CN104211034B - 适用于窑法磷酸工艺的原料预处理方法和原料预处理工艺系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种适用于窑法磷酸工艺的原料预处理工艺系统，包括相互独立的碳质还原剂、磷矿石和硅石预处理系统，各预处理系统的出口通过输送设备均连接至内球料混合装置，碳质还原剂和硅石预处理系统的出口另通过输送设备均连接至外壳料混合装置；各预处理系统主要由依次相连的单段破碎设备、中间料仓、磨矿设备、储料仓和配料装置组成。本发明还公开了一种适用于窑法磷酸工艺的原料预处理方法，即将碳质还原剂、磷矿石和硅石分别用各自的预处理系统进行预处理，然后送入内球料混合装置进行造球，预处理后的碳质还原剂和硅石另送入外壳料混合装置进行混合。本发明具有结构优化合理、成本低、能耗小、能保证窑法磷酸工艺稳定运行等显著优势。

Description

适用于窑法磷酸工艺的原料预处理方法和原料预处理工艺系统

技术领域

本发明涉及一种制磷酸工艺中的原料预处理方法及设备，尤其涉及一种窑法磷酸工艺（KPA）中的原料预处理方法及预处理工艺系统。

背景技术

目前世界上工业生产磷酸的方法主要有两种。（1）湿法制磷酸：即利用硫酸分解磷矿石得到稀磷酸和以CaSO₄·nH₂O为主体的固体废渣（简称磷石膏），将稀磷酸浓缩得到含磷酸54%左右的湿法磷酸。这种工艺的主要缺点：一是要耗用大量的硫酸；二是废渣磷石膏无法得到有效的利用，其中夹带的硫酸、磷酸和可溶性氟化物均溶于水，自然堆放后被雨水冲刷，容易对环境造成严重污染；三是产品磷酸的杂质含量较高，一般只用于生产肥料；四是为保证产品的经济性，必须使用高品位磷矿。（2）热法制磷酸：即首先将磷矿石、硅石、碳质固体还原剂置于一台矿热电炉中，用电短路形成电弧的能量，将炉内温度加热到1300℃以上，将磷矿石中的磷以P₄形式还原出来，同时碳质固体还原剂被转化为CO，将排出矿热炉的P₄和CO为主的气体用水洗涤降温，P₄被冷却成固体与气相分离，得到产品黄磷，含CO的废气在烟囱出口点火燃烧后排入大气；将得到的P₄加热到80℃左右，使其变为液相，将其在水化塔中与通入的空气发生氧化燃烧反应，得到磷酸酐P₂O₅，再用水吸收得到磷酸。热法制磷酸的主要缺点：一是要耗费大量的电能；二是排出矿热炉后分离了P₄的气体还夹带有大量的氟化物（以SiF₄和HF存在）和少量未沉淀的气体P₄，这将对大气环境造成严重污染；三是含大量CO的气体直接燃烧排空，能源浪费很大；四是为了保证生产的经济性，同样需要使用高品位磷矿石。

为了克服电能紧张、硫铁矿资源不足和高品位磷矿石逐年减少对磷酸生产的影响，八十年代初美国OccidentalResearchCorporation（ORC）提出采用KPA法，即用回转窑生产磷酸的方法（简称窑法磷酸工艺）（参见FredericLedarandWonC.Park等，NewProcessforTechnical-GradePhosphoricAcid，Ind.Eng.Chem.ProcessDes.Dev1985，24，688-697），并进行了0.84m（内）×9.14m回转窑中试装置的中间试验（参见US4389384号美国专利文献）。该方法是将磷矿石、硅石和碳质还原剂（焦粉或煤粉）细磨到50%～85%－325目，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中，球团在窑内还原，控制最高固体温度为1400℃～1500℃，调整球团CaO/SiO₂摩尔比为0.26～0.55，使球团熔点高于球团中磷矿石的碳热还原温度，磷以磷蒸气的形式从球团中还原挥发出来，然后在窑的中部空间被通入的空气氧化成五氧化二磷，氧化放出来的热反过来又供给还原反应，最后将含有五氧化二磷的窑气水化吸收即制得磷酸。

上述的窑法磷酸工艺思路显示了一种良好的工业应用前景，因其原理是利用磷矿的碳热还原形成P₄气体，将磷矿石中的磷转移到回转窑的气相当中，并利用气固分离原理使磷与料球中的其余固体物质很好的进行分离，转移到回转窑气相中的P₄气体可与回转窑气相中的氧发生氧化放热反应生成P₂O₅，放出的热则供给料球中磷矿石的碳热还原（吸热反应），最后将出回转窑的含P₂O₅的窑气水化吸收，可获得洁净度远高于湿法磷酸的工业磷酸。由于回转窑维持磷矿碳热还原温度使用的是初级能源，同时磷矿碳热还原产生的可燃物质P₄与CO在回转窑内部即可进行燃烧放热反应，补充提供给维持回转窑磷矿碳热还原温度所需能量，这与传统的热法制磷酸工艺相比，其能耗得到大幅度降低。

然而，我们的研究表明，上述的窑法磷酸工艺在规模化的工业应用及实践中很难实现，其主要缺陷在于：

1、回转窑是窑体以一定速度（0.5r/min～3r/min）运转的设备，其优点是可以连续对送入窑内的固体物料进行机械翻转、混合，保证窑内固体物料各处受热的均匀性，但反过来窑内固体物料亦须承受物料运动的机械摩擦力，如果物料强度小于受到的机械摩擦力将很容易被破坏。美国ORC公司提出的KPA工艺基本原理是将磷矿石、硅石和碳质还原剂（焦粉或煤粉）细磨到50%～85%－325目后制成球团，这三种物质必须紧密地共聚一体，才能在混合物中CaO/SiO₂摩尔比为0.26～0.55的条件下，实现混合物料在磷矿石的碳热还原温度下不熔化，同时，磷矿的碳还原才能得以顺利进行。但工艺使用的物料球团中配入了还原剂碳，碳在大于350℃温度下会与空气中的氧发生快速的氧化反应转变成CO₂，如果采用传统冶金工业球团在链篦机上高温固结的方法（≥900℃），则球团中的还原碳会被全部氧化，入回转窑球团则流失了还原剂，磷的碳热还原反应自然也无法进行，导致工艺失败。如果仅通过添加膨润土作球团粘结剂在300℃以下进行干燥脱水，则球团抗压强度仅为10KN/个球左右，落下强度≤1次/米；因为膨润土的作用机理主要是利用其物质结构中的层间水来调节球团干燥过程中的水分释放速率，提高球团在干燥过程中的爆裂温度，其本身对提高球团强度并无显著作用。将这种球团送入回转窑后、且在回转窑温度值达到900℃温度前，由于承受不住回转窑内料球运动所受到的机械摩擦力，入窑的球团将大量粉化，粉化后组成球团的磷矿粉、硅石粉和碳质还原剂等将分离，粉化后的磷矿粉由于不能与碳质还原剂紧密接触，将导致磷不能被还原。更为严重的是，磷矿粉一旦与硅石粉分开，其熔点将急剧降低到1250℃以下，这种粉状磷矿通过回转窑的高温还原区（料层温度为1300℃左右）时，将全部由固相变成液相，进而粘附在回转窑窑衬上形成回转窑的高温结圈，阻碍物料在回转窑内的正常运动，使加入回转窑的大部分物料从回转窑加料端溢出回转窑，无法实现磷的高温还原，导致工艺失败。可见，由于入窑原料存在固有缺陷，至今未见上述的KPA技术进行过任何工业化、规模化或商业化的应用。

2、对于上述配碳磷矿球团的KPA工艺而言，在回转窑内料层下部的固体料层区属于还原带，料层上部则是回转窑的气流区，属于氧化带，进料球团从回转窑窑尾加入，依靠其自身重力和回转窑旋转的摩擦力从回转窑的窑头区排出，回转窑燃烧燃料的烧嘴安装在回转窑窑头，产生的燃烧烟气则由窑尾的风机引出，回转窑内维持微负压，气流与物料的运动方向相反。由于在回转窑的还原带（固体料层区）和氧化带（回转窑固体料层上部的气流区）无机械隔离区，因此，暴露在固体料层区表面的料球将与氧化带气流中的O₂、CO₂发生对流传质；这一方面会使料球中的还原剂碳在料球被气流传热加热到磷矿石碳还原温度前被部分氧化掉，致使料球在回转窑还原带由于碳质还原剂的缺乏，而得不到充分还原；更为严重的是，在回转窑高温区暴露于料层表面的料球，会与窑气中已经还原生成的P₂O₅发生进一步的化学反应，生成偏磷酸钙、磷酸钙及其他的偏磷酸盐或磷酸盐，进而导致已被还原到气相中的磷又重新返回料球，并在料球表面形成一层富含P₂O₅的白壳，壳层厚度一般在300μm～1000μm，壳层中P₂O₅含量可高达30%以上；这样会致使料球转移到气相中的P₂O₅不超过60%，造成磷矿中P₂O₅的收率偏低，进而造成矿产资源的浪费及磷酸生产成本的大幅度上升，使上述的KPA工艺丧失商业应用和工业推广价值。有研究人员寄望通过料层中挥发出的气体来隔离回转窑中的还原带与氧化带，但在内径2m的回转窑中进行的工业试验表明，球团表面出现富含P₂O₅的白壳现象仍是不可避免的。

鉴于上述提及的技术缺陷，按照ORC公司所提出的KPA工艺来生产磷酸，这在规模化的工业应用及实践中还存在很大困难。

JosephA.Megy对KPA工艺提出过一些改进的技术方法（参见US7910080B号美国专利文献），即在维持KPA基本工艺方法不变的前提下，通过在回转窑筒体的窑头泄料端设置挡料圈以提高回转窑的固体物料填充率，与此同时，通过增大回转窑的直径以减少回转窑内料层的表面积-体积比，降低料层物料暴露在固体料层表面的几率，以缩短料球中还原剂碳被回转窑窑气中的O₂氧化的时间，减少料球到达回转窑还原带前的还原剂碳的烧损，同时减少回转窑高温区中料球表面磷酸盐或偏磷酸盐的生成。另外，该工艺还通过在入回转窑的物料中加入部分石油焦，以希望利用石油焦中挥发分受热挥发产生的还原性气体，使其覆盖在料层与回转窑气流氧化区之间，以进一步阻止回转窑气流中O₂、P₂O₅与料球反应的几率，以保证工艺的正常进行。然而，提高回转窑的填充率将使料球在回转窑内承受更大的机械摩擦力，进而将造成料球在回转窑内更大比例的粉化，形成更多的小于磷矿碳热还原温度的低熔点物质，使回转窑高温结圈更加迅速和严重，从而更早造成工艺的失败。而添加少量的石油焦产生的挥发分不足以产生足够的气体，难以在回转窑固体料层与回转窑内气流区之间形成有效的隔离层，若加入量过大，则出回转窑物料中将夹带有大量的燃料，这会导致在后续工艺的渣球冷却机中，剩余燃料将与冷却渣球的空气相遇并迅速燃烧，燃烧放出的大量热量不仅增加了出回转窑高温渣球冷却的难度，而且又大大提高了工艺的生产成本，使工艺的商业化、规模化运用变得不可实现。

鉴于上述问题，我们经过反复研究，曾提出过一种克服上述问题的解决方案（参见CN1026403C、CN1040199C号中国专利文献），即采用一种双层复合球团直接还原磷矿石生产磷酸的工艺，具体技术解决方案是：先将磷矿石与配入物料制成球团，在回转窑内，球团中的P₂O₅被还原成磷蒸气并挥发，在料层上方，磷蒸气被引入炉内的空气氧化成P₂O₅气体，然后在水化装置中被吸收制得磷酸。该技术方案的最大特点在于：配入的物料球团采用双层复合结构，其内层是由磷矿石、硅石（或石灰、石灰石等）和碳质还原剂经磨碎、混匀后造球而成，其外层是在内层球团上再裹上一层含碳量大于20%的固体燃料，球团的内、外层配料时添加粘结剂，球团采用干燥固结。球团内层CaO/SiO₂摩尔比可以小于0.6或大于6.5，碳质还原剂为还原磷矿石理论量的1～3倍，球团外层固体燃料配量可以为内层球团质量的5%～25%；球团内、外层添加的粘结剂可以是沥青、腐植酸钠、腐植酸铵、水玻璃、亚硫酸盐纸浆废液、糖浆、木质素磺酸盐中的一种或多种的组合，其添加量为被添加物料重量的0.2%～15%（干基）。该球团可以采用干燥固结，固结温度为80℃～600℃，固结时间为3min～120min。

我们提出的上述方法采用在球团上裹一层含固体碳的耐高温包裹料，包裹时添加粘结剂，以使外层包裹料能良好地附着在内层球团上。将这种双层复合球团经干燥固结后送入回转窑中，在回转窑高温带（1300℃～1400℃左右）可以很好地实现磷矿石的碳热还原。由于在料球表面人为包覆了一层含固体还原剂（碳质物料）的包裹层，该包裹层可将其内层球团与回转窑料层上部的含O₂和P₂O₅的气流氧化区进行有效地物理隔离。当这种复合球团在回转窑固体料层中随回转窑的旋转运动上升到回转窑固体料层表面，并与回转窑固体料层上部的含O₂和P₂O₅的气流氧化区接触发生对流传质时，包裹层中的碳便可与氧化区中的O₂发生有限的氧化反应（因在工业大型回转窑中料球暴露在回转窑料层表面的时间较短，反应不完全），使O₂不能传递到内层球团，保证了内层球团中的还原剂碳不被回转窑气流中的氧所氧化，使磷矿石中P₂O₅的还原过程能进行彻底，实现了工艺过程中磷矿P₂O₅的高还原率。另一方面，回转窑料层上部气流氧化区中的P₂O₅也不可能与复合球团表层包裹层中的碳反应，因而阻止了在复合球团上形成磷酸盐或偏磷酸盐化合物，消除了原有KPA工艺料球上富含P₂O₅白壳的生成，确保了工艺可获得较高的P₂O₅收率。与此同时，该方法中以固体燃料取代或部分取代了气体或液体燃料，这可进一步降低磷酸的生产成本。

此外，我们提出的上述方法中在造球时还加入了有机粘结剂，这可使复合球团在干燥脱水后（低于球团中碳氧化温度），仍可以达到200kN/个球以上的抗压强度和10次/米以上的落下强度，因此，该复合球团可以抵抗在回转窑内受到的机械摩擦力而不被粉碎，克服了原有KPA工艺存在的球团强度差等缺陷，也克服了球团中碳在回转窑预热带过早氧化的现象，使复合球团在窑内不出现粉化，进而避免了粉料造成的回转窑高温结圈致使工艺失败，保证了工艺能在设定的条件下顺利进行。

然而，在我们后续的研究过程中，又发现了一系列新的技术问题，这其中就有部分技术问题体现在原料的预处理阶段。首先，原料预处理阶段选用的预处理设备及由此组合成的预处理工艺系统还不够合理和科学，这导致原料预处理阶段的工艺成本和能耗还相对较高；更为突出的技术问题是，送入回转窑的原料成分波动较大，原料的混合不够均匀，这导致复合球团中CaO/SiO₂的摩尔比波动较大，这又进一步加重了回转窑内粉料的高温结圈问题，使得工艺失败的风险进一步增加。

因此，为了使现有的窑法磷酸工艺的生产成本和能耗进一步降低以便于进行工业化、商业化的推广应用，为了能更稳定地进行长周期生产，在原料准备、原料制粉的原料预处理阶段还亟待本领域技术人员进行继续的改进和完善。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种结构优化合理、成本低、能耗小、能保证后续窑法磷酸工艺稳定运行的适用于窑法磷酸工艺的原料预处理工艺系统及预处理方法。

为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为一种适用于窑法磷酸工艺的原料预处理工艺系统，所述预处理工艺系统包括相互独立的碳质还原剂预处理系统、磷矿石预处理系统和硅石预处理系统，所述碳质还原剂预处理系统、磷矿石预处理系统和硅石预处理系统的出口通过第一输送设备均连接至一内球料混合装置，所述碳质还原剂预处理系统和硅石预处理系统的出口另通过第二输送设备均连接至一外壳料混合装置；所述碳质还原剂预处理系统主要由依次相连的单段破碎设备、碳质还原剂中间料仓、磨矿设备、碳质还原剂粉储料仓和配料装置组成；所述磷矿石预处理系统主要由依次相连的单段破碎设备、磷矿石中间料仓、磨矿设备、均化库和和配料装置组成；所述硅石预处理系统主要由依次相连的单段破碎设备、硅石中间料仓、磨矿设备、硅石粉储料仓和配料装置组成，或者由依次相连的两段一闭路破碎设备、硅石中间料仓、磨矿设备、硅石粉储料仓和配料装置组成。

上述的原料预处理工艺系统中，优选的，所述单段破碎设备采用锤式破碎机或反击式破碎机，或者采用锤式破碎机和反击式破碎机组合成的联合式破碎机；所述两段一闭路破碎设备主要由依次相连的颚式破碎机、筛分机和圆锥破碎机组成，且圆锥破碎机的出料口循环连接至筛分机的进料口。

上述的原料预处理工艺系统中，优选的，所述碳质还原剂预处理系统中的磨矿设备采用立式磨或风扫煤磨，该磨矿设备通过粉料收集输送装置连接至所述的碳质还原剂粉储料仓。

上述的原料预处理工艺系统中，优选的，所述磷矿石预处理系统中的磨矿设备采用立式磨或风扫球磨，该磨矿设备通过粉料收集输送装置连接至所述的均化库。

上述的原料预处理工艺系统中，优选的，所述硅石预处理系统中的磨矿设备采用球磨机和/或高压辊压机，该磨矿设备通过粉料收集输送装置连接至所述的硅石粉储料仓。

上述的原料预处理工艺系统中，优选的，所述磨矿设备配备有向粉磨过程补送热风的热风炉。

上述的原料预处理工艺系统中，优选的，所述粉料收集输送装置包括依次相连的旋风收粉设备、布袋收粉设备和风机。

作为一个总的技术构思，本发明还提供一种适用于窑法磷酸工艺的原料预处理方法，所述原料预处理方法用到上述的原料预处理工艺系统，所述原料预处理方法包括以下步骤：将原料碳质还原剂、磷矿石和硅石分别用所述碳质还原剂预处理系统、磷矿石预处理系统和硅石预处理系统进行预处理，预处理后的碳质还原剂、磷矿石和硅石送入内球料混合装置进行混合造球，预处理后的碳质还原剂和硅石另送入外壳料混合装置进行混合；

所述碳质还原剂预处理系统的工艺过程包括：将碳质还原剂先采用所述单段破碎设备破碎至粒度在30mm以下（优选6mm～30mm），然后将破碎后的碎石料送至碳质还原剂中间料仓，碳质还原剂中间料仓通过计量给料设备将碎石料送至所述磨矿设备进行粉磨，待磨矿设备将进料粉磨至工艺要求的粒度（一般为-100目以上）后，由旋风收粉设备和布袋收粉设备组成的组合式收尘器（或单独用布袋收粉设备）收集粉料，并输送至碳质还原剂粉储料仓；所述粉磨过程中通过配置的热风炉不断补充热风以干燥粉料中夹带的水分；

所述磷矿石预处理系统的工艺过程包括：将磷矿石先采用所述单段破碎设备破碎至粒度在30mm以下（优选6mm～30mm），然后将破碎后的碎石料送至磷矿石中间料仓，磷矿石中间料仓通过计量给料设备将碎石料送至所述磨矿设备进行粉磨，待磨矿设备将进料粉磨至工艺要求的粒度（一般为-100目以上）后，由旋风收粉设备和布袋收粉设备组成的组合式收尘器（或单独用布袋收粉设备）收集粉料，并输送至均化库；所述粉磨过程中通过配置的热风炉不断补充热风以干燥粉料中夹带的水分；

所述硅石预处理系统的工艺过程包括：将硅石先采用所述单段破碎设备或两段一闭路破碎设备破碎至粒度在30mm以下（优选6mm～30mm），然后将破碎后的碎石料送至硅石中间料仓，硅石中间料仓通过计量给料设备将碎石料送至所述磨矿设备进行粉磨，待磨矿设备将进料粉磨至工艺要求的粒度（一般为-100目以上）后，由旋风收粉设备和布袋收粉设备组成的组合式收尘器收集粉料，并输送至硅石粉储料仓；所述粉磨过程中通过配置的热风炉不断补充热风以干燥粉料中夹带的水分。

上述的适用于窑法磷酸工艺的原料预处理方法，优选的，所述均化库为间隙均化库或连续均化库，所述均化库采用压缩空气对库内粉料进行搅拌均化，且均化值大于或等于4。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

（1）与传统的多段破碎工艺相比，本发明中原料预处理采用的均是经过优化改进后的高破碎比的破碎设备，其不仅能显著降低破碎能耗，而且可降低破碎设备投资和工艺成本；考虑到硅石的硬度等特性，本发明中对硅石的破碎优选采用了高强度的反击式一段破碎或由鄂式破碎机-振动筛-圆锥破碎组成的二段一闭路破碎方法，同样有效提高了硅石的破碎效率；

（2）相比传统工艺中基于常规思路采用的多原料混磨方式，本发明中对每一种主要原料均配备独立的破碎设备和磨矿设备，通过单独破碎、分别磨矿制粉，然后按照工艺规定的CaO/SiO₂摩尔比和还原剂用量配料，可以在很大程度上保证原料配方的稳定性，防止原料的配比出现较大波动，后续制成的复合球团的熔点能保持一致，解决了由于原料成分波动造成后续工序中复合球团在回转窑内结圈的技术难题；

（3）在本发明优选的技术方案中，通过采用磨矿设备配备热风炉的方式，省去了各种矿石及原料的干燥工序，工艺流程更为简化，同时磨矿能耗降低达20%以上；

（4）在本发明优选的技术方案中，磷矿石粉均化采用气流均化方法，有利于进一步保证工艺磷矿石化学成分的稳定，使工业化稳定生产成为可能。

附图说明

图1为本发明具体实施方式中采用本发明原料预处理工艺系统进行原料预处理的工艺流程原理图。

具体实施方式

以下结合说明书附图和具体优选的实施例对本发明作进一步描述，但并不因此而限制本发明的保护范围。

实施例：

一种如图1所示适用于窑法磷酸工艺的原料预处理工艺系统，预处理工艺系统包括相互独立的碳质还原剂预处理系统、磷矿石预处理系统和硅石预处理系统，碳质还原剂预处理系统、磷矿石预处理系统和硅石预处理系统的出口通过第一输送设备均连接至一内球料混合装置，碳质还原剂预处理系统和硅石预处理系统的出口另通过第二输送设备均连接至一外壳料混合装置。

本实施例中采用煤料（焦粉或石油焦）作为碳质还原剂，本实施例的碳质还原剂预处理系统主要由依次相连的单段破碎设备、煤料中间料仓、磨矿设备、煤粉储料仓和配料装置组成；本实施例中的磷矿石预处理系统主要由依次相连的单段破碎设备、磷矿石中间料仓、磨矿设备、均化库和和配料装置组成；本实施例中的硅石预处理系统主要由依次相连的两段一闭路破碎设备、硅石中间料仓、磨矿设备、硅石粉储料仓和配料装置组成。

本实施例中，碳质还原剂预处理系统和磷矿石预处理系统中用到的单段破碎设备均采用锤式破碎机，硅石预处理系统中采用的两段一闭路破碎设备则主要由依次相连的颚式破碎机、筛分机和圆锥破碎机组成，且圆锥破碎机的出料口循环连接至筛分机的进料口。

本实施例中，碳质还原剂预处理系统、磷矿石预处理系统的磨矿设备采用立磨，硅石预处理系统中的磨矿设备采用球磨机和/或高压辊压机，各磨矿设备分别通过各自的粉料收集输送装置连接至煤粉储料仓、均化库和硅石粉储料仓。各磨矿设备配备有向粉磨过程补送热风的热风炉。

本实施例中，各粉料收集输送装置均包括依次相连的旋风收粉设备、布袋收粉设备和风机，各风机的出风口连接至各预处理系统对应的热风炉或直接外排。

一种如图1所示本发明的适用于窑法磷酸工艺的原料预处理方法，该原料预处理方法用到上述本实施例的原料预处理工艺系统，其主要是将原料煤、磷矿石和硅石分别用上述的碳质还原剂预处理系统、磷矿石预处理系统和硅石预处理系统进行预处理，预处理后的煤粉、磷矿石粉和硅石粉送入内球料混合装置进行混合造球，预处理后的煤粉和硅石粉另送入外壳料混合装置进行混合；该原料预处理方法具体包括以下步骤：

1.煤料预处理：将-200mm的煤料（焦粉或石油焦）先采用单段锤式破碎方式（也可采用反击式或锤式-反击式组合破碎）破碎至粒度在12mm以下，然后将破碎后的碎石料送至煤料中间料仓，煤料中间料仓通过计量给料设备将碎石料送至立式辊磨（即立式磨，也可采用风扫煤磨）进行粉磨，通过计量给料设备可以稳定磨机的负荷；待立式磨将进料粉磨至100目～325目后，由旋风收粉设备和布袋收粉设备组成的组合式收尘器收集粉料（也可单独由高浓度布袋收尘器进行收集），并输送至煤粉储料仓；粉磨过程中通过配置的热风炉不断补充热风，以便根据原料含水量干燥粉料中夹带的水分；整个煤料的预处理过程具有较高的破碎比，能够节省破碎能耗、降低投资和工艺成本；

2.磷矿石预处理：将-200mm的磷矿石先采用单段锤式破碎方式（也可采用反击式或锤式-反击式组合破碎）破碎至粒度在12mm以下，然后将破碎后的碎石料送至磷矿石中间料仓，磷矿石中间料仓通过计量给料设备将碎石料送至立式磨（也可采用风扫球磨）进行粉磨，通过计量给料设备可以稳定磨机的负荷；待立式磨将进料粉磨至100目～200目后，由旋风收粉设备和布袋收粉设备组成的组合式收尘器收集粉料（也可单独由高浓度布袋收尘器进行收集），并输送至均化库；粉磨过程中通过配置的热风炉不断补充热风，以便根据原料含水量干燥粉料中夹带的水分；整个磷矿石的预处理过程具有较高的破碎比，可以进一步节省破碎能耗和降低投资；

3.硅石预处理：将-200mm的硅石先采用两段一闭路破碎设备（也可采用单段反击式破碎设备或反击式-锤式联合破碎方式）破碎至粒度在12mm以下，然后将破碎后的碎石料送至硅石中间料仓，硅石中间料仓通过计量给料设备将碎石料送至高压辊压机（也可采用高压辊压联合球磨的方式）进行粉磨，通过计量给料设备可以稳定磨机的负荷；待磨矿设备将进料粉磨至100目～200目后，由旋风收粉设备和布袋收粉设备组成的组合式收尘器收集粉料，并输送至硅石粉储料仓；粉磨过程中通过配置的热风炉不断补充热风，以便根据原料含水量干燥粉料中夹带的水分；

4.由输运设备送入煤粉储料仓中的煤粉，同时作为后续窑法磷酸工艺内球料和外壳料的原料；由输运设备送入硅石粉储料仓中的硅石粉，也同时作为后续窑法磷酸工艺内球料和外壳料的原料；由输送设备送入均化库的磷矿石粉，通过采用压缩空气对库内的磷矿石粉进行搅拌均化，可以用间隙均化库，也可以用连续均化库，其均化值大于4即可；均化库本身又作为磷矿石粉的储料仓。

通过采用上述的预处理工艺系统和工艺方法，完成了对窑法磷酸工艺原料的预处理。

Claims (9)

1.一种适用于窑法磷酸工艺的原料预处理工艺系统，其特征在于：所述预处理工艺系统包括相互独立的碳质还原剂预处理系统、磷矿石预处理系统和硅石预处理系统，所述碳质还原剂预处理系统、磷矿石预处理系统和硅石预处理系统的出口通过第一输送设备均连接至一内球料混合装置，所述碳质还原剂预处理系统和硅石预处理系统的出口另通过第二输送设备均连接至一外壳料混合装置；所述碳质还原剂预处理系统主要由依次相连的单段破碎设备、碳质还原剂中间料仓、磨矿设备、碳质还原剂粉储料仓和配料装置组成；所述磷矿石预处理系统主要由依次相连的单段破碎设备、磷矿石中间料仓、磨矿设备、均化库和和配料装置组成；所述硅石预处理系统主要由依次相连的单段破碎设备、硅石中间料仓、磨矿设备、硅石粉储料仓和配料装置组成，或者由依次相连的两段一闭路破碎设备、硅石中间料仓、磨矿设备、硅石粉储料仓和配料装置组成。

2.根据权利要求1所述的原料预处理工艺系统，其特征在于：所述单段破碎设备采用锤式破碎机或反击式破碎机，或者采用锤式破碎机和反击式破碎机组合成的联合式破碎机；所述两段一闭路破碎设备主要由依次相连的颚式破碎机、筛分机和圆锥破碎机组成，且圆锥破碎机的出料口循环连接至筛分机的进料口。

3.根据权利要求2所述的原料预处理工艺系统，其特征在于：所述碳质还原剂预处理系统中的磨矿设备采用立式磨或风扫煤磨，该磨矿设备通过粉料收集输送装置连接至所述的碳质还原剂粉储料仓。

4.根据权利要求2所述的原料预处理工艺系统，其特征在于：所述磷矿石预处理系统中的磨矿设备采用立式磨或风扫球磨，该磨矿设备通过粉料收集输送装置连接至所述的均化库。

5.根据权利要求2所述的原料预处理工艺系统，其特征在于：所述硅石预处理系统中的磨矿设备采用球磨机和/或高压辊压机，该磨矿设备通过粉料收集输送装置连接至所述的硅石粉储料仓。

6.根据权利要求3、4或5所述的原料预处理工艺系统，其特征在于：所述磨矿设备配备有向粉磨过程补送热风的热风炉。

7.根据权利要求6所述的原料预处理工艺系统，其特征在于：所述粉料收集输送装置包括依次相连的旋风收粉设备、布袋收粉设备和风机。

8.一种适用于窑法磷酸工艺的原料预处理方法，所述原料预处理方法用到权利要求1～7中任一项所述的原料预处理工艺系统，所述原料预处理方法包括以下步骤：将原料碳质还原剂、磷矿石和硅石分别用所述碳质还原剂预处理系统、磷矿石预处理系统和硅石预处理系统进行预处理，预处理后的碳质还原剂、磷矿石和硅石送入内球料混合装置进行混合造球，预处理后的碳质还原剂和硅石另送入外壳料混合装置进行混合；

所述碳质还原剂预处理系统的工艺过程包括：将碳质还原剂先采用所述单段破碎设备破碎至粒度在30mm以下，然后将破碎后的碎石料送至碳质还原剂中间料仓，碳质还原剂中间料仓通过计量给料设备将碎石料送至所述磨矿设备进行粉磨，待磨矿设备将进料粉磨至工艺要求的粒度后，由旋风收粉设备和布袋收粉设备组成的组合式收尘器收集粉料，并输送至碳质还原剂粉储料仓；所述粉磨过程中通过配置的热风炉不断补充热风以干燥粉料中夹带的水分；

所述磷矿石预处理系统的工艺过程包括：将磷矿石先采用所述单段破碎设备破碎至粒度在30mm以下，然后将破碎后的碎石料送至磷矿石中间料仓，磷矿石中间料仓通过计量给料设备将碎石料送至所述磨矿设备进行粉磨，待磨矿设备将进料粉磨至工艺要求的粒度后，由旋风收粉设备和布袋收粉设备组成的组合式收尘器收集粉料，并输送至均化库；所述粉磨过程中通过配置的热风炉不断补充热风以干燥粉料中夹带的水分；

所述硅石预处理系统的工艺过程包括：将硅石先采用所述单段破碎设备或两段一闭路破碎设备破碎至粒度在30mm以下，然后将破碎后的碎石料送至硅石中间料仓，硅石中间料仓通过计量给料设备将碎石料送至所述磨矿设备进行粉磨，待磨矿设备将进料粉磨至工艺要求的粒度后，由旋风收粉设备和布袋收粉设备组成的组合式收尘器收集粉料，并输送至硅石粉储料仓；所述粉磨过程中通过配置的热风炉不断补充热风以干燥粉料中夹带的水分。

9.根据权利要求8所述的适用于窑法磷酸工艺的原料预处理方法，其特征在于：所述均化库为间隙均化库或连续均化库，所述均化库采用压缩空气对库内粉料进行搅拌均化，且均化值大于或等于4。