熔融法窑法磷酸生产工艺制造技术

本发明专利技术公开了一种熔融法窑法磷酸生产工艺，该工艺将磷矿粉、还原碳粉与低熔点配料混合、研磨、过筛得到混合原料，混合原料在窑炉内发生还原反应生成熔融体和P4、CO气体，熔融体向窑炉的溢流口流动，并持续进行还原反应，形成熔融流动还原层，生成的P4、CO气体持续上升，与上方的过剩氧气接触燃烧，生成P2O5、CO2并释放热量，在窑炉上部形成燃烧氧化烟气层，燃烧氧化烟气层的热量通过热辐射持续为熔融流动还原层供热，直至反应完全，含P2O5的混合气体从窑炉排出经水洗吸收得到窑法磷酸。本申请利用低熔点配料，在熔融状态下反应和传质，降低燃烧氧化烟气层的P2O5、O2与熔融流动还原层发生反应的几率，避免出现返磷造成磷收率偏低和碳烧失严重的问题。碳烧失严重的问题。碳烧失严重的问题。

【技术实现步骤摘要】
熔融法窑法磷酸生产工艺


[0001]本专利技术涉及窑法磷酸生产
，特别涉及一种熔融法窑法磷酸生产工艺。

技术介绍

[0002]窑法磷酸的原理为：在一装置内将磷矿还原反应生成的磷(P4)和一氧化碳(CO)燃烧所放出的热能用于磷矿还原反应所需吸收的热能(3+4式放热大于1+2式吸热)。窑法磷酸简化的化学反应：
[0003]4Ca5F(PO4)3+30C+18SiO2→
3P4↑
+30CO
↑
+18CaSiO3+2CaF2ΔH＝280061kJ/kg(以P4计，吸热)(1)
[0004]2CaF2+3SiO2→
2CaSiO3+SiF4↑
ΔH＝82kJ/kg(以P4计，吸热)(2)
[0005]P4+5O2→
2P2O5ΔH＝
‑
25498kJ/kg(以P4计，放热)(3)
[0006]2CO+O2→
2CO2ΔH＝
‑
22154kJ/kg(以P4计，放热)(4)
[0007]窑法磷酸的关键是，将磷矿的还原反应与还原产物P4和CO的氧化反应在同一装置内隔离进行，同时又要实现相互间的高效传热与传质。
[0008]现有窑法磷酸生产工艺一般采用隧道窑窑法磷酸技术和回转窑窑法磷酸技术，其存在的技术问题是，隧道窑窑法磷酸技术和回转窑窑法磷酸技术均采用固相还原，原料采用高熔点配料或制成球或制成砖或加表面隔离层，在回转窑或隧道窑中进行反应和传质，实际过程中能实现相互间的传热与传质，但还原和氧化两个过程仅能实现部分隔离，实际磷收率偏低(返磷)，配料中还原碳烧失严重，导致成本高，没有实际工业经济价值。

技术实现思路

[0009]基于此，本申请提供一种熔融法窑法磷酸生产工艺，将磷矿粉、还原碳粉与低熔点配料混合、研磨、过筛得到混合原料，混合原料在窑炉内发生还原反应生成熔融体和P4、CO气体，熔融体向窑炉的溢流口流动，并持续进行还原反应，形成熔融流动还原层，生成的P4、CO气体持续上升，与上方的过剩氧气接触燃烧，生成P2O5、CO2并释放热量，在窑炉上部形成燃烧氧化烟气层，燃烧氧化烟气层的热量通过热辐射持续为熔融流动还原层供热，直至反应完全，含P2O5的混合气体从窑炉排出经水洗吸收得到窑法磷酸。
[0010]本申请利用低熔点配料，在熔融状态下反应和传质，利用熔融流动还原层与燃烧氧化烟气层界面接触面积小的特点，利用熔融流动还原层生成的P4、CO气体上升在界面形成的天然还原隔离区，利用熔融流动还原层界面的适量碳过量层，降低燃烧氧化烟气层的P2O5、O2与熔融流动还原层发生反应的几率，避免出现返磷造成磷收率偏低和碳烧失严重的问题。本专利技术采用的技术方案是：
[0011]熔融法窑法磷酸生产工艺，包括以下步骤：
[0012]步骤S1.将磷矿粉、还原碳粉与低熔点配料混合、研磨、过筛得到混合原料，混合原料送入窑炉；
[0013]步骤S2.将补充燃料与预热后的过量含氧空气混合、燃烧得到含过剩氧气的烟气，
烟气从窑炉上部进入窑炉；
[0014]步骤S3.上方烟气的热量通过热辐射传递给下方的混合原料，混合原料受热熔融发生还原反应，生成熔融体和P4、CO气体；
[0015]步骤S4.熔融体向窑炉的溢流口流动，并持续进行还原反应，形成熔融流动还原层；
[0016]步骤S5.还原反应产生的P4、CO气体在窑炉内持续上升，与上方的过剩氧气接触燃烧，得到含P2O5、CO2的混合气体，并产生热量，混合气体向窑炉的排气口流动形成燃烧氧化烟气层，燃烧氧化烟气层的热量通过热辐射持续为熔融流动还原层供热，直至反应完全；
[0017]步骤S6.反应完全后，熔渣从窑炉的溢流口流出；P2O5、CO2混合气体从窑炉的排气口排出，冷却后经水洗吸收得到窑法磷酸。
[0018]在本申请公开的熔融法窑法磷酸生产工艺中，所述步骤S1具体为：将高镁磷矿、还原碳粉与低熔点配料按重量百分比1～6:0.1～1:0.5～3进行混合，混合后研磨，过80～120目筛，得到混合原料，混合原料通过给料机送入窑炉。
[0019]在本申请公开的熔融法窑法磷酸生产工艺中，所述磷矿粉为20～30％品位高镁磷矿，所述低熔点配料为5～16.9％品位钾长石。
[0020]在本申请公开的熔融法窑法磷酸生产工艺中，所述步骤S6中，窑炉流出的熔渣通过水萃方式进行降温，得到含磷的硅钙钾镁肥。硅钙钾镁肥为土壤调理剂，可以实现磷矿资源元素全利用，实现窑法磷酸废渣产品化。
[0021]在本申请公开的熔融法窑法磷酸生产工艺中，所述步骤S2中，烟气的温度为1200～1600℃。
[0022]在本申请公开的熔融法窑法磷酸生产工艺中，所述步骤S6中，窑炉流出的熔渣温度为1200～1400℃；窑炉排出的P2O5、CO2混合气体温度为1300～1400℃。
[0023]在本申请公开的熔融法窑法磷酸生产工艺中，所述步骤S2中的含氧空气通过所述步骤S6中窑炉排出的P2O5、CO2混合气体进行预热，且P2O5、CO2混合气体被冷却至300～500℃。
[0024]在本申请公开的熔融法窑法磷酸生产工艺中，所述步骤S2中，补充燃料为黄磷炉尾气、电石炉尾气、焦炉气或煤转化气。补充燃料为工业尾气，将其废物利用，减少尾气排放，保护了生态环境，能达到节能减排的目的。
[0025]在本申请公开的熔融法窑法磷酸生产工艺中，所述步骤S2中，含氧空气为普通空气、富氧空气或纯氧。
[0026]在本申请公开的熔融法窑法磷酸生产工艺中，所述步骤S4中，熔融流动还原层的物料界面设置有碳过量层。
[0027]专利技术的有益效果是：
[0028]本专利技术提供了一种熔融法窑法磷酸生产工艺，该工艺的混合原料在窑炉内受热发生还原反应形成熔融流动还原层，熔融流动还原层的界面与燃烧氧化烟气层的界面接触面积远低于现有窑法磷酸工艺的粒状或砖型物料，并且下部熔融流动还原层不断溢出还原性气体产物上升，在熔融流动还原层的物料界面上方形成天然的还原气氛隔离区，大大降低燃烧氧化烟气层的P2O5、O2与熔融流动还原层发生反应的几率，避免出现返磷造成磷收率偏低和碳烧失严重的问题。该工艺采用高镁磷矿和钾长石作为反应原料，在熔融状态下反应
和传质，反应结束后熔渣水萃得到含高活性磷、钙、硅、钾、镁的硅钙钾镁肥，硅钙钾镁肥为土壤调理剂，可以实现磷矿资源元素全利用，实现窑法磷酸废渣产品化。
附图说明
[0029]为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0030]图1为本申请的熔融法窑法磷酸生产工艺流程示意图；
[0031]图2为本申请的窑炉的结构示意图。
具体实施方式
[003本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.熔融法窑法磷酸生产工艺，其特征在于，包括以下步骤：步骤S1.将磷矿粉、还原碳粉与低熔点配料混合、研磨、过筛得到混合原料，混合原料送入窑炉；步骤S2.将补充燃料与预热后的过量含氧空气混合、燃烧得到含过剩氧气的烟气，烟气从窑炉上部进入窑炉；步骤S3.上方烟气的热量通过热辐射传递给下方的混合原料，混合原料受热熔融发生还原反应，生成熔融体和P4、CO气体；步骤S4.熔融体向窑炉的溢流口流动，并持续进行还原反应，形成熔融流动还原层；步骤S5.还原反应产生的P4、CO气体在窑炉内持续上升，与上方的过剩氧气接触燃烧，得到含P2O5、CO2的混合气体，并产生热量，混合气体向窑炉的排气口流动形成燃烧氧化烟气层，燃烧氧化烟气层的热量通过热辐射持续为熔融流动还原层供热，直至反应完全；步骤S6.反应完全后，熔渣从窑炉的溢流口流出；P2O5、CO2混合气体从窑炉的排气口排出，冷却后经水洗吸收得到窑法磷酸。2.根据权利要求1所述的熔融法窑法磷酸生产工艺，其特征在于，所述步骤S1具体为：将高镁磷矿、还原碳粉与低熔点配料按重量百分比1～6:0.1～1:0.5～3进行混合，混合后研磨，过80～120目筛，得到混合原料，混合原料通过给料机送入窑炉。3.根据权利要求1所述的熔融法窑法磷酸生产工艺，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：王君如，周航，
申请(专利权)人：四川马边龙泰磷电有限责任公司，
类型：发明
国别省市：