一种用磷矿直接制取磷酸的工业化立式明焰窑炉制造技术

一种用磷矿直接制取磷酸的工业化立式明焰窑炉，包括上部的加料料斗、下部的冷却料斗及卸料装置、空气入口、窑体安装在支撑基础上，窑炉内设有一个或多个物料通道，每个物料通道的上部都有窑气排出口。空气入口开在冷却料斗底部或侧部。本实用新型专利技术采用立式明焰窑作为制取磷酸的主反应器，在实现窑法磷酸利用磷与一氧化碳氧化放热来提供还原需热这一核心思想的同时，采用明焰加热，提高了热利用率，而且可以使用固体燃料，从而降低了能源成本与生产成本。（*该技术在2018年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种用磷矿直接制取磷酸的工业化立式明焰窑炉。
技术介绍
磷酸制取工艺发展至今，其主要工艺有两种(1)湿法用硫酸分解中高 品位磷矿石制取磷酸，该方法需要大量优质磷矿石和硫酸，同时产生大量磷石膏 废渣，生产的磷酸杂质含量高，净化工艺复杂，成本高；(2)热法用电炉法生 产单质黄磷，然后在燃烧塔内燃烧吸收制取磷酸，该方法需要大量电能和中高品 位磷矿块矿，环境污染严重，这也几乎是目前全世界生产黄磷的唯一方法。还有 一种是窑法磷酸，其原理与热法磷酸相似，但将磷单质的还原与氧化过程置于一 个设备中，这样磷单质与副产的一氧化碳燃烧释放的热量可以用来提供磷单质还 原所需的热量，大大节省能耗，且可利用？205》10%的中低品位磷矿石，然而此 工艺还未能十分成功应用在规模化工业生产中。窑法磷酸从提出理论以来，主要集中于两条研究路线，首先是回转窑法磷 酸，后来提出隧道窑法磷酸，主要是以磷还原与氧化过程所在的主反应器的不同 来区分的。(1)回转窑是一种重载、大扭矩、多支点、筒状中空窑炉运行系统； 球状物料在窑内随着窑体的旋转而运动，磷的还原在还原区进行，磷的氧化在氧 化区进行，还原区和氧化区都在窑体内；燃料在窑内燃烧直接供热；(2)隧道窑 一般是一条长的直线型隧道，其两侧及顶部有固定的墙壁及拱顶，底部铺设的轨 道上运行着窑车，燃烧设备设在隧道窑的中部两侧；采用隔烟或明焰烧称，物料 放在窑车上，经过预热带、高温带和冷却带。回转窑由于窑体在不断旋转运动，温度难以做到精细控制，窑体容易结圈； 而且球料在运动过程中不断碰撞、摩擦，造成球料破碎比例较大，从而产生大量 粉尘，影响制酸质量；含五氧化二磷窑气出气温度高，腐蚀性大，设备难以承受。隧道窑由于是静止设备，物料在窑车上水平运动，基本不会产生粉尘。然而隧道窑存在的问题是球料无论是化学还是物理保护的成本都很高昂，工业化难 度大；气密性差，漏风难以避免，窑内气相控制难度很大；窑车窑具重量大，带 热多，热量利用率低，造成隧道窑热效率较低等。
技术实现思路
本技术的目的是提供投资低、能耗小的一种利用磷矿直接制取磷酸的 工业化立式明焰窑炉。本技术的目的是这样实现的 一种用磷矿直接制取磷酸的工业化立式 明焰窑炉，包括上部的加料料斗、下部的冷却料斗及卸料装置、空气入口、窑体 安装在支撑基础上，窑炉内设有一个或多个物料通道，每个物料通道的上部都有 窑气排出口。空气入口开在冷却料斗底部或侧部。本技术所提供的用磷矿直接制取磷酸的工业化立式明焰窑炉，生产磷 酸时，生成的磷蒸气和一氧化碳在物料间隙中被氧化，燃烧释放的热量补充给物 料还原反应，即采用磷与一氧化碳氧化放热来提供还原需热，能耗低，生产成本 低，磷酸质量较好。附图说明图1是本技术生产磷酸的结构示意图。图2是图1的A-A侧视图。具体实施方式本技术的采用以下结构 一种用磷矿直接制取磷酸的工业化立式明焰窑炉，包括上部的加料料斗3、下部的冷却料斗6及卸料装置7、空气入口8、 窑体1安装在支撑基础2上，窑炉内设有一个或多个物料通道4，每个物料通道 4的上部都有窑气排出口 5。空气入口 8开在冷却料斗底部或侧部。该装置为中高温立式窑，窑内物料通道可选择圆形或方形，圆形通道直径 在0100—3OOOmm，方形通道边长度为600—3000mm，高为3—30m，可设任意个 数通道；窑总高包括上部加料料斗为15—50m。物料通道其物料烧成温度在 1100—1550。C，烧成周期为2—6小时。本技术的各组成部分叙述如下窑体1:从内至外依次采用重质耐火材料、轻质保温材料、保温棉或浇注料，保证良好的保温效果，节约能源；支撑基础2:采用水泥基座，起到支撑整个窑体的作用；加料料斗3:用以承放生球料的料斗，球料在加料料斗中自然堆积到一定的 高度的料柱以保证窑内的密封性，料柱高度约为800—2000mm;物料通道4:球料在窑内升温、反应的通道；物料从该通道内从上部加入， 依靠重力从下部卸出。在该通道内完成升温和还原反应,物料通道4在窑体1内为一个或多个。窑气排出口 5: 200—80(TC的窑气从此口排出，经换热后进入吸收塔； 冷却料斗6:反应完全的球料在此料斗内与冷空气换热，进行冷却；卸料装置7:冷却后的球料(100—20(TC)在卸料装置的控制下以一定的速 度排出；空气入口 8:冷空气通过这里充入到冷却料斗中6;装置运行说明先将立式明焰窑炉下部的卸料装置关闭，将窑炉内物料通道全部用废渣料 和颗粒状固体燃料填满，形成充实的料柱。窑炉从下部通入热空气使固体碳质燃料燃烧，逐渐升温，待达到要求温度后，将制好经烘干后水分含量不超过2%的 015-80mm的球料输送至窑体顶部加料料斗3，球料与颗粒状固体燃料经重力与 窑下部排料的作用而缓慢下落，进入物料通道4，在物料通道4内升至反应温度 1200—155(TC，球料开始反应，产生的磷蒸气和一氧化碳从球料中逸出后在物料 通道4内的弱氧化气氛中被氧化为五氧化二磷和二氧化碳，混合气从窑气排出口 5排出水合吸收制磷酸；球料在缓慢向下运动中逐渐完成反应后，进入立式窑炉 下部的冷却料斗6，球料在这里与从冷却料斗6中下部充入的冷空气充分换热， 逐渐冷却，最后从控制球料排出速度的卸料装置7排出。从冷却料斗充入的空气向上流动和物料逆流换热，提供固体燃料的燃烧和 磷与一氧化碳燃烧所需要的氧气，并在一起向上运动的过程中，使混合气对通道内由上向下的物料进行预热，随后于200—800。C被抽出进入水合塔并用循环酸 喷淋吸收得到磷酸。用PLC编程，在燃料通道、磷燃烧通道内壁设置多点连续测温和控制，气体在线测定与控制手段来综合测定各点的温度与气氛。 例1:一条600吨/年85%磷酸的立式明焰窑小试生产线。立式明焰窑一个，直径 2.4m，高6.2m;升温前先将卸料装置关闭，用废渣和粒^t煤粉将窑炉内冷却料 斗和物料通道充满，然后点火升温，待达到要求的温度后，将制好经烘干后水分 含量不超过2%的020-80ram的球料与煤粉输送至窑体顶部加料料斗，通过自然重 力作用进入物料通道，升温至反应温度，产生的磷蒸气和一氧化碳逸出后立即在 物料通间隙中被氧化成五氧化二磷和二氧化碳，混合气向上运动，与球料进行换 热后约40(TC时从窑气排出口抽出，使用循环酸喷淋吸收制得磷酸。球料反应完 全后从物料通道进入下部的冷却料斗，与从冷却料斗侧壁充入的冷空气进行换 热，然后从卸料装置排出。空气与球料换热并逆流至高温反应带为燃料燃烧和磷 的氧化提供氧气。利用立式明焰窑作为主反应器进行磷酸生产，与电热法磷酸相比，折算后窑 炉能耗降低了40%，黄磷收率与质量和电炉法相比略低，磷酸产品吨成本降低了 近50%。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用磷矿直接制取磷酸的工业化立式明焰窑炉，包括上部的加料料斗（３）、下部的冷却料斗（６）及卸料装置（７）、空气入口（８）、窑体（１）安装在支撑基础（２）上，其特征在于：窑炉内设有一个或多个物料通道（４），每个物料通道（４）的上部都有窑气排出口（５）。

【技术特征摘要】
1、一种用磷矿直接制取磷酸的工业化立式明焰窑炉，包括上部的加料料斗(3)、下部的冷却料斗(6)及卸料装置(7)、空气入口(8)、窑体(1)安装在支撑基础(2)上，其特征在于窑炉内设有一个或...

【专利技术属性】
技术研发人员：张定斌，汤才洲，曾富强，
申请(专利权)人：湖北三新磷酸有限公司，
类型：实用新型
国别省市：42[中国|湖北]