收工序制成硫酸，再经2级碱液吸收尾气达标排放。CaO熟料在篦冷机急速冷却，通过拉链机排入熟料库中储存，再去粉磨站磨制成混凝土膨胀剂，热量由窑头水加热器吸收后进入余热锅炉，产生的蒸汽供各用户单位使用。

2.1.1 硬石膏还原分解反应

850～1 000 ℃时，硬石膏分解成中间产物硫化钙：

(1)

1 000～1 250 ℃时，中间产物CaS与硬石膏反应生成CaO和SO2气体：

(2)

总反应式为：

(3)

2.1.2 水泥熟料和混凝土膨胀剂生成机理

硬石膏分解生成CaO熟料与掺入生料中的页岩、黄砂和铁粉等主要氧化物进行多级固相矿化反应生成水泥熟料。通过控制页岩、黄砂、铁粉掺入量来控制熟料中游离CaO含量，当w(CaO)≥60%时，即可作为膨胀剂生产原料。其性能优于硫铝酸钙类、氧化镁类和金属类等膨胀剂，其优势在于膨胀系数大、用量少、成本及价格低。氧化钙类膨胀剂的膨胀机理主要是氧化钙晶体水化形成氢氧化钙晶体，体积增大而导致的。

2.1.3 硫酸生产原理

SO2在钒催化剂作用下生成SO3，同时放出大量热以保证系统热量平衡，多余的热量可移走，再用w(H2SO4)98.3%硫酸吸收。

2.2 生产流程

硬石膏制硫酸联产混凝土膨胀剂生产工艺流程可分为3个部分：生料制备、熟料烧成和窑气制酸，而这3部分又以熟料烧成为中心，工艺流程如图1所示。

图1 硬石膏制硫酸联产混凝土膨胀剂工艺流程

2.2.1 生料制备

石膏矿场送来的硬石膏块度小于200 mm，通过板式输送机送至锤式破碎机，破碎后粒度小于50 mm，由带式输送机和提升机送入碎石膏预均化库，进行均化库存。外购焦粉、铁粉和页岩、黄砂其他辅助原料入库待用。由库底计算机系统DCS控制的带式配料按工艺要求设定的质量配比搭配计量后，通过带式输送机送至立式生料磨。利用热风炉送来的热空气烘干粉磨，热空气进口温度控制在200 ℃以下，出磨生料细度控制在80 μm，筛余率为13%，其中水的质量分数低于1.5%。硬石膏化学成分见表1。

表1 硬石膏化学成分

外购来的粒度小于40 mm、w(H2O)≤10%原煤经带式输送机、给煤机送入立式煤磨与来自窑头的热风混合烘干煤粉。出磨煤粉经粗细分离后进入煤粉仓储存待用。出磨煤粉细度控制在80 μm，筛余率为10%。原煤工业分析指标见表2，焦粉工业分析指标见表3。

表2 原煤工业分析指标

表3 焦粉工业分析指标

为使窑气中φ(SO2)≥9%，熟料矿物中组成C2S+C3A质量分数需接近70%，且熟料中低熔矿物C4AF尽量减少，以利于CaSO4分解。生料配比的关键在于准确分析各种掺和物料的成分，根据熟料分析结果，随时对生料配比进行调整。

水泥生料配比为：硬石膏(w)85%～89%,页岩(w)0.3%～1.5%，黄砂(w)3%～5%，铁粉(w)0.8%～1.2%，焦粉(w)5%～6%。生料控制指标为：细度11%～15%，碳硫比m(C)/m(SO3)0.65～0.67，w(SO2)41%～43%,w(H2O)≤1.5%，石灰饱和系数KH 1.15～1.17。生料(水泥)化学成分见表4。

表4 生料(水泥)化学成分 w，%

膨胀剂(高钙料)生料配比为：硬石膏(w)90%～93%,焦炭(w)5.5%～7%,铁粉(w)1%～2.5%。膨胀剂(高钙料)生料控制指标为：细度11%～15%,碳硫比m(C)/m(SO3)0.65～0.67，w(SO2)46%～49%，w(H2O)≤1.5%。膨胀剂(高钙料)生料化学成分见表5。

表5 膨胀剂(高钙料)生料化学成分 w，%

2.2.2 熟料烧成

硬石膏分解及熟料烧成均在回转窑完成，回转窑的操作控制是整条生产线是否正常的关键。稍有不慎就有可能引起窑内结圈、红窑、掉窑皮以及产生升华硫、氮氧化物超标、硫酸酸雾超标、篦冷机易“堆雪人”等一系列现象，严重影响正常生产。这不仅影响窑内硬石膏分解程度，而且影响出窑气体SO2浓度及熟料质量。重庆三圣将一期项目所积累的生产经验应用在二期项目。纯石膏(CaSO4)在空气中要达到1 470 ℃才能分解，分解热值为265 kJ/mol，而石灰石(CaCO3)分解温度仅为700～800 ℃，分解热值只有159 kJ/mol，由此可见石膏比石灰石难分解，分解温度越高，吸收的热量就越大，产品能耗就越高，而且分解机理复杂，过程难以控制。石膏生料在窑内分解温度必须达到650 ℃才能进行，且以焦炭为还原剂，并产生中间产物硫化钙，因此生料需预热到800 ℃才能分解，直到1 450 ℃才分解结束。由于分解温度高，生料必须预热。窑气成分工业分析指标见表6。

表6 窑气成分工业分析指标 φ，%

水泥熟料控制指标：w(CaO)≤2.5%，w(CaS)≤1.0%，w(SO3)≤2.0%；3 d后水泥强度大于或等于26 MPa；28 d后水泥强度大于或等于52.5 MPa；石灰饱和系数KH 0.94～0.98。膨胀剂(高钙料)熟料控制指标为：w(CaO)≥65%，密度大于或等于1 400 g/L。回转窑正常操作控制指标为：转速为0.39～3.9 r/min，窑尾气温为780～850 ℃，窑头压力为-20～-5 Pa，窑尾压力为-150～-50 Pa，φ(SO2)为9%～11%，φ(O2)0.8%～1.5%，φ(CO)≤0.1%。

重庆三圣二期项目在一期项目生产经验上进行了总结，对部分设备进行了优化设计。回转窑的规格为φ4.0 m×85 m，仍然采用先进成熟的4级旋风预热器，利用回转窑出来的大量显热、温度约800 ℃窑气对石膏生料预热。生料经计量后由钢丝胶带提升机、空气斜槽送入2级(C2)旋风筒气体出口管道，生料在气流作用下立即分散、悬浮在上升气流中一并进入一级(C1/C2)旋风筒。气、固分离且经初步预热后，通过自动翻板阀进入三级(C3)旋风筒气体出口管道，并随气流进入二级(C2)旋风筒。这样反复经过3次热交换后，生料得到充分预热并随气流进入四级旋风筒，气、固再次分离后进入窑内。正常情况下，预热系统阻力降为1.2～1.5 kPa，总分离效率可达90%以上，出一级旋风筒含尘量约为80 mg/m3，窑气温度为360～420 ℃，入窑生料温度由常温预热到650 ℃以上。

来自生料均化库的生料由钢丝胶带提升机，经空气斜槽一次进入各级旋风预热器，将生料预热至650 ℃由窑尾烟室进入窑内，在窑内经过预热带、分解带、烧成带和冷却带，硬石膏CaSO4在还原剂作用下分解成CaO和SO2气体，CaO与生料中的Al2O3、Fe2O3和SiO2进行反应生成水泥膨胀剂熟料进入篦冷机急速冷却至150 ℃以下，然后由链式输送机送入熟料库储存备用，最后进入粉磨站配入辅料磨细合格后成为产品外卖。来自熟料冷却后的热空气分2路：一路去煤磨给原煤加热烘干；一路给窑头水加热器加热后进入余热锅炉，气温降至180 ℃左右经窑头袋式收尘器处理后经烟囱达标排放，尘质量浓度低于15 mg/m3。经分解后的气体φ(SO2)为8%～10%，经旋风预热器换热后的SO2气体在360 ℃时进入窑尾余热锅炉，经余热锅炉换热后将蒸汽加热到175 ℃左右的饱和蒸汽，气温降至200 ℃左右进入电除尘器收集后进入硫酸系统。

2.2.3 窑气制酸

2.2.3.1 净化工序

来自电除尘器的尘质量浓度低于100 mg/m3，温度低于200 ℃的窑气进入制酸装置净化工序。该工序采用适合烟气制酸的绝热蒸发封闭酸洗净化工艺，主要设备配置是逆喷高效洗涤器、填料塔、2级电除雾器、稀酸板式换热器、稀酸过滤器、脱吸塔及稀酸泵等。

流程为：电除尘器来的烟气首先进入逆喷洗涤器上部与从逆喷洗涤器下部喷射出的w(H2SO4)5%稀硫酸接触，稀硫酸中的水分被绝热蒸发，烟气中的热量由显热转变为潜热，烟气温度由300 ℃降低到70 ℃并除去大部分尘、三氧化硫等杂质。经过逆喷洗涤器的烟气再进入填料洗涤塔下部与填料洗涤塔上部淋降下来w(H2SO4)3%稀硫酸逆向接触，进一步除去烟气中的杂质，烟气温度由70 ℃降至38 ℃。烟气中的水蒸气被冷凝成水，烟气中的热量随冷凝过程留在稀硫酸中使稀硫酸温度升高。稀硫酸中的热量由板式换热器换热经循环水移出。出填料塔烟气再进入2级串联电除雾器，除去残余的酸雾等杂质后再进入干燥塔。

将逆喷洗涤器循环槽的稀硫酸经循环泵出口送到过滤器进行固-液分离，清液返回逆喷洗涤器循环使用。约0.5 t/h左右的稀硫酸浊液经脱吸塔脱除溶解的SO2后，稀硫酸浊液送入污水处理站处理后达标排放。

将填料洗涤塔底部流出的w(H2SO4)3%稀硫酸用循环泵打入板式换热器与循环水间接冷却后，温度控制在36 ℃以下，进入填料洗涤塔顶部循环洗涤降温炉气。

整个净化工序的地坪冲洗水、设备冲洗水等收集后送到原污水处理站处理。因进入逆喷洗涤器的烟气温度较高，配置应急高位水槽防止逆喷器烧坏。

2.2.3.2 干吸成品工序

干吸工序采用塔—槽—泵—器—塔的流程，即3塔(干燥塔、一吸塔、二吸塔)、2槽(卧式干燥、一吸酸循环槽、卧式二吸酸循环槽)、3泵(干燥酸循环泵、一吸酸循环泵、二吸酸循环泵)、3器(干燥酸冷却器、一吸酸冷却器、二吸酸冷却器)配置。

流程为：经净化工序电除雾器除雾后烟气进入干燥塔下部与塔顶喷淋的w(H2SO4)93%硫酸逆向接触，吸收烟气中的水分[ρ(H2O)≤0.1 g/m3]，经塔顶金属丝网除雾器除去酸雾后由二氧化硫鼓风机加压送入转化工序。

一次转化气进入一吸塔下部，与塔上部下来的酸温约70 ℃、w(H2SO4)98%硫酸逆向接触吸收烟气中的SO3后，经塔顶纤维除雾器除去酸雾，送入转化器四段转化后(总转化率大于或等于99.85%)的二次转化气进入二吸塔下部与塔上部下来的酸温约70 ℃、w(H2SO4)98%硫酸逆向接触吸收烟气中的SO3，经塔顶纤维除雾器除去酸雾送尾气处理装置。

干燥、吸收过后升温的浓硫酸用酸冷却器移去热量。各循环槽的酸浓、液位通过串酸、加水和产出成品酸来维持。循环槽内酸浓采用自动调节加水平衡酸浓。成品酸由上塔酸引出，经成品酸冷却器降温后自流到成品酸地下槽，后用成品酸泵送成品酸大储罐。酸冷却器和上塔酸管道采用阳极保护合金管。浓硫酸循环槽之间用管道连通，减少或防止溢酸。

2.2.3.3 转化工序

转化工序为“3+1”ⅣⅠ-ⅢⅡ 2次转化换热流程。

流程为：来自SO2鼓风机的气体依次经过Ⅳ换热器及Ⅰ换热器壳程，与转化器四段、一段出口的高温转化气换热后进入转化器一段；出一段SO3高温烟气进入Ⅰ换热器管程与Ⅳ换热器壳程出来的SO2气体换热后进入转化器二段；出转化器二段SO3高温烟气进入Ⅱ换热器管程与出Ⅲ换热器壳程SO2烟气换热后进入转化器三段；出转化器三段的SO3高温烟气进Ⅲ换热器管程与中间吸收塔来的SO2烟气换热降温，后进一吸塔底部。经一吸塔吸收SO3后，SO2烟气再经Ⅲ、Ⅱ换热器壳程与三段、二段出口的高温烟气换热升温后进入转化器四段进行二次转化；出转化器四段的SO3高温烟气进入Ⅳ换热器管程与SO2鼓风机来的SO2烟气换热降温后进入二吸塔底部。

装置开车时的转化系统需升温，在转化器一段和四段进口设置电炉，直接加热SO2烟气进行转化系统的升温。为调节各段反应温度，转化工序设置副线和阀门，转化器一、四段进口温度采用自调控制。为适应烟气波动特点，SO2鼓风机采用变频调速增减风量，并全部进入DCS系统控制。

2.2.3.4 尾气处理工序

尾气处理工序采用钠碱法2级尾气吸收处理。来自二吸塔的φ(SO2)约0.01%和含少量酸雾的烟气进入一级尾气吸收塔下部与塔上部喷淋下来的碱液逆向接触反应，除去烟气中的部分SO2和酸雾后，经塔顶进入二级尾气吸收塔下部；在二级尾气吸收塔与塔上部喷淋下来的碱液逆向接触反应后，排放的尾气中ρ(SO2)≤50 mg/m3，酸雾质量浓度小于或等于30 mg/m3，低于国家环保新标准，再经75 m烟囱排空。尾气处理的母液含亚硫酸钠，送焦亚硫酸钠装置使用。

3 主要设备选型

主要设备选型见表7。

表7 主要设备选型

装置开车半年多以来，各项经济技术指标都达到设计要求，各工艺参数已趋于稳定。目前硫酸产量基本保持在450 t/d。而且这套装置通过调整工艺参数，能够实现2种产品自由转换。

3.1 回转窑

二期回转窑φ4 m，L=85 m，液压挡轮，单边齿轮传动，4挡托轮，斜度3.5%，转速为0.396～3.96 r/min。内衬有磷酸盐复合砖、硅钙板和复合硅酸铝保温材料。这种磷酸盐复合砖是将耐火耐磨工作层和轻质隔热层融为一体的新型材料，其特点是砌筑方便、抗剥落、耐侵蚀、易挂窑皮、保温性能好，具有良好的隔热性能，节能效果显著。

3.2 4级悬浮预热器

预热器系统中，因各级旋风筒按所在位置不同，其功能和作用也有所不同，它们分别采用不同的高径比和内部结构。一级旋风筒采用高柱长内筒形式可提高气-固分离效果，减少窑气带走的灰量。各级旋风筒均采用蜗壳进口方式，减小旋风筒直径，使其进入旋风筒气流通道逐渐变窄，有利于减少颗粒向筒壁移动的距离，这样可将内筒缩短并加粗，以降低阻力损失。各级旋风筒之间连接风管均设计为方接圆形式，以增加局部涡流，使气-固能够得到充分的混合和热交换。4级悬浮预热器内设保温层，从内到外复合硅酸铝保温材料、硅钙板、耐酸耐腐蚀、抗结皮保温材料。内筒采用高温陶瓷挂片，该挂片具有强度高、高抗折、抗腐蚀、维修更换方便和密封性好等特点，使用寿命较耐热钢提高了2～3倍，降低了水泥生产成本。

3.3 余热锅炉

经过4级预热器后，窑气温度为360～420 ℃，利用好这部分热量能进一步降低生产成本。采用热管余热锅炉投资小，热效率高、更换方便，即使热管泄漏，也不会对生产系统有任何影响。热管是一种具有高导热性能的传热元件，通过密闭真空管壳内工作介质，依靠相变潜热来传递热量，其传热性能类似于超导体导电性能。热管是在密闭的管内先抽成(1～2)×10-4Pa真空，在该状态下充入少量工质，在热管下端加热，工质吸收热量汽化为蒸汽，在微小的压差下，上升到热管上端，并向外界放热，且凝结成液体，冷凝液在重力作用下，沿热管内壁返回到加热段，并再次受热汽化，如此循环往复，连续不断地将热量由一端传向另一端。由于热管呈单向导热性，热量传输只能由工艺气传至水中，而不会由水、汽传到工艺气中，可方便地控制壁温，有效控制露点腐蚀。

由于相变传热管内热阻极小，所以能以较小的温差获得较大的传热率，且结构简单，具有单向导热的特点，特别是热管特有机理，使冷热流体间的热交换均在管外进行，可以方便地进行强化传热。热管加热段采用高频焊翅片管强化传热，使整套设备传热效率高，设备结构紧凑和工艺气体流动阻力小；工艺气热量由热管传给水套内的饱和水，使其汽化，所产蒸汽(汽、水混合物)经蒸汽上升管达到汽包经集中分离以后再送往用户，套管内的水损耗则由下降管将汽包内的水导入水套进行补充，汽包内的水耗由工序的100～104 ℃脱盐水直接供给，或由热管省煤器预热后的水供给。这样由于热管不断将热量输入水套，通过外部水-汽管道的上升及下降完成基本的汽-水循环，达到热工艺气降温，并转化为蒸汽。

3.4 激波吹灰器

由于余热锅炉由多根热管组成，呈三角形布置，高频焊翅片螺旋缠绕在每根热管上，带有粉尘的气体经过时易集聚在翅片上，若不及时清理，会导致系统阻力增加，严重时需停车清理。因此，激波吹灰器的作用就非常明显，余热锅炉运行是否正常与激波吹灰器密切相关。超音速激波是一种剧烈的压缩波，在空气(介质)中传播产生剧烈扰动。空气在经过激波后受到急剧压缩，对积灰产生先压后拉的作用，使积灰面上的灰垢因冲击而破碎；导入积灰层的折射波会在基底与灰层零界面处反射，与入射波相互作用产生剪力，使积灰与基底产生分离，达到彻底清灰的效果。

空气型连续干涉激波场清灰技术是根据以上原理，将压缩空气势能转化为一次高速射流，通过2次加速并瞬时同频释放，产生2道同频、同相、同向连续压缩波或压缩波，采用干涉装置产生强度倍增的干涉激波。干涉激波通过加强管输送至锅炉积灰空间内，激波发生器1 s产生46道干涉激波，激波在有限空间内折射、反射、叠加、形成模糊等效激波场。在有效激波场内，清除灰垢不留死角死区。从目前运行状况来看，各换热段阻力降都在设计范围内，效果非常不错，这种激波吹灰器解决了翅片管易集灰的难题，适用于各种锅炉、省煤器、除尘器等，自动化程度高，运行成本低。

3.5 离心式SO2风机

离心式SO2鼓风机是硫酸工序的主要运行设备，Q=1 900 m3/min、总升压Δp=40 kPa、电机功率N=1 600 kW、变频调节、采用双吸双支撑结构。运行半年多，风机运行稳定，满足了生产要求，未出现任何设备事故。

3.6 转化器及换热器

转化器采用防漏气、防锈、防热变的最新设计，形式为立柱式，φi7 500 mm×18 900 mm，2次转化，“3+1”式4层催化剂。整台设备全部采用304不锈钢，隔板用304合金簿板制作并衬轻质保温砖；每层气体进口设合金分布板，各段气体进出口设置不锈钢波纹膨胀节，使管道不与转化器直接焊接。换热器采用高效、低阻力的新型缩放管换热器。

换热管采用10#钢管，为防止冷凝酸对换热器腐蚀，其中Ⅲa、Ⅳa换热管下部2 m采用316L合金钢，气体进出口采取扩大分布、加膨胀节。催化剂采用巴斯夫04-110和04-111 2种型号，总转化率超过99.85%，满足了设计要求。

3.7 高效逆喷洗涤器

高效逆喷洗涤器的原理是充分有效地利用气相能量，利用液相能量形成泡沫接触界面。在达到高效捕集细粒效果的同时，也达到传热传质的目的。

由于洗涤液喷嘴的孔径较大，循环液可在较高含固量下运行而喷嘴不会被堵塞，因而稀硫酸排放量相应减少，减轻了废酸处理负荷，降低投资，同时降低水耗和生产成本。喷嘴孔径大的另一大优点是喷出的液体不雾化，因此气体中含有较少使气液难以分离的细小液滴，减小了电除雾器负荷。

高效逆喷洗涤器对烟气波动适应性较强，气量变化范围在50%～110%时，烟气均保持较高的净化率。且该设备外形小巧、制作简单、配置灵活，同时由于采用落地式塔槽一体结构，减少了净化土建占地和投资，并降低了稀酸循环系统的动力消耗。

由于高效逆喷洗涤器设备内部没有任何活动部件，烟气畅通无阻，操作维护简单，运转周期长。净化效率高，尤其对脱除亚微粒子更为有效。

3.8 冷却塔

冷却塔容量为2×1 500 m3/h，配置3台流量为1 250 m3/h、扬程为32 m循环水泵。为节约能耗，冷却塔利用循环水回水压力(p≥0.05 MPa)来驱动水轮机叶片，带动风扇旋转，以达到降温的目的。从运行效果来看，节能效果显著。

4 硫酸系统操作控制指标

装置开车半年多以来，各项经济技术指标都达到设计要求，目前各项工艺参数趋于稳定。目前硫酸产量保持在450 t/d。而且这套装置通过调整工艺参数，能够实现2种产品自动转换。

硫酸系统的转化率大于或等于99.85%，吸收率大于或等于99.99%，ρ(H2O)≤0.1 g/m3，排放尾气酸雾质量浓度小于或等于30 mg/m3，ρ(SO2)≤100 mg/m3。

5 经济效益分析

二期项目中普通(水泥)生料成本构成见表8，普通(水泥)烧成成本构成见表9，硫酸生产成本构成见表10。

表8 普通(水泥)生料成本构成

表9 普通(水泥)烧成成本构成

表10 硫酸生产成本构成

由表8～10可见：生产1 t熟料的成本为267.48元，再配成水泥需加上25%左右的掺和材，价格约在250元/m3左右，利润约50元/m3左右。硫酸生产成本为248.35元/t，目前硫酸市场价格约为350元/t，利润约为100元/t。经济效益十分可观。虽然石膏制酸经济效益不如其他行业，但作为一个资源综合利用和环境治理的循环经济项目，社会效益不可低估。不管是磷石膏、钛石膏、氟石膏和脱硫石膏等含硫石膏，石膏制酸联产水泥熟料或膨胀剂仍是解决这一堆放带来的环境污染、占用土地资源的最好办法。

6 结语

生产实践证明：这套150 kt/a硬石膏制硫酸联产150 kt/a混凝土膨胀剂装置从设计到运行都较为成功，经济效益十分显著，而且该套装置技术已获得国家发明专利授权。

[1] 宁爱民，刘珍如. 用硬石膏生产硫酸和高贝利特水泥工艺探析[J].硫磷设计与粉体工程，2013(6)：1-4.

[2] 丁竑广，丁汝斌，杨兴志.重庆三圣石膏制硫酸联产水泥装置的设计与生产实践[J].硫酸工业，2011(3):7-12.

Designandproductionpracticeofco-productionofsulphricacidandconcreteswellingagentbyanhydrite

HANJiming1，YUANNingwei2，LONGMingqiang1，PUZhihua1

(1. Chongqing Sansheng Industrial Co., Ltd., Chongqing， 400718, China； 2. Jiangsu Qingfeng International Environmental Protection Engineering Co., Ltd., Yangzhou, Jiangsu, 225115, China)

Design scale, technology principal, production flow and operational aspect of co-production of 150 kt/a sulphric acid and 150 kt/a concrete swelling agent by gypsum are introduced. Sulphur dioxide decomposed in rotary kiln with anhydrite were utilized to co-produce sulphric acid and cement clinker or swelling agent. Firing process adopted matured technology rotary kiln decomposition plus four-grade suspension preheater, and sulphuric acid production process adopted “3+1”、ⅣⅠ-ⅢⅡ double absorption process plus two-grade tail gas absorption. Main equipment selection and economic and technical operation indicators are described in detail, and economic benefit are analyzed. The plant has run for more than half a year, each operation index reached design value.

anhydrite； rotary kiln； swelling agent； process flow； design； production practice

2017-08-21。

韩继明，男，重庆三圣实业股份有限公司工程师，主要从事磷铵、硫铁矿制酸、硫磺制酸、硬石膏制酸、液体二氧化硫、焦亚硫酸钠及硫系列延伸产品的生产、研发和技改工作。电话：18725702688；E-mail：527803858@qq.com 。

TQ111.16; TQ111.3

B

1002-1507(2017)10-0041-08