一种用于窑法磷酸工艺的反应球团制备方法技术

本申请提供一种用于窑法磷酸工艺的反应球团制备方法，主要包括以下步骤：(1)磨料：磨细至150μm以下；(2)配料：称取调整剂控制配料中CaO/SiO2摩尔比0.5～2.0、(Al2O3+MgO)质量占总配料质量百分数的2％～20％；(3)混合：将复合粉料混合均匀，混合时间≥1min；(4)造球：将复合粉料滚动造球，形成球团；(5)干燥：将球团进行干燥处理，干燥温度为100～600℃，干燥时间15～240min，得球团成品。本发明专利技术的反应球团配方，既保证了反应球团在回转窑还原过程中不软熔、高强度要求，又有效降低了SiF4等易引起回转窑结圈物质的生成。回转窑结圈物质的生成。

【技术实现步骤摘要】
一种用于窑法磷酸工艺的反应球团制备方法


[0001]本专利技术主要涉及磷酸生产
，尤其涉及一种用于窑法磷酸工艺的反应球团制备方法。

技术介绍

[0002]磷酸是重要的化工产品，广泛应用于化肥、农药、冶金、电子、锂离子电池等领域。目前，磷酸的生产工艺主要有湿法和热法两类，其中，湿法工艺简单、成本低，但其耗硫酸量大且产品杂质含量高，通常仅用于磷肥生产；热法工艺则是先将磷矿在高温电炉内熔融还原，还原产生的黄磷再经氧化燃烧、水和工序制得磷酸。热法工艺具有产品纯度高，产品可用于电子级磷酸和高纯磷酸盐，但是其能耗高，每吨黄磷高达13700～18500kW
·
h，建厂投资与生产成本居高不下。此外，热法和湿法都对磷矿石的质量有一定的要求，难以直接利用中低品位磷矿。
[0003]为了克服热法磷酸存在的能耗高、原料适应性差等问题，人们于上世纪80年代开始研究窑法磷酸工艺。该工艺是将磷矿的还原与黄磷的氧化在同一个回转窑内进行，由于黄磷和碳氧化放出的热量高于磷矿还原的吸热量，进而大大降低磷矿还原的能耗，同时该工艺还可以处理低品位磷矿。
[0004]当前，人们提出的窑法磷酸工艺原料配方主要有两种，一种是高钙配方(CaO/SiO2摩尔比2～8)，该配方比较适合我国磷矿特点，加入的硅石量较少，入窑原料中P2O5含量高，单位容积产量大，但该配方所需还原温度高达1450℃以上，导致工业生产难于实现。另一种是高硅配方(CaO/SiO2摩尔比0.2～0.4)，该配方还原温度低，仅1300～1350℃，则易于实现工业生产，一直是人们研究的重点，也开展了半工业试验。但是，该配方通常需要加入大量的硅石，使得入窑P2O5含量降低，单位容积产量减小；另外回转窑极易形成Si、P为主要元素组成的结圈，导致窑法磷酸工艺一直不能稳定长期运行，无法实现产业化。
[0005]为了克服回转窑的结圈问题，人们提出了很多改进措施，如中国专利CN112320775A公开了一种窑外预热高温固结的回转窑法磷酸生产系统及生产方法，通过窑外预热高温固结预先脱除球团中的大部分杂质，解决了低温固结球团入窑带来的各种因素引起的回转窑结圈问题，但是额外的高温固结工艺不可避免的增加整体工艺的能耗。中国专利CN104211032A公开了一种改进式的窑法磷酸工艺用还原磷矿石回转窑及解决窑尾结圈的方法，其具体是使窑烟气在进入出口烟道时不发生较大偏移，进而阻止窑尾处产生离心物理沉降，使窑气中的偏磷酸直接随出窑烟气进入水化塔。但是，该工艺也仅缓解了回转窑结圈问题，无法用根本上避免回转窑的结圈问题。

技术实现思路

[0006]本专利技术所要解决的技术问题是，克服以上
技术介绍
中提到的不足和缺陷，提供一种辅助原料消耗少、入炉原料P2O5品位较高且有效抑制回转窑结圈的反应料球配方及其制备方法，以解决当前窑法磷酸工艺无法长期稳定工业运行难题。
[0007]为解决上述技术问题，本专利技术提出的技术方案为：
[0008]一种用于窑法磷酸工艺的反应球团制备方法，主要包括以下步骤：
[0009](1)磨料：将磷矿石、碳质还原剂、调整剂分别磨细至150μm以下；
[0010](2)配料：称取分别磨细至150μm以下的磷矿石、碳质还原剂和调整剂，同时称取粘结剂，调整剂控制配料中CaO/SiO2摩尔比0.5～2.0、(Al2O3+MgO)质量占总配料质量百分数的3％～20％，配料得到复合粉料；
[0011](3)混合：将步骤(2)得到的复合粉料置于混合机内混合均匀，混合时间≥1min；
[0012](4)造球：将步骤(3)混合后的复合粉料滚动造球，形成球团；
[0013](5)干燥：将步骤(4)得到的球团进行干燥处理，干燥温度为100～600℃，干燥时间15～240min，得球团成品。
[0014]本专利技术针对磷矿非熔融体系还原涉及的P2O5‑
CaO
‑
MgO
‑
SiO2‑
Al2O3‑
F多元体系相变规律及其中磷还原及氟挥发行为研究最新成果基础上，核心在于，我们不仅考虑了传统球团中的CaO和SiO2含量指标控制，还考虑了MgO、Al2O3含量的控制条件，也考虑F对球团的性能的影响效应，进而创造性地提出了一种新的用于窑法磷酸工艺的球团配方，可有效解决传统高硅配料回转窑易结圈的问题，又避免了高钙配料所需还原温度过高的问题。
[0015]为了保证回转窑稳定运行，一方面反应球团应具有较高的熔点和强度，在回转窑的还原过程中不软熔；另一方面反应球团在还原过程中，SiF4、低熔点磷酸盐、粉尘等易结圈物质生成量少。为了满足上述要求，根据我们最新的成果，关键在于控制反应残球中F的含量应低于3％(质量百分数)且SiF4气体生成量少。为了实现上述目标，步骤(2)配料中CaO/SiO2的摩尔比控制在0.5～2.0之间，且配料中总(MgO+Al2O3)总质量占总体配料百分含量3～20％，此条件下可以有效降低SiF4的挥发量，同时，球团还能具有合适熔点和强度。进一步优选的所述步骤(2)配料中CaO/SiO2的摩尔比控制在0.6～1.8之间且配料中总(MgO+Al2O3)总质量占总体配料百分含量5～17％。
[0016]优选的，所述碳质还原剂包括无烟煤、烟煤、焦炭或石油焦中的一种或多种。
[0017]优选的，以有效碳计量的碳质还原剂粉的物质的量是以P2O5计量的磷矿石粉的物质的量的7～9倍。
[0018]优选的，所述粘结剂包括羧甲基淀粉钠、膨润土、腐植酸钠溶液、沥青、腐植酸铵、水玻璃、亚硫酸盐纸浆废液、糖浆或木质素磺酸盐中的一种或多种。
[0019]优选的，所述粘结剂的添加量占配料质量的0.2％～12％。
[0020]优选的，所述调整剂含Ca、Si、Al或Mg元素中的一种或多种。
[0021]调整剂用于将球团的化学组成调整在本申请的规定范围内。
[0022]优选的，所述调整剂为石英石、河沙、白云石、石灰石、氧化铝、氧化镁、碳酸镁、钙长石或黄长石中的一种或多种。
[0023]优选的，所述调整剂用量占配料质量的5～50％。
[0024]优选的，所述步骤(5)球团干燥温度为150～550℃，干燥时间30～180min。
[0025]与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：
[0026](1)本专利技术提出了一种新的用于窑法磷酸工艺的反应球团配方，既保证了反应球团在回转窑还原过程中不软熔、高强度要求，又有效降低了SiF4等易引起回转窑结圈物质的生成，从而解决了早期回转窑难以连续稳定运行的难题。
[0027](2)基于我们新的配方工艺，磷的挥发率高且反应温度低，对窑法磷酸工艺节能降耗有益。
具体实施方式
[0028]为了便于理解本专利技术，下文将结合较佳的实施例对本专利技术做更全面、细致地描述，但本专利技术的保护范围并不限于以下具体实施例。
[0029]除非另有定义，下文中所使用的所有专业术语与本领域技术人员通常理解含义相同本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于窑法磷酸工艺的反应球团制备方法，其特征在于，主要包括以下步骤：(1)磨料：将磷矿石、碳质还原剂、调整剂分别磨细至150μm以下；(2)配料：称取分别磨细至150μm以下的磷矿石、碳质还原剂和调整剂，同时称取粘结剂，调整剂控制配料中CaO/SiO2摩尔比0.5～2.0、(Al2O3+MgO)质量占总配料质量百分数的3％～20％，配料得到复合粉料；(3)混合：将步骤(2)得到的复合粉料置于混合机内混合均匀，混合时间≥1min；(4)造球：将步骤(3)混合后的复合粉料滚动造球，形成球团；(5)干燥：将步骤(4)得到的球团进行干燥处理，干燥温度为100～600℃，干燥时间15～240min，得球团成品。2.如权利要求1所述的用于窑法磷酸工艺的反应球团制备方法，其特征在于，所述碳质还原剂包括无烟煤、烟煤、焦炭或石油焦中的一种或多种。3.如权利要求1所述的用于窑法磷酸工艺的反应球团制备方法，其特征在于，以有效碳计量的碳质还原剂粉的物质的量是以P2O5计量的磷矿石粉的物质的量的7～9倍。4.如权利要求1所述的用于窑法磷酸工艺的反应球团制备方法，其特征在于，所述粘结剂包括羧甲基...

【专利技术属性】
技术研发人员：任国兴，杨润德，冉孟杰，魏世发，李肇佳，
申请(专利权)人：长沙矿冶研究院有限责任公司，
类型：发明
国别省市：