CN1026403C

CN1026403C - 异型回转窑生产磷酸的方法

Info

Publication number: CN1026403C
Application number: CN 90105433
Authority: CN
Inventors: 侯拥和; 黄焯枢; 李丹; 梁多衍
Original assignee: Changsha Research Institute Of Mining And Metallurgy ministry Of Metallurgical Industry
Current assignee: Changsha Research Institute Of Mining And Metallurgy ministry Of Metallurgical Industry
Priority date: 1990-03-22
Filing date: 1990-03-22
Publication date: 1994-11-02
Anticipated expiration: 2005-03-22
Also published as: CN1054953A

Abstract

一种用回转窑生产磷酸的方法，其特征在于：造球配料时添加有机粘结剂，有机粘结剂有三种；球团采用干燥固结；回转窑窑头抛入固体还原剂；窑身设有若干风机和风管，空气在窑内料层上方沿中轴线通入。本发明能有效地解决球团强度及窑内温度、气氛控制问题。通过控制窑身风机的供风量，维持回转窑长50%以上区域料层温度波动不超过±50℃。

Description

本发明涉及一种用异型回转窑生产磷酸的方法。

在已知的生产磷酸方法中，热法即电炉法，是一传统方法，一般分两步进行（见《无机盐工业手册》（下册）第10～18页）：第一步，先将含P₂O₅）22%的磷矿石与硅石、焦炭的混合料送入电炉，在熔融状态下还原挥发，由含磷炉气制得黄磷或液态磷。第二步再将熔化的黄磷或液态磷喷入燃烧塔内与空气氧化燃烧，生成五氧化二磷，然后在水化塔内用水或稀酸水化吸收为磷酸;八十年代初，美国的ORC公司采用KPA法，即回转窑法生产磷酸（见《Industial and Engineering Chemistry：proccess Design and Development》杂志1985年第13期，第688～697页），规模为中间试验。其工艺特点是将磨碎的磷矿石、硅石、碳质还原剂（焦粉或煤粉）配加1%的膨润土造球，经链式干燥机干燥预热后送入窑头燃烧天然气的回转窑，让球团在窑内还原，还原温度为1400～1500℃：磷则以磷蒸汽形态从球团中挥发出来，然后在窑内料层上方的空间被通入的空气氧化成五氧化二磷，反应产生的一氧化碳亦被氧化燃烧，氧化放热反过来又供给还原。试验结果表明，用低品位磷矿石可直接生产高质量、高浓度的磷酸，同时由于球团内配碳使还原速度加快，还原与氧化在同一反应器内进行，使反应热得以充分利用，因而降低生产成本。该法现存的技术问题是：（1）球团强度差，导致球团在回转窑内500～1000℃时低温区粉化，磷化石与硅石、碳质还原剂分离，既影响磷矿石的还原，又极易产生结圈和增大粉尘的吹出量。原因是球团内配碳，为防止碳在还原反应开始前过早氧化，不能采用高温氧化方式固结，而添加膨润土仅改善物料成球性能，固结作用并不强。（2）窑内料层中难以维持良好的还原气氛，因此容易出现磷蒸汽在料层中氧化并与球团中的氧化钙反应生成磷酸钙，降低了球团中磷的挥发率。（3）窑身供风系统结构复杂，且难以使窑内氧化区与还原区很好地分开。原因是回转窑窑身周围设置8排共96个风孔，为避免风孔转至料层下方时通入空气而破坏料层中的还原气氛，供风不得不采用周期性操作，从而使系统复杂化了，并且这种径向风孔虽然能有效地利用燃烧空间，但通入的空气容易直接到达料层表，使氧化区与还原区之间的传质加快，氧化区与还原区就难以很好地分开。

本发明的目的在于：通过提高球团强度，窑头抛入固体还原剂及采用新的窑身供风系统以对KPA法进行改进。

本发明的技术解决方案是：磷矿石与硅石、碳质还原剂经磨碎、配料、混匀后造球，造球配料时需添加有机粘结剂，球团采用干燥固结，固结后的球团在回转窑内还原挥发并通入空气使磷蒸汽和一氧化碳氧化燃烧，回转窑窑头抛入固体还原剂，窑身设有若干风机和风管，空气是从窑内料层上方沿中轴线通入。

本发明的技术解决方案中，添加的有机粘结剂有三种：即腐植酸钠、木质素磺酸钙、亚硫酸盐纸浆废液。使用水溶性腐植酸含量占30～70%的腐植酸钠时，添加量为0.5～4.5%（干基）;使用木质素磺酸钙时，添加量为0.3～3.0%（干基）;使用比重为1.20～1.30的亚硫酸盐纸浆废液时，添加量为2.0～5.0%。

本发明的技术解决方案中，球团采用干燥固结，固结温度为100～400℃，固结时间为10～60分钟。

本发明的技术解决方案中，从窑头抛入固体还原剂，固体还原剂使用焦粒或煤粒，抛入量为窑内所加球团量的0～30%。

本发明的技术解决方案中，磷矿石、硅石、碳质还原剂（焦粉或煤粉）的磨碎程度为小于200目的大于80%，配料按碱度（CaO/SiO₂）为0.2～O.7，配碳量为理论量的1.0～2.0倍进行;造球水份为7～15%，球团粒径为5～16m/m。

本发明的技术解决方案中，主体设备回转窑是在其通用结构的基础上改进的异型设备，其特征在于：回转窑窑身设有若干随窑体一起转动的风机，并通过若干间距为窑径1.0～2.0倍的、伸至窑内料层上方的、带有直角弯头的风管沿回转窑中轴线向窑内通入空气，使磷蒸汽和一氧化碳燃烧放热，以根据磷矿石性质不同，调整炉气温度于1220～1400℃之间，进而维持回转窑窑长的50%以上区域里的料层温度上下波动不超过50℃。风机数量是由风管数量决定的，每根风管联接一台风机，风机风量可调，风机风量、风管直径视窑内温度分布及还原气氛强弱而定。

本发明的技术解决方案中，回转窑长径比为10～20∶1，窑头设有燃料燃烧装置，所用燃料为煤、油、天然气或煤气;窑内还原时间为0.5～3.0小时。

与KPA法相比，本发明具有的优点及产生的效果是：（1）有机粘结剂有较强的固结作用，经干燥固结后的成品球团强度指标可达到：落下强度>50次/米，抗压强度/25Kg/个球，耐磨指数（-0.5m/m）<1.3%;从而保证球团在升温及还原过程基本无粉化现象，（2）三种有机粘结剂来源广泛，价格适宜，且不带入杂质，同时粘结剂本身是一种能源或还原剂，（3）从回转窑窑头抛入部分固体还原剂，以保证料层中维持良好的还原气氛，防止磷蒸汽在料层中氧化并与球团中的氧化钙反应生成磷酸钙，从而提高磷的挥发率，（4）回转窑供风系统结构简单，能有效控制窑内气氛及温度分布，使氧化区和还原区很好地分开，料层温度波动较小。

回转窑的结构见附图。

附图中1为风机，2为风管，3为料层，4为燃烧器，5为加料管，6为窑头，7为窑尾，8为轮箍。

实施例

所用原料的化学成份：硅质磷矿石含P₂O₅为20.91%，硅石含SiO₂95.81%，焦粉含固定碳75.49%;粒度组成：-200目>80%;混合料碱度CaO/SiO₂为0.39，配碳量为理论量的1.8倍;造球水份为12%，球团粒径为10～12m/m。将上述化学成份和物理规格的球团，用Φ0.8×16米的回转窑进行处理，窑身装风管7根，风管间距0.9米。窑头抛入烟煤粒，抛入量为入窑球团量的20%。窑内的还原温度为1300℃，物料在窑内的还原时间为1.5小时，球团内磷的挥发率为94%，磷酸浓度达到85%。

Claims

1、一种用回转窑生产磷酸的方法，该方法包括将磷矿石与硅石、碳质还原剂经磨碎、配料、混匀后造球，球团在回转窑内还原挥发，并通入空气，使磷蒸汽和一氧化碳在料层上方空间氧化燃烧，五氧化二磷在水化塔中水化吸收为磷酸，其特征在于：造球配料时添加有机粘结剂腐植酸钠、木质素磺酸钙、亚硫酸盐纸浆废液中的一种，球团采用干燥固结，将水分脱除到球团重量的0～1%，回转窑窑头抛入固体还原剂焦粒或煤粒，抛入量为所加球团量的0～30%。

2、根据权利要求1所述生产磷酸的方法，其特征在于：粘结剂选用水溶性腐植酸钠含量占30～70%的腐植酸钠时，添加量为混合物料的0.5～4.5%（干基），选用木质素磺酸钙时，添加量为混合物料的0.3～3.0%（干基），选用比重为1.20～1.30的亚硫酸盐纸浆废液时，添加量为混合物料的2.0～5.0%。

3、根据权利要求1所述生产磷酸的方法，其特征在于：球团干燥固结温度为100～400℃，固结时间为10～60分钟。

4、权利要求1所述生产磷酸的方法中专用的回转窑，它包括回转窑本体和供风装置，其特征在于：回转窑窑身设有随窑体一起转动的风机，并按间距为窑径的1.0～2.0倍设置带有弯头的伸至窑内料层上方的风管，弯头的中轴线与回转窑中轴线一致。