CN101767779B - 一种使用高炉生产磷酸的方法及所用设备 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种使用高炉生产磷酸的方法，将磷矿石进行高炉冶炼配料、高炉冶炼，高炉气回收泥磷，将泥磷氧化燃烧后循环吸收P2O5制备磷酸。与现有技术相比，本发明采用先回收泥磷后将泥磷氧化燃烧的方法，不仅可以利用中低品位磷矿来生产高炉磷酸，而且还完全解决了高炉生产磷酸优先氧化时产生爆炸的问题，并将高炉生产磷酸工艺中还原磷的回收率提高到98％，联合沸腾泥磷焙烧炉和立式多烟道自然循环锅炉来回收泥磷燃烧产生的热量，这对高能耗的高炉磷酸工艺在节能降耗、进一步综合开发利用方面，具有重大的现实意义。

Description

一种使用高炉生产磷酸的方法及所用设备
技术领域
本发明涉及磷酸技术领域，特别是涉及一种使用高炉生产磷酸的方法及所用设备。
背景技术
生产磷酸的方法主要有“湿法”磷酸，“湿法”磷酸是建立在优质硫、磷资源的基础上的，但作为优质硫资源的硫磺，90％以上来源于对含硫石油和含硫天然气的提取，所以，“湿法”磷酸也可以说是建立在石油、天然气资源的基础上，而石油、天然气是不可再生的有限资源，有关资料表明，我国石油储量仅占世界的2.3％，而天然气更少，仅占1％，所以，“湿法”磷酸极不适合我国缺油少气的实际国情，虽然“湿法”磷酸具有工艺成熟、能大规模生产的优点，但这种传统生产工艺发展到今天，也有其结构上难于克服的严重弊端：
1、石油、天然气等不可再生资源短缺，迟早会面临严重的能源危机，同样，也必将面临硫磺资源的稳定供应问题。
2、白色(二水硫酸钙)和红色污染(铁红粉)严重。
3、磷矿资源品位要求高，而且要求各种金属氧化物和非金属氧化物的含量要低，致使目前储量有限的高品位磷矿也要通过一定的选矿工艺后才能使用。
4、工艺冗长复杂、基建投入巨大、生产过程腐蚀严重、维护工作量大、产品质量离生产绿色食品的要求还有一定的差距，生产成本偏高。
本发明申请人于1998年7月20日提出的“高炉磷酸的生产方法及所用设备”提出了一种建立在煤、磷资源基础上的非硫工艺来生产磷酸的热法新工艺，并获得了授权。经过进一步的研究发现，该发明专利还存在一些不足：
1、在高炉冶炼过程中需要的大量热量是由鼓入炉内的高温热风燃烧大量焦、煤所产生的，所以，在产生的高炉气中不仅有磷蒸汽，还含有大量的粉尘，经过试验实测，其粉尘量是电炉炼磷炉气中粉尘量的10倍左右，虽然原工艺有除尘装置，但由于高炉炼磷是一种高强化的冶炼装置，其生产强度较电炉黄磷生产强度可提高一个数量级以上，这虽然对今后的产业化非常有利，但对已炼出磷的回收率却非常不利，致使还原磷的回收率很低。
2、高炉炼磷是高能耗的新工艺，所以，如何节能降耗也是本发明需要考虑的重要内容，原发明的“优先氧化”不仅在过程中存在一定的危险性(虽然也可以控制)，而且磷在优先氧化过程中产生的热量难以回收利用。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是解决现有技术的不足，提供一种新的高炉磷酸的生产方法，完全解决了现有高炉磷酸在优先氧化时易产生爆炸的问题，将高炉生产磷酸的总磷回收率提高到80％以上，同时，对现有设备进行了改进以更好的回收泥磷氧化燃烧产生的热量。
为了解决上述技术问题，本发明采用如下的技术方案：
本发明使用高炉生产磷酸的方法：将磷矿石进行高炉冶炼配料、高炉冶炼，高炉气回收泥磷，将泥磷氧化燃烧后循环吸收P2O5制备磷酸。
上述方法中，泥磷氧化燃烧时的温度控制在800～1000℃，所需的空气量为泥磷中所含磷量氧化时所需空气量的1.5～2倍。
前述使用高炉生产磷酸的方法，高炉气回收泥磷时采用三级回收方式，第一级为湿式水浴除尘回收，第二级为喷射回收，第三级为文氏管回收。通过三级回收，可回收98％以上的含磷粉尘。
按照重量份计算，前述方法中高炉冶炼配料的配比为焦或煤∶磷矿∶石灰石∶硅石＝1∶0.8～1.5∶0.05～0.25∶0.15～0.5。
泥磷在氧化燃烧时产生大量的热量，热值可高达6100大卡/kgp2(相当于25.5×103千焦/kgP2)，为了更好的利用此部分热量，将泥磷氧化燃烧所产生的炉气通过立式多烟道自然循环锅炉热量回收后再循环吸收P2O5制备磷酸。
为了使泥磷能很好地氧化生成P2O5，同时回收泥磷燃烧产生的热量，本发明还提供了一种泥磷沸腾焙烧及热量回收设备，它是由泥磷沸腾焙烧炉1和立式多烟道自然循环锅炉2组成，在泥磷沸腾焙烧炉1的一侧设有进料口3和溢流排灰口6，风帽层5位于进料口3和溢流排灰口6的下面，空气入口4设在泥磷沸腾焙烧炉1的底部，立式多烟道循环锅炉2的下面有排灰斗8，上面连接蒸汽管7。
为了对泥磷沸腾焙烧炉出来的炉气更好的除尘，还可以将立式多烟道循环锅炉2连再连接灰尘沉降室9，灰尘沉降室9的一侧设有炉气出口10。
与现有技术相比，本发明采用先回收泥磷后将泥磷氧化燃烧的方法，不仅可以利用中低品位磷矿来生产高炉磷酸，而且还完全解决了高炉生产磷酸优先氧化时产生爆炸的问题，并将高炉生产磷酸工艺中还原磷的回收率提高到98％，联合泥磷沸腾焙烧炉和立式多烟道自然循环锅炉来回收泥磷燃烧产生的热量，这对高能耗的高炉磷酸工艺在节能降耗、进一步综合开发利用方面，具有重大的现实意义。
附图说明
图1室本发明泥磷沸腾焙烧及热量回收设备结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图来说明本发明的优选实施方式：
将磷矿石初步粉碎，按照焦或煤∶磷矿∶石灰石∶硅石＝1∶1∶  0.2∶0.3的重量比配料，送入高炉进行冶炼，高炉冶炼出来的高炉气先经湿式水浴除尘器进行第一级泥磷回收，经第一级泥磷回收后的高炉气中未除去的含磷粉尘，再进入第二级泥磷回收装置喷射除尘器，喷射除尘器可以进一步降低高炉气的温度，以利于泥磷粉尘的进一步回收，还未除去的很细的泥磷再经第三级泥磷回收装置文氏管，其回收效果最终可达98％以上。收集回收的三级泥磷，从进料口3送入泥磷沸腾焙烧及热量回收设备，在泥磷沸腾焙烧炉1中进行泥磷氧化燃烧，空气从空气入口4鼓入，经风帽5进入泥磷沸腾焙烧炉1，泥磷沸腾焙烧炉1的温度控制在800～1000℃，所需的空气量为泥磷中所含磷量氧化时所需空气量的1.5～2倍，泥磷沸腾焙烧过程中沉降的灰尘从溢流排灰管6排出。泥磷沸腾焙烧的炉气含有较大量的粉尘，所以采用立式多烟道自然循环锅炉2来回收热量，回收热量过程中沉降的灰尘进入排灰斗8排出，产生的汽包压力约2.45MPa的中温中压蒸汽经蒸汽管7回收。从立式多烟道自然循环锅炉2出来的焙烧炉气在灰尘沉降室9中进一步沉降灰尘，然后从炉气出口10排出，排出的焙烧炉气采用常规方法循环吸收，制备磷酸。

Claims (6)

1.一种使用高炉生产磷酸的方法，其特征在于：将磷矿石进行高炉冶炼配料、高炉冶炼，高炉气回收泥磷，将泥磷在泥磷沸腾焙烧炉中氧化燃烧后循环吸收P2O5制备磷酸，其中，高炉气回收泥磷时采用三级回收方式，第一级为湿式水浴除尘回收，第二级为喷射回收，第三级为文氏管回收。
2.按照权利要求1所述使用高炉生产磷酸的方法，其特征在于：泥磷氧化燃烧时的温度控制在800～1000℃，所需的空气量为泥磷中所含磷量氧化时所需空气量的1.5～2倍。
3.按照权利要求1所述使用高炉生产磷酸的方法，其特征在于：按照重量份计算，高炉冶炼配料的配比为焦或煤：磷矿：石灰石：硅石＝1：0.8～1.5：0.05～0.25：0.15～0.5。
4.按照权利要求1所述使用高炉生产磷酸的方法，其特征在于：泥磷氧化燃烧所产生的炉气通过立式多烟道自然循环锅炉回收热量后再循环吸收P2O5制备磷酸。
5.一种用于实施权利要求1至4任一项所述方法的泥磷沸腾焙烧及热量回收设备，其特征在于：它是由泥磷沸腾焙烧炉（1）和立式多烟道自然循环锅炉（2）组成，在泥磷沸腾焙烧炉（1）的一侧设有进料口（3）和溢流排灰口（6），风帽层（5）位于进料口（3）和溢流排灰口（6）的下面，空气入口（4）设在泥磷沸腾焙烧炉（1）的底部，立式多烟道循环锅炉（2）的下面有排灰斗（8），上面连接蒸汽管（7）。
6.按照权利要求5所述泥磷沸腾焙烧及热量回收设备，其特征在于：立式多烟道循环锅炉（2）连有灰尘沉降室（9），灰尘沉降室（9）的一侧设有炉气出口（10）。
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