一种利用中低品位磷矿石生产黄磷的设备制造技术

本实用新型专利技术公开一种利用中低品位磷矿石生产黄磷的设备，该种利用中低品位磷矿石制备黄磷并且提高能量的利用效率、同时有效控制污染物产生的黄磷生产设备包括：磨粉单元、制球烘干单元、还原反应单元、炉渣冷却单元和分离净化单元；所述磨粉单元包括磨粉装置和风送装置，所述制球烘干单元包括混合器、制球机和烘干机，所述还原反应单元包括高温烟气发生炉和反应磷炉，所述分离净化单元分别与所述反应磷炉、高温烟气发生炉和炉渣冷却单元连通，所述炉渣冷却单元与所述制球烘干单元连通。本实用新型专利技术还公开一种利用中低品位磷矿石生产黄磷的方法，本实用新型专利技术中综合利用CO和高温炉渣所含热量，同时补充部分燃料，提高了能源的利用效率。

A Equipment for Producing Yellow Phosphorus from Low and Medium Grade Phosphorus Ore

The utility model discloses a device for producing yellow phosphorus from medium and low grade phosphorus ores, which uses medium and low grade phosphorus ores to prepare yellow phosphorus and improve energy utilization efficiency, and effectively controls the production of pollutants. The yellow phosphorus production equipment comprises a grinding unit, a ball-making drying unit, a reduction reaction unit, a slag cooling unit and a separation and purification unit. The ball-making drying unit comprises a mixer, a ball-making machine and a dryer. The reduction reaction unit comprises a high-temperature flue gas generator and a reaction phosphorus furnace. The separation and purification unit is respectively connected with the reaction phosphorus furnace, a high-temperature flue gas generator and a slag cooling unit, and the slag cooling unit is connected with the ball-making drying unit. The utility model also discloses a method for producing yellow phosphorus from medium and low grade phosphorus ore. The utility model comprehensively utilizes the heat contained in CO and high temperature slag, and at the same time supplements some fuels, thereby improving the utilization efficiency of energy.

【技术实现步骤摘要】
一种利用中低品位磷矿石生产黄磷的设备
本技术涉及一种黄磷生产设备，具体的，本技术涉及一种利用中低品位磷矿石生产黄磷的设备。此外本技术还涉及一种利用中低品位磷矿石生产黄磷的方法。
技术介绍
黄磷是一种重要的基础工业原料，主要用于制备磷酸、磷化物、磷酸盐等，广泛应用于肥料、饲料工业、食品加工业、建筑工业、医药、电子工业等诸多领域。目前工业上生产黄磷的主要方法为电炉法，即将磷矿石、硅石、焦炭按一定比例和粒度置于电炉中，在1400℃高温下发生还原反应，磷蒸汽与炉尘一起被冷却、洗涤后得到黄磷产品，液态高温炉渣直接从电炉中排出。电炉法需要较高品位的磷矿石为原料，且生产过程中需要消耗大量的电。磷矿作为黄磷生产的主要原料，其质量的好坏直接影响到黄磷电炉的操作和工艺指标，即影响到黄磷的产量、质量、能耗、环保、和经济效益。我国黄磷生产企业所用磷矿原料仍以富矿为主(P2O5质量分数≥28％)，国内采矿企业多是采富弃贫、采块弃粉的方式，一般每选出一吨30％(质量分数)的高品位磷矿，就会产生多达四吨以上的低品位尾矿，资源浪费严重。同时，我国磷矿资源经多年无序及过度开采之后，富矿所剩不多，中低品质磷矿资源又无法得到科学的利用。同时，黄磷生产成本受电价影响大，为降低成本，多数企业利用电价波谷时间段进行生产，无法实现长周期连续生产操作，导致一氧化碳(CO)等产物无法充分利用，造成极大的能源浪费和一系列环境污染问题。部分黄磷生产企业尝试将黄磷生产与化工生产联合，但因化工生产中催化剂对原料纯度要求高，而黄磷生产的炉气中成分复杂，净化分离难度高，且黄磷生产规模较小与化工生产匹配性差，真正实现磷化联产之路还很漫长。因此，提供一种利用中低品位磷矿石生产黄磷、同时充分利用生产过程中的热量和能源的技术，将是解决目前黄磷生产过程中能耗高、能量利用率低、环境影响大等问题的主要途径。公开于该技术
技术介绍
部分的信息仅仅旨在加深对本技术的一般
技术介绍
的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种利用中低品位磷矿石制备黄磷并且提高能量的利用效率、同时有效控制污染物产生的黄磷生产设备。为了解决上述问题，本技术的一种利用中低品位磷矿石生产黄磷的设备，其包括：磨粉单元、制球烘干单元、还原反应单元、炉渣冷却单元和分离净化单元；所述磨粉单元包括磨粉装置和风送装置，并且配置为：分别将包括有磷矿石、硅石、煤粉和/或焦炭的原料送入磨粉装置进行研磨，以及将满足微粒尺寸要求的粉料通过风送装置输送至制球烘干单元中的各个粉仓；所述制球烘干单元包括混合器、制球机和烘干机，并且配置为：将粉仓中的各种粉料及粘结剂进行称重计量后送入混合器，混合均匀后送入制球机制作料球，将料球送入烘干机进行烘干，以及将烘干后的料球输送至还原反应单元中的反应磷炉，其中，烘干温度为200℃～800℃；所述还原反应单元包括高温烟气发生炉和反应磷炉，并且配置为，将来自分离净化单元的CO和外部输送的燃料和氧气一起送入到高温烟气发生炉中进行氧化反应，将在高温烟气发生炉产生的高温烟气送入反应磷炉，并且将料球加热至1200～1400℃并且反应10～90分钟后，将固体料球由炉底排出至炉渣冷却单元，以及将含有磷蒸汽、CO和CO2的炉气由反应磷炉顶部排出至分离净化单元；所述分离净化单元分别与所述反应磷炉、高温烟气发生炉和炉渣冷却单元连通，并且配置为：将炉气进行除尘和水洗后，分离出液体黄磷产品，并且将分离出的CO气体输送至高温烟气发生炉，以及将CO2作为冷却介质输送至炉渣冷却单元，以回收炉渣中的热量；所述炉渣冷却单元与所述制球烘干单元连通，并且配置为，将来自分离净化单元的CO2气体作为冷却剂，将高温炉渣冷却，并且将加热的CO2送入制球烘干单元，以作为烘干热源。优选地，该设备还包括：原料储运单元，该原料储运单元配置为：将包括有磷矿石、硅石、煤粉的原料进行存储，并且对原料进行初步破碎，以及将破碎后的原料输送至所述磨粉单元。优选地，所述分离净化单元还包括：多级除尘装置、水洗装置和脱碳装置，并且配置为，利用多级除尘装置去除炉气中夹带的粉尘，并且利用水洗装置水洗并回收炉气中的黄磷，以及利用脱碳装置将炉气中的CO和CO2分离。优选地，所述高温烟气发生炉和反应磷炉之间由抗高温复合隔热结构连接；所述燃料包括煤、天然气和油，该燃料来自所述分离净化单元的CO与氧气在高温烟气发生炉内发生氧化反应，得到超过1200℃的高温烟气；所述高温烟气作为反应磷炉的热源，与磷炉内的料球逆向接触，以提供料球还原反应和预热所需要的热量。优选地，所述反应磷炉为竖炉，从上到下依次为预热区和反应区，料球在预热区被高温烟气预热至1000～1200℃，在反应区被加热至1200～1400℃反应生成单质黄磷。优选地，在所述多级除尘装置中设置多级气固分离器，用于将炉气中的固体粉尘颗粒物进行脱除。优选地，所述多级除尘装置分为粗分部分和精分部分，粗分部分采用旋风除尘，精分部分采用静电除尘、陶瓷过滤器除尘或者烧结金属过滤器除尘。优选地，所述磷矿石采用中低品位矿石，并且矿石状态为块状或粉状。优选地，所述制球烘干单元制备料球直径范围为5～50mm，料球形状为圆球或者椭圆球；所述反应磷炉中还原反应温度范围为1100～1400℃。本技术还涉及一种利用中低品位磷矿石生产黄磷的方法，其包括以下步骤：a)将包括有磷矿石、硅石、煤粉和/或焦炭的原料进行初步破碎，并将破碎后的各种原料送入磨粉单元；b)将各种原料分时送入磨粉设备进行研磨，将满足微粒尺寸要求的粉料通过风送装置输送至制球烘干单元；c)将各种粉料以及粘结剂按照一定配比进行称重计量后送入混合器，混合均匀后送入制球机制作料球，将料球送入烘干机进行烘干，烘干后的具备一定强度的料球送入反应磷炉；d)将燃料、氧气和来自分离净化单元的CO送入高温烟气发生炉，产生超过1200℃的高温烟气，高温烟气作为热源将反应磷炉中的料球加热至1100～1400℃，启动还原反应并且产生包括有磷蒸汽、CO和CO2的炉气，并且炉气由磷炉顶部排出，反应后的固体料球由炉底排出；e)炉气经除尘、水洗和脱碳后，得到黄磷产品、CO和CO2，并且将CO作为燃料送回高温烟气发生炉，以及将CO2作为冷却剂对炉渣进行冷却；f)由磷炉底部排出的高温料球与来自分离净化单元的CO2气体进行热量交换，热的CO2作为烘干机热源使用，降温后的料球被排出。本技术采取以上技术方案，其有以下有益效果：(1)本技术采用了将磷矿石、硅石、煤粉(焦炭)按一定比例制成具有一定强度的料球，在竖炉中进行还原反应，并通过高温烟气发生器将炉气中的CO和外界燃料进行燃烧提供还原反应所需热量，固态排渣，炉气经除尘、水洗和脱碳除去粉尘等有害物质，综合利用CO和高温炉渣所含热量，生产黄磷的总工艺路线。本技术中，综合利用CO和高温炉渣所含热量，同时补充部分燃料，提高了能源的利用效率，同时解决了传统黄磷生产厂中CO无法充分利用的问题，排放气体洁净无污染。(2)本技术中，采用高温烟气发生炉生产高温烟气为料球提供热量，烟气温度均匀，对料球预热均匀，料球内还原反应充分；且反应无需用电，完全替代了热法黄磷生产中的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种利用中低品位磷矿石生产黄磷的设备，其特征在于包括：磨粉单元(2)、制球烘干单元(3)、还原反应单元(4)、炉渣冷却单元(5)和分离净化单元(6)；所述磨粉单元(2)包括磨粉装置和风送装置，其中，所述磨粉装置用于将原料研磨为粉料，所述风送装置用于将满足微粒尺寸要求的粉料输送至制球烘干单元(3)中的各个粉仓，所述原料包括磷矿石、硅石、煤粉和/或焦炭；所述制球烘干单元(3)包括混合器、制球机和烘干机，其中，所述混合器用于混合粉料和粘结剂以及将混合后的粉料和粘结剂送入制球机，所述制球机用于制作料球以及将料球送入烘干机，所述烘干机用于对料球进行烘干以及将烘干后的料球输送至还原反应单元(4)中的反应磷炉；所述还原反应单元(4)包括高温烟气发生炉和反应磷炉，其中，所述高温烟气发生炉接收来自分离净化单元(6)的CO和外部输送的燃料和氧气，进行氧化反应，并将产生的高温烟气送入反应磷炉，而所述反应磷炉用于加热料球并使料球进行反应，并将料球由炉底排出至炉渣冷却单元(5)，以及将含有磷蒸汽、CO和CO2的炉气由反应磷炉顶部排出至分离净化单元(6)；所述炉渣冷却单元(5)与所述制球烘干单元(3)连通，并且所述炉渣冷却单元(5)用于利用来自分离净化单元的CO2气体对高温炉渣进行冷却，并且将加热的CO2送入制球烘干单元(3)，所述分离净化单元(6)分别与所述反应磷炉、高温烟气发生炉和炉渣冷却单元连通，并且所述分离净化单元(6)用于对炉气进行除尘和水洗，并分离出液体黄磷产品。...

【技术特征摘要】
1.一种利用中低品位磷矿石生产黄磷的设备，其特征在于包括：磨粉单元(2)、制球烘干单元(3)、还原反应单元(4)、炉渣冷却单元(5)和分离净化单元(6)；所述磨粉单元(2)包括磨粉装置和风送装置，其中，所述磨粉装置用于将原料研磨为粉料，所述风送装置用于将满足微粒尺寸要求的粉料输送至制球烘干单元(3)中的各个粉仓，所述原料包括磷矿石、硅石、煤粉和/或焦炭；所述制球烘干单元(3)包括混合器、制球机和烘干机，其中，所述混合器用于混合粉料和粘结剂以及将混合后的粉料和粘结剂送入制球机，所述制球机用于制作料球以及将料球送入烘干机，所述烘干机用于对料球进行烘干以及将烘干后的料球输送至还原反应单元(4)中的反应磷炉；所述还原反应单元(4)包括高温烟气发生炉和反应磷炉，其中，所述高温烟气发生炉接收来自分离净化单元(6)的CO和外部输送的燃料和氧气，进行氧化反应，并将产生的高温烟气送入反应磷炉，而所述反应磷炉用于加热料球并使料球进行反应，并将料球由炉底排出至炉渣冷却单元(5)，以及将含有磷蒸汽、CO和CO2的炉气由反应磷炉顶部排出至分离净化单元(6)；所述炉渣冷却单元(5)与所述制球烘干单元(3)连通，并且所述炉渣冷却单元(5)用于利用来自分离净化单元的CO2气体对高温炉渣进行冷却，并且将加热的CO2送入制球烘干单元(3)，所述分离净化单元(6)分别与所述反应磷炉、高温烟气发生炉和炉渣冷却单元连通，并且所述分离净化单元(6)用于对炉气进行除尘和水洗，并分离出液体黄磷产品。2.根据权利要求1所述的利用中低品位磷...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵静一，毛炜，黄萍，张燕，
申请(专利权)人：北京迈未科技有限公司，
类型：新型
国别省市：北京,11