CN101157448A - 直接还原磷矿制取高浓度磷酸的方法 - Google Patents
直接还原磷矿制取高浓度磷酸的方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN101157448A CN101157448A CNA2007100662416A CN200710066241A CN101157448A CN 101157448 A CN101157448 A CN 101157448A CN A2007100662416 A CNA2007100662416 A CN A2007100662416A CN 200710066241 A CN200710066241 A CN 200710066241A CN 101157448 A CN101157448 A CN 101157448A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- reduction
- phosphoric acid
- zone
- gas
- material base
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Landscapes
- Furnace Details (AREA)
Abstract
本发明是一种直接还原磷矿制取高浓度磷酸的方法。用磷矿石、硅藻土、焦碳或煤制作的料坯还原氧化制取磷酸的过程分为三个区域，预热区、还原区和氧化燃烧区，并用不同的设备组件构成；预热区1150－1200℃，还原区在1250－1450℃使料坯中的焦碳或煤与磷矿发生还原反应，生成的磷蒸气P4和一氧化碳气体再进入氧化燃烧区，在氧化燃烧区加入空气使磷蒸气P4和一氧化碳气体氧化成P2O5和二氧化碳混合窑气，抽出高温混合窑气经除尘后引入水合吸收塔用循环酸吸收制得磷酸。还原反应完毕的料坯从还原区排出，经冷却换热后即为水泥熟料或建材原料。本发明的创新点是把料坯的预热、还原、还原气氧化过程分开，其反应互不干扰。反应过程控制简单，而且磷矿的还原率高，总磷得率高。
Description
技术领域
本发明涉及磷酸制取技术领域，特别是采用中低品位磷矿直接还原制取高浓度磷酸(和副产品水泥、建材制品)的方法。
背景技术
工业化生产磷酸的主要方法以下几种：(1)以黄磷为原料，经氧化燃烧、水合吸收制取磷酸；该方法制得的产品质量好、浓度高但其原料生产需消耗大量的电能和中高品位的磷矿，能耗高、成本高，常规称为热法磷酸。(2)用硫酸分解磷矿制取磷酸；该方法生产成本相对较低，但需要消耗大量的硫酸和优质磷矿石，产品质量差，酸浓度低，一般只用于生产肥料，难以满足工业磷酸盐生产用酸要求。而且以上两种生产方法均有大量的固体废渣排放，给环境造成很大压力。(3)新的窑法磷酸生产工艺，目前国内报道已建成两套生产装置，该方法用碳作还原剂、二氧化硅作助剂直接还原磷矿制取磷酸；但该方法为了解决料坯还原碳早燃和五氧化二磷反吸，在料坯制作过程中，往往采用一次成型、二到三次包裹的方法，料坯制作工艺复杂、工作量大、能耗高，消耗大量高价值的包裹剂，增加了窑法磷酸生产成本，降低了窑法磷酸的市场竞争力。
发明内容
本发明的目的是提供一种直接还原中低品位磷矿制取高浓度磷酸和副产水泥、建材制品的方法。该方法避免了料坯还原碳早燃和五氧化二磷反吸现象的发生，矿石磷利用率超过90％，所得磷酸可直接用于部分磷酸盐生产，其烧渣直接或添加少量熟石灰、石膏就能作为水泥或建材原料。
本发明的目的是这样实现的：利用热法和湿法磷酸生产不能利用的中低品位磷矿为主要原料与硅藻土、焦碳或煤等制取高品质、高浓度磷酸和副产水泥、建材制品。具体方法是：
用磷矿石、硅藻土、焦碳或煤制作的料坯还原氧化制取磷酸的过程分为三个区域，预热区、还原区和氧化燃烧区，并用不同的设备组件构成；用制作的料坯进入复合窑预热区，预热至1150-1200℃，然后再进入还原区，在1250-1450℃使料坯中的焦碳或煤与磷矿发生还原反应，生成的磷蒸气P4和一氧化碳气体再进入复合窑内的氧化燃烧区，在氧化燃烧区加入空气使磷蒸气P4和一氧化碳气体氧化成P2O5和二氧化碳混合窑气，把高温混合窑气抽出来经除尘后引入水合吸收塔用循环酸吸收制得磷酸，还原反应完毕的料坯从还原区排出，经冷却换热后即为水泥熟料或建材原料，按现有技术的方法制得水泥和建材制品(如砖、保温材料等)。
磷蒸气P4和一氧化碳气体在氧化燃烧区氧化反应产生的大量热量经辐射间接加热料坯，补充料坯预热和还原反应的热能。
本发明的工作原理如下：
本发明是以复合窑为主要反应设备来完成磷矿粉的还原和单质磷的氧化反应，通过对窑气水合吸收来制取磷酸。磷矿粉的还原用焦碳或煤作为还原剂，加入粘土硅藻土或硅石作为助剂参与还原反应，生成硅酸钙(CaO·SiO2)，铝酸三钙(3CaO·AI2O3)，在还原区反应如下：
4Ca5F(PO4)3+30C+18SiO2+AI2O3→17CaO·SiO2+3CaO·AI2O3+3P4↑+30CO↑+SiF4↑反应产生的磷蒸气和一氧化碳气体进入复合窑内的氧化燃烧区，再与在氧化燃烧区加入的空气发生氧化反应：
P4+5O2→2P2O5↑+ΔH
2CO+O2→2CO2↑+ΔH
磷蒸气和一氧化碳气体和空气中的氧气发生反应放出大量的热，经辐射间接加热料坯，使料坯预热和进行还原反应，根据需要补加的外部热源进入还原区直接加热还原料坯，并进一步带动还原反应生成的磷蒸气P4和一氧化碳气体进入复合窑内的氧化燃烧区。还原反应完毕的料坯从还原区排出，经冷却换热后即为水泥熟料或建材制品。
本发明料坯在隔绝氧气的条件下升温，不会产生还原碳的早燃现象和导致碳损失。本发明的创新点是把料坯的预热、还原、还原气氧化过程分开，其反应互不干扰。在高温还原气氛条件下所得的磷蒸气和一氧化碳气体在专门的氧化燃烧区进行燃烧氧化，得到五氧化二磷和二氧化碳混合窑气，该混合窑气由氧化燃烧区底部窑气出口引出，不与料坯接触，不会发生五氧化二磷的反吸现象，反应过程控制简单，而且磷矿的还原率高，总磷得率高。生产适应性强、生产成本低。
附图说明
图1是本发明的复合窑的一个实例结构示意图。
图中：1-氧化燃烧室，2-还原室，3-预热室，4-预热室进料口， 5-氧化燃烧室空气进口，6-换热列管，7-窑气出口，8-还原室高温热气进气分布管组，9-还原室排渣口，10-锥形旋转刮板式排渣机，11-锥形旋转刮板式排渣机驱动装置，12-立柱，13-水夹套，14-氧化燃烧室与还原室相连的/小孔。
具体实施方式
实施例：
本发明的工艺流程如下：用磷矿石、硅藻土、焦碳或煤制作的料坯还原氧化制取磷酸的过程分为三个区域，预热区、还原区和氧化燃烧区，并用不同的设备组件构成，如图1所示。工艺方法是：将中低品位磷矿石(P2O5：17-22％，SiO2：21-27％)、硅藻土(SiO2≥68％)、焦碳或煤(固定碳含量≥75％)三种原料按1∶0.01-0.96∶0.1-0.3的比例混合后，研磨成80％以上通过200目的粉，再喷加5-8％的水和0-1％的木质磺酸盐压制成所需形状的料坯(Φ10-25mm的小球)，经380℃-500℃烘干后加入复合窑内预热区经预热到1150℃-1200℃，然后再进入还原区，在1250-1450℃使料坯中的焦碳或煤与磷矿发生还原反应，生成的磷蒸气P4和一氧化碳气体再进入复合窑内的氧化燃烧区，在氧化燃烧区加入空气使磷蒸气P4和一氧化碳气体氧化成P2O5和二氧化碳混合窑气，把高温混合窑气抽出来经除尘后引入水合吸收塔用循环磷酸吸收制得磷酸，磷蒸气P4和一氧化碳气体在氧化燃烧区氧化反应产生的大量热量经辐射间接加热料坯，还原反应完毕的料坯从还原罐底经排渣机排出，冷却换热后添加一定量的熟石灰和熟石膏调整强度磨细制成水泥。
本发明所用的坯料也可是除上除实施例以外的其它材料制备的坯料。
Claims (2)
1.一种直接还原磷矿制取高浓度磷酸的方法，其特征在于：用磷矿石、硅藻土、焦碳或煤制作的料坯还原氧化制取磷酸的过程分为三个区域，预热区、还原区和氧化燃烧区，并用不同的设备组件构成；用制作的料坯进入复合窑预热区，预热至1150-1200℃，然后再进入还原区，在1250-1450℃使料坯中的焦碳或煤与磷矿发生还原反应，生成的磷蒸气P4和一氧化碳气体再进入复合窑内的氧化燃烧区，在氧化燃烧区加入空气使磷蒸气P4和一氧化碳气体氧化成P2O5和二氧化碳混合窑气，把高温混合窑气抽出来经除尘后引入水合吸收塔用循环酸吸收制得磷酸，还原反应完毕的料坯从还原区排出，经冷却换热后即为水泥熟料或建材原料。
2.根据权利要求1所述的直接还原磷矿制取高浓度磷酸的方法，其特征在于：磷蒸气P4和一氧化碳气体在氧化燃烧区氧化反应产生的大量热量经辐射间接加热料坯，补充料坯预热和还原反应的热能。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CNA2007100662416A CN101157448A (zh) | 2007-09-26 | 2007-09-26 | 直接还原磷矿制取高浓度磷酸的方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CNA2007100662416A CN101157448A (zh) | 2007-09-26 | 2007-09-26 | 直接还原磷矿制取高浓度磷酸的方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN101157448A true CN101157448A (zh) | 2008-04-09 |
Family
ID=39305701
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CNA2007100662416A Pending CN101157448A (zh) | 2007-09-26 | 2007-09-26 | 直接还原磷矿制取高浓度磷酸的方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN101157448A (zh) |
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2010025620A1 (zh) * | 2008-09-03 | 2010-03-11 | 湖北三新磷酸有限公司 | 一种用立式密闭隔烟窑炉生产黄磷或磷酸的方法及设备 |
| CN101531352B (zh) * | 2009-04-22 | 2010-10-27 | 瓮福（集团）有限责任公司 | 用磷酸酐浓缩稀磷酸生产晶体磷酸的方法 |
| CN101556108B (zh) * | 2009-05-25 | 2010-12-01 | 四川大学 | 竖窑与竖窑法制磷酸的工艺 |
| CN101531351B (zh) * | 2009-03-17 | 2011-04-13 | 昆明隆青化工有限公司 | 一种用中低品位磷矿石制备黄磷的方法 |
| CN102616759A (zh) * | 2012-03-26 | 2012-08-01 | 武汉工程大学 | 利用流化床反应器制备磷酸的工艺及其装置 |
| CN102689882A (zh) * | 2012-06-29 | 2012-09-26 | 重庆大学 | 一种低品位磷矿转底炉法生产黄磷的方法 |
| CN108408705A (zh) * | 2018-06-01 | 2018-08-17 | 四川省雷波明信化工有限公司 | 一种基于多级流化床的磷酸生产装置及生产方法 |
| CN111994886A (zh) * | 2020-06-19 | 2020-11-27 | 成都易态科技有限公司 | 高纯磷酸的生产系统以及生产方法 |
| CN113354315A (zh) * | 2021-07-09 | 2021-09-07 | 贵州大学 | 利用磷矿酸不溶渣生产高硅硫铝酸盐水泥的方法 |
| CN114212762A (zh) * | 2022-01-18 | 2022-03-22 | 四川马边龙泰磷电有限责任公司 | 熔融法窑法磷酸生产工艺 |
| CN114477115A (zh) * | 2022-03-18 | 2022-05-13 | 西安吉利电子新材料股份有限公司 | 一种从磷矿直接生产电子级磷酸溶液的方法 |
-
2007
- 2007-09-26 CN CNA2007100662416A patent/CN101157448A/zh active Pending
Cited By (15)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2010025620A1 (zh) * | 2008-09-03 | 2010-03-11 | 湖北三新磷酸有限公司 | 一种用立式密闭隔烟窑炉生产黄磷或磷酸的方法及设备 |
| CN101531351B (zh) * | 2009-03-17 | 2011-04-13 | 昆明隆青化工有限公司 | 一种用中低品位磷矿石制备黄磷的方法 |
| CN101531352B (zh) * | 2009-04-22 | 2010-10-27 | 瓮福（集团）有限责任公司 | 用磷酸酐浓缩稀磷酸生产晶体磷酸的方法 |
| CN101556108B (zh) * | 2009-05-25 | 2010-12-01 | 四川大学 | 竖窑与竖窑法制磷酸的工艺 |
| CN102616759B (zh) * | 2012-03-26 | 2014-07-09 | 武汉工程大学 | 利用流化床反应器制备磷酸的工艺及其装置 |
| CN102616759A (zh) * | 2012-03-26 | 2012-08-01 | 武汉工程大学 | 利用流化床反应器制备磷酸的工艺及其装置 |
| CN102689882A (zh) * | 2012-06-29 | 2012-09-26 | 重庆大学 | 一种低品位磷矿转底炉法生产黄磷的方法 |
| CN108408705A (zh) * | 2018-06-01 | 2018-08-17 | 四川省雷波明信化工有限公司 | 一种基于多级流化床的磷酸生产装置及生产方法 |
| CN108408705B (zh) * | 2018-06-01 | 2021-07-13 | 雷波明信实业发展有限公司 | 一种基于多级流化床的磷酸生产装置及生产方法 |
| CN111994886A (zh) * | 2020-06-19 | 2020-11-27 | 成都易态科技有限公司 | 高纯磷酸的生产系统以及生产方法 |
| CN111994886B (zh) * | 2020-06-19 | 2021-11-30 | 成都易态科技有限公司 | 高纯磷酸的生产系统以及生产方法 |
| CN113354315A (zh) * | 2021-07-09 | 2021-09-07 | 贵州大学 | 利用磷矿酸不溶渣生产高硅硫铝酸盐水泥的方法 |
| CN113354315B (zh) * | 2021-07-09 | 2022-11-22 | 贵州大学 | 利用磷矿酸不溶渣生产高硅硫铝酸盐水泥的方法 |
| CN114212762A (zh) * | 2022-01-18 | 2022-03-22 | 四川马边龙泰磷电有限责任公司 | 熔融法窑法磷酸生产工艺 |
| CN114477115A (zh) * | 2022-03-18 | 2022-05-13 | 西安吉利电子新材料股份有限公司 | 一种从磷矿直接生产电子级磷酸溶液的方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN101157448A (zh) | 直接还原磷矿制取高浓度磷酸的方法 | |
| CN111559879B (zh) | 一种硫磺气体还原石膏制硫铝酸盐水泥联产硫酸的方法 | |
| US10101087B2 (en) | Method of comprehensively utilizing high-temperature slag balls exiting rotary kiln in kiln process for producing phosphoric acid, and process system thereof | |
| CN102502524B (zh) | 一种由硫酸钙和硫磺生产二氧化硫的方法 | |
| CN101003422B (zh) | 一种用磷石膏生产硫酸和水泥的新方法 | |
| US20220204403A1 (en) | Production method for producing cement and co-producing sulfuric acid from phosphogypsum | |
| CN100390091C (zh) | 利用磷矿选矿后的含磷尾矿制取磷酸并副产建筑用砖的方法 | |
| CN101186281B (zh) | 一种磷石膏制硫酸过程中降低磷石膏分解温度的方法 | |
| CN201161187Y (zh) | 一种分解磷石膏的复合循环流化床装置 | |
| CN100484868C (zh) | 直接还原磷矿制备高浓度磷酸并副产硅酸盐和铝酸盐制品的方法 | |
| CN101343047A (zh) | 一种石膏生产硫酸和水泥的改进生产工艺 | |
| CN101033061A (zh) | 直接还原磷矿制备磷酸并副产硅酸盐水泥熟料的方法 | |
| CN103964715A (zh) | 节能降耗的石膏生产水泥联产硫酸的方法 | |
| CN103663396A (zh) | 利用中低品位磷矿或磷矿粉的成球方法 | |
| CN100575249C (zh) | 燃烧动力波制备五氧化二磷的方法 | |
| CN100460317C (zh) | 一种用磷石膏生产硫化钙的方法 | |
| JPS63218509A (ja) | カルシウム化合物を個体および気体化合物に転化する方法 | |
| CN105217581B (zh) | 一种化学石膏和电石渣综合利用的方法 | |
| WO2008043222A1 (fr) | Procédé de production directe d'acide phosphorique et de plusieurs sous-produits silicate ou aluminate à partir de matériaux de minerais bruts de phosphate | |
| CN101708825B (zh) | 一种用硫磺还原分解石膏制备硫化钙的方法 | |
| CN101125646B (zh) | 直接还原中低品位磷矿制取高浓度磷酸的方法 | |
| CN103539091B (zh) | 一种中低品位磷矿催化还原制备磷酸的方法 | |
| Zheng et al. | Overview of Current Phosphoric Acid Production Processes and a New Idea of Kiln Method | |
| CN102320640A (zh) | 一种通过反应热量耦合振动流态化分解磷石膏的方法 | |
| CN101559930B (zh) | 废弃石膏动力波硫酸生产工艺方法及其实施设备 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Open date: 20080409 |