一种“煤气-黄磷-建材”联产一体化的方法技术

本发明专利技术公开了一种“煤气‑黄磷‑建材”联产一体化生产方法，涉及煤气化、黄磷和建材生产技术领域，旨在利用煤气化高位热能作黄磷生产热源，提高热利用效率；充分利用煤灰分以硅、铝酸性氧化物为主的特点，为磷矿还原分解提供助熔剂；通过适当调整体系酸度值，并利用煤灰分组成中其它成分如钛、镁及碱金属，获得适宜制备微晶玻璃的基础玻璃组成，因而可在传统富氧加压气化炉生产煤气的同时联产黄磷，并通过炉渣制备微晶玻璃，解决传统煤气化和黄磷生产固体废弃物的资源化利用，对煤清洁利用和磷化工产业具有十分重要的现实意义。

【技术实现步骤摘要】
一种“煤气-黄磷-建材”联产一体化的方法
本专利技术涉及煤气化、黄磷生产和微晶玻璃联产一体化方法，属于煤清洁利用与节能降耗

技术介绍
煤气化是指煤或焦炭、半焦等固体燃料在高温常压或加压条件下与气化剂反应，转化为气体产物和少量残渣的过程。气化剂主要是水蒸气、空气(或氧气)或它们的混合气，所得气体产物视所用原料煤质、气化剂的种类和气化过程的不同而异，煤气可分为空气煤气、半水煤气、水煤气等。煤气化过程可用于生产燃料煤气，作为工业窑炉用气和城市煤气，也用于制造合成气，作为合成氨、合成甲醇和合成液体燃料的原料。煤的气化类型可归纳为五种基本类型：自热式的水蒸汽气化、外热式水蒸汽气化、煤的加氢气化、煤的水蒸汽气化和加氢气化结合制造代用天然气、煤的水蒸汽气化和甲烷化相结合制造代用天然气。本专利技术煤气化炉选择富氧加压气化炉，此类炉型具有较高的热效率(可达95％)和碳转化率(可达99％)；气化炉为水冷壁结构，能承受1500℃至1700℃的高温；对煤种要求低，可实现原料的本地化；投资少，生产成本低的特点。成熟的黄磷生产工艺为电炉法，生产工艺要求的磷矿石、硅石和焦炭(白煤)破碎后满足料度要求，分别由储仓按一定比例分批放出，然后配成均匀的混合料输送至电炉料仓。混合料通过均匀分布的连接电炉体与料仓的七根下料管连续送入密闭微正压电炉内。电炉的三相电极(三根或六根)在其额定功率左右工作，使进入电炉的混合料在1400-1500℃下发生还原反应。生成的炉渣和磷铁定期从炉底排出，磷铁在渣道处回收，炉渣进入化渣池(或水淬冲渣池)，并及时抓起运走。生成的黄磷、CO、四氟化硅等呈炉气从反应熔区逸出，在经过炉内上部连续补充的混合料时，携带一部分混合料中的粉尘，通过导气管进入串联的三个吸收塔，经浊度较低、温度和压力适宜的循环污水喷淋冷却，黄磷凝聚成液滴与粉尘一起进入塔底受磷槽中，即为粗磷。粗磷在精制锅中，用蒸汽加热、搅拌、澄清后，在锅底沉积纯磷，之后进入冷凝池，冷却成型后即得产品黄磷，最后再对成品磷进行计量包装。CO等气体(即尾气)，经总水封分成两路，一路是经过进一步净化后作为燃料或用作碳一化工生产原料，但大多数采用放空处理。电炉法黄磷生产过程中，焦炭(白煤)在电炉法生产黄磷中既是还原剂又是导电体；硅石是助熔剂，用于降低炉渣熔点，便于出渣。电炉法制黄磷生产的主要化学反应为：4Ca5F(PO4)3+21SiO2+30C→3P4↑+30CO↑+SiF4↑+20CaSiO3；在炉底形成的炉渣主要是硅酸一钙和硅酸二钙的低共熔物，为满足正常生产条件下节约能耗，残渣中酸度值(酸性物质与碱性物质质量比)一般为0.5-0.85之间，因矿物成分或操作水平差异，有的企业酸度值会在0.9或更高。从黄磷电炉中流出的l350-l450℃熔融渣，由于多采用水淬骤冷方式，水渣矿物相结晶度较差，主要是无定型的玻璃体结构，外观呈灰白色，粒度在0.5-1.0mm，相对密度为0.8-1.3的粒状炉渣。传统电炉法黄磷生产是一个高能耗、高污染的过程，已被国家列入限制性发展行业。为了解决这一问题，窑法磷酸成为了研究热点，但因窑法磷酸需要采用固体排渣和以磷酸回收磷，导致窑法磷酸磷收率低，高温下产生焦磷酸造成后续系统堵塞和设备腐蚀，至今仍无法工业化推广。CN201711313380.4本专利技术公开了一种碱金属化合物催化磷矿碳热还原的方法，属于矿产资源综合利用和节能降耗
；该方法可将磷矿的还原率在1300℃下提高至90％以上；该碱金属化合物催化磷矿碳热还原的方法是分别将磷矿、硅石、焦炭粉磨，焦炭粉与碱金属化合物水溶液混合干燥研磨后，与其他两个原料充分混合均匀加水压片，干燥后用氩气作保护气体，在1300℃温度下在管式炉中保温4h～6h，取出放干燥器中冷却至常温，通过分析残渣含磷计算磷矿还原率。根据富氧加压煤氧化技术和磷矿碳热还原生产黄磷原理，煤气化炉膛温度高达1700℃，完全满足磷矿还原反应温度；煤中灰分组成以氧化硅和氧化铝酸性物质为主，能与磷矿分解物氧化钙结合成高温稳定的钙盐，满足磷矿分解助熔造渣要求。CN201710515911.1煤制气一体化闪速炼铁炉及其工艺，本专利技术公开了煤制气一体化闪速炼铁炉及其工艺。煤制气一体化闪速炼铁炉包括：炉身，其内限定有还原腔室，炉身的底端敞开，炉身的顶端具有精矿喷嘴、物料入口和两个炉顶气出口；炉腰，其上下两端敞开，其上端与炉身的底端相连，其内限定有煤制气腔室，其侧壁上设置有多个喷枪；炉底，其上端与炉腰相连，其内限定出熔池，熔池沿下向上的方向分为铁水层区、渣层区和焦炭层区，位于渣层区、焦炭层区或者渣层区和焦炭层区的交界处的炉底侧壁上设置有多个氧气喷枪，炉底下部具有铁水出口和排渣口。该煤制气一体化闪速炼铁炉通过将煤制气单元与闪速炼铁炉结合，炉顶煤气循环使用，可以实现资源和能源的高效利用。CN201720694116.9直接还原铁、建材、煤气化多联产的系统，本技术公开了直接还原铁、建材、煤气化多联产的系统，自上而下依次限定出气化段、还原段和熔分段，气化段有供给氧气和煤粉的第一撞击流喷嘴，还原段有预还原铁矿粉入口，还原段和熔分段间有锥形缩口，锥形缩口侧壁处的反应塔上有第一煤气出口，熔分段有渣液出口和铁水出口；煤气激冷塔，有第一煤气入口、冷煤气入口、换热后煤气出口和粉尘出口；预还原塔，有供给铁矿粉和煤气的第二撞击流喷嘴、第二煤气出口和预还原铁矿粉出口，第二撞击流喷嘴与换热后煤气出口相连。该系统可同时实现生产煤气和铁水，所得铁水可熔铸或进一步精炼特种钢，所得的渣液可用于生产建筑装饰材料，整个工艺生产效率高、成本低且环保。刘河云提出“用铝矾土代替硅石生产黄磷，提高制磷炉渣活性”，入炉试验表明，采用Al2O3质量含量为83％-86％的铝矾土替代硅石，炉渣的活性系数m(Al2O3)/m(SiO2)由原来的0.096提高到0.3，从而提高了磷炉渣的活性和质量，是制磷炉渣有效利用和增加用量的最佳途径。当制磷炉渣中W(Al2O3)在11％左右时，制磷炉渣熔点降低，可使黄磷电炉电耗下降，成本下降，由此说明，利用其它矿物替代传统硅石作电炉法黄磷生产的造渣助熔剂可行。CN101585521A提供了磷矿石和钾长石生产磷酸及可溶性钾盐的方法，该方法包括下述步骤：选用含P2O5为15-30％的磷矿石，钾长石以K2O计含量为10-18％，与焦炭一起经破碎、球磨、加水成球、干燥，在温度1100-1400℃下煅烧10-30分钟，之后，将煅烧产物在1～5％柠檬酸溶液中浸泡12小时，浸泡温度为室温至60℃，分离出的滤液经结晶提纯，得到可溶性钾盐；磷矿石中的P2O5被还原成磷蒸气并挥发,在料层的上方磷蒸气被引入炉内的空气氧化成P2O5气体，在水化装置中P2O5气体被吸收得到磷酸。本专利技术解决了磷酸生产的废渣、废气排放问题，还缓解了我国可溶性钾资源依赖进口的现状，经济环保。CN103910348A涉及一种钾长石的利用方法，该方法不仅能够利用钾长石制取磷酸氢二钾，而且还可同时制取到其他的有价副产品。该方法步骤包括：1)将含有钾长石、磷矿石、石灰石本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种“煤气-黄磷-建材”联产一体化的方法，其特征在于：以富氧加压煤气装置为基础，煤灰分为熔剂，利用煤气化高位热能实现磷矿还原生产黄磷、炉渣制备微晶玻璃。/n

【技术特征摘要】
1.一种“煤气-黄磷-建材”联产一体化的方法，其特征在于：以富氧加压煤气装置为基础，煤灰分为熔剂，利用煤气化高位热能实现磷矿还原生产黄磷、炉渣制备微晶玻璃。


2.根据权利要求1所述的一种“煤气-黄磷-建材”联产一体化的方法，其特征在于：煤气化、磷矿还原和微晶玻璃制备在同一个设备内完成。


3.根据权利要求1所述的一种“煤气-黄磷-建材”联产一体化的方法，其特征在于：煤气化所使用的煤为灰分矿物组成以高岭石为主，且富含钛、镁的煤种。


4.根据权利要求1所述的一种“煤气-黄磷-建材”联产一体化的方法，其特征在于：所述的炉渣中酸性氧化物与碱性氧化物质量比为1.2-1.8。...

【专利技术属性】
技术研发人员：夏举佩，师一博，魏兴，王伟杰，郑光亚，
申请(专利权)人：昆明理工大学，
类型：发明
国别省市：云南;53