CN102796838A - 利用磷铁制取生铁及磷酸的方法 - Google Patents

Abstract

一种利用磷铁制取生铁及磷酸的方法，其特征在于：将磷铁于反射炉内，与空气或富氧空气进行快速吹炼反应，使磷铁中的磷元素氧化成五氧化二磷气体，反应炉气经换热、除尘、P₂O₅水合吸收、获得粗磷酸，粗磷酸经精制净化后可得到工业级磷酸产品。在氧化磷元素的同时，有部分铁元素氧化成氧化铁，氧化铁再与新加入的磷铁反应，使其磷元素氧化成P₂O₅气体，氧化铁被磷还原成铁；当反射炉内铁熔液中含磷量小于4％后即可放于转炉中，加入脱磷剂生石灰粉等精制剂进行生铁冶炼，冶炼合格后的生铁熔液经注模成型获得生铁产品。反射炉内最佳物料反应温度为1300-1600℃。

Description

利用磷铁制取生铁及磷酸的方法

技术领域

本发明涉及一种利用磷铁制取生铁及磷酸的工艺方法，属冶金化工领域。

背景技术

目前国内外利用磷铁的主要工艺方法是：将磷铁粉与炭酸钠按一定比例混合后，于900-1000℃进行氧化焙烧反应，反应后的物料经粉碎、加水浸取、过滤；滤饼为铁泥废渣，滤液加磷酸中和、净化、浓缩、结晶、干燥后得磷酸钠盐产品。该方法主要存在碳酸钠耗量大，磷利用率低，同时还消耗磷酸、工艺流程长，存在一定的“三废”污染源，经济效益差等的不足。“利用含钒磷铁提钒冶炼钒铁的工艺”的专利，其目标是回收钒磷铁中的钒，渣中磷元素用作磷肥。该专利主要存在的不足是：反应温度高(1600℃～2000℃)、能耗就高，挥发大量的磷化物未利用而污染环境，渣中磷元素用作磷肥，使磷铁中的磷元素价值大大降低，并浪费了大量铁元素。目前国内利用磷铁生产磷酸并允分利用其铁元素尚无先例，本发明是在早先申请号200610011022的基础上进行了改进和完善，克服了原工艺用电炉通氧制取磷酸及铁合金存在生产过程无法连续进行，工艺控制要求高等缺点。

发明内容

本发明的目的是有效利用磷铁中的磷元素制成磷酸产品，使铁元素冶炼成生铁产品，使黄磷副产磷铁资源得到增值、升值，使宝贵的磷、铁资源允分有效地得到利用。本发明的技术方案是：将磷铁于反射炉内，与空气或富氧空气进行快速吹炼反应，使磷铁中的磷元素优先氧化成五氧化二磷气体，同时放出大量反应热供新加入的磷铁升温熔化，炉内最佳物料反应温度为1300-1600℃；反应炉气导入换热器进行热交换，使空气被加热用于吹炼，换热后的炉气经除尘后导入水合塔，用水或稀磷酸循环吸引炉气中的P₂O₅气体、获得粗磷酸，粗磷酸用常规方法精制净化后可得到工业级磷酸产品；水合吸收后的尾气经洗涤处理后，由引风机经放空囱排空。在氧化磷元素的同时，有部分铁元素被氧化成氧化铁，氧化铁再与新加入的磷铁反应，使其磷元素氧化成P₂O₅，同时氧化铁被磷还原成铁。当反射炉内有20cm左右深度的铁熔液时，可停止加入磷铁，继续吹入热空气或富氧空气脱磷反应20-30分钟，检验铁熔液中含磷量小于4％后即可从炉底放出50％左右的铁熔液于转炉中，加入碳质还原剂、脱磷剂生石灰粉等进行生铁冶炼，冶炼合格后的生铁熔液经注模成型获得生铁产品。炉内保留约50％左右的铁熔液不放出，有利于炉温的稳定，使反应连续快速。放出一定量的铁熔液后，继续向反应炉堂内加入磷铁并向炉内继续吹入热空气或富氧空气，使磷铁中的磷元素氧化成P₂O₅气体，同时氧化铁也被还原成生铁，如上所述循环连续生产。

主要化学反应式如下：

4Fe₂P+11.O₂→4Fe₂O₃+2P₂O₅↑

6Fe₂P+5Fe₂O₃→22Fe+3P₂O₅↑

2P₂O₅↑+6H₂O→4H₃PO₄

上述1、2式的氧化反应过程中均有大量化学放热产生，可大大节省加热能源，由于有氧化铁参与反应，熔融液相中起到了摧化的作用，使磷的氧化反应速度大大加快，生产效率大大提高。反射炉开炉升温可用块煤或煤粉加热，使磷铁熔融并和热空气或富氧空气进行吹炼反应，反应正常后就只需保持炉内物料温度为1300-1600℃。磷铁粉的质量要求：水分含量：≤0.5％，含磷量：≥18％，细度：20目-5em。炉气换热可安装空气加热器和余热锅炉等进行余热利用，使各资源物尽其用。

附图说明

说明书附图是本发明反射炉的示意图，有关附图标记说明如下：

1.反射炉燃料入口，2.火焰口，3.反应炉堂，4.磷铁入口，5.炉气出口，6.煤灰坑，7.铁熔液排出口，8.挡火墙，9.热空气吹入口。

具体实施方式

通过反射炉燃料入口标记1加入点火柴(或喷入柴油、煤粉等)并点燃火，开启引风机，让空气从炉门及灰坑自然进入炉内，加速燃烧，燃烧的火焰从标记2进入标记3反应炉堂而加热磷铁。燃烧正常后，即可从标记1继续加入块煤(或喷入柴油、煤粉)加速燃烧，炉内温度升至1300℃左右时，将磷铁粉从标记4加入反应炉堂内，当炉内磷铁开始熔化时，通过标记9开始向炉内磷铁逐渐分别吹入热空气或富氧空气，使磷元素得到氧化，炉温低时，吹气量应少一些，炉温高时可加大吹气量，反射炉内最佳反应温度保持在1300-1600℃。炉温正常后，不断向炉内加入磷铁并吹入热空气或富氧空气进行快速吹炼氧化反应，使磷铁中的磷元素氧化成五氧化二磷气体。反应炉气经炉气出口标记5导出至换热器，换热后的炉气经除尘后导入水合吸收塔，用水或稀磷酸循环吸收五氧化二磷气体而获得粗磷酸，粗磷酸经精制净化后可得到工业级磷酸产品。水合吸收后的余气经尾气处理后，由引风机经放空囱排空。当反射炉堂内有20cm左右深度的铁熔融液时，可停止加入磷铁，继续吹入热空气或富氧空气进行脱磷反应20-30分钟，检验铁熔液中含磷量小于4％后即可从标记7放出约50％左右的铁熔液于转炉中，加入碳质还原剂、脱磷剂生石灰粉等进行生铁冶炼操作控制，冶炼合格后的生铁熔液经注模成型获得生铁产品。放出一定量的铁熔液后，继续向反应炉堂内加入磷铁并吹入热空气或富氧空气进行快速吹炼反应，使磷铁中的磷元素氧化成五氧化二磷气体，如上所述进行循环连续生产操作控制。

Claims (1)

1.一种利用磷铁制取生铁及磷酸的方法，其特征在于：将磷铁于反射炉内，在1300-1600℃的条件下与空气或富氧空气进行快速吹炼反应，使磷铁中的磷元素氧化成五氧化二磷气体，反应炉气经换热、除尘、P2O5水合吸收、获得粗磷酸，粗磷酸经精制净化后可得到工业级磷酸产品，在氧化磷元素的同时，有部分铁元素氧化成氧化铁，氧化铁再与新加入的磷铁反应，使其磷元素氧化成P2O5，同时氧化铁被磷还原成铁；当反射炉内有一定深度的铁熔液时，可停止加入磷铁，继续吹入热空气或富氧空气脱磷反应20-30分钟，检验铁熔液中含磷量小于4％后即可放出50％左右的铁熔液于转炉中，加入碳质还原剂、脱磷剂生石灰粉等进行生铁冶炼，冶炼合格后的生铁熔液经注模成型后获得生铁产品；主要化学反应式如下：

(1).4Fe₂P+11.O₂→4Fe₂O₃+2P₂O₅↑

(2).6Fe₂P+5Fe₂O₃→22Fe+3P₂O₅↑

(3).2P₂O₅+6H₂O→4H₃PO₄。

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