CN104891461A - 利用磷矿粉和碳粉生产黄磷的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种利用磷矿粉和碳粉生产黄磷的方法，将磷矿粉和碳粉按黄磷生产配比混合，加入粘结剂后压制成球团，经干燥、固结，再配入硅石，送入黄磷电炉中制得黄磷。采用本方法可使黄磷生产成本平均降低800元/吨以上。既解决了磷矿粉和碳粉的综合利用问题，又彻底解决了黄磷电炉结拱、塌料和断电极的问题。对改善黄磷生产环境，实现清洁生产作用非常明显。

Description

利用磷矿粉和碳粉生产黄磷的方法
技术领域
本发明涉及化工领域，具体地说，涉及一种利用磷矿粉和碳粉生产黄磷的方法。
背景技术
我国黄磷生产企业多年来为了节约能耗、降低生产成本，所用磷矿原料均以富矿块矿为主(P2O5质量分数≥28％)。经多年过度开采,富矿块矿所剩不多,已很难保证黄磷生产需要。而大量的高品位粉矿无法在黄磷生产中得到利用。目前大多数黄磷生产企业由于原料品位过低，造成能耗高、物耗高，以10000吨/年黄磷生产装置计算，年直接损失金额达1000万元以上。
随着选矿技术的发展，特别是国家对磷资源开发利用的高度重视，低品位磷矿已大量采用正(反)浮选工艺进行浮选。所得磷精矿P2O5平均品位达到30％以上。高品位磷矿原粉、磷精矿粉和其它加工磷矿粉用于黄磷生产已成为业内研究重点。
黄磷生产的另一主要原料—碳素，一般都以块状焦丁、兰炭丁、白煤丁为主，成本相对较高。而焦炭、兰炭和白煤加工企业大量的焦粉、兰炭粉和白煤粉因压块(或成球)困难，加工成本高，尤其是添加了腐植酸钠、硅酸钠等钠盐后导致Na2O的过量带入，严重影响黄磷生产的稳定性和黄磷质量。大量廉价的焦粉、兰炭粉和白煤粉无法在黄磷生产中得到应用。
发明内容
本发明的目的是提供一种原料廉价易得、低成本的利用磷矿粉和碳粉生产黄磷的方法。
为了实现本发明目的，本发明的一种利用磷矿粉和碳粉生产黄磷的方法，将磷矿粉和碳粉按黄磷生产配比混合，加入粘结剂，得到混合物料，将所述混合物料压制成球团，经干燥、固结，再配入硅石，送入黄磷电炉中制得黄磷。
本发明中使用的磷矿粉为磷矿原粉、磷精矿粉或其它加工后的磷矿粉。
本发明中使用的碳粉为焦炭粉、兰炭粉、白煤粉或其它煤粉。
本发明中使用的粘结剂为经控制Na2O、Al2O3有害成分含量在0.1-1.2％范围内的改性粗磷酸、硅酸盐、海泡石和膨润土中的一种或多种，添加量为磷矿粉和碳粉总重的1-14.7％。
由于磷矿粉品位高，碳粉固定碳高，灰分和挥发分低是生产黄磷的优质原料，加入粘结剂后压制成球，由于磷矿粉和碳素的充分混合，在电炉内物料非常均匀，大大加速了磷的还原反应。
前述的方法，压制球团步骤具体为：用压力为4-23MPa的压球机将物料压制成直径为5-30mm的磷煤球团。
干燥方法为：用180℃-400℃高温将磷煤球团快速烘干，所用设备为成都乐氏化工工程有限公司和四川卡森科技有限公司联合研制的专用干燥机。
固结方法为：用400℃-1200℃高温将磷煤球团快速焙烧。所用设备为成都乐氏化工工程有限公司和四川卡森科技有限公司联合研制的专用固结机。固结后磷煤球团的强度≥80kg/cm2，转鼓指数≥75％，水分为0。
在磷煤球团干燥、固结步骤中，可以利用黄磷尾气，使黄磷尾气利用率提高43％以上，对改善黄磷生产环境，实现清洁生产效果显著。
前述方法还包括在加入粘接剂的同时，按黄磷生产配比补足硅石粉。
本发明具有以下优点：
(一)利用质优价廉的磷矿粉和碳粉，既不影响黄磷生产工况和黄磷质量，又可大大降低生产成本，黄磷生产成本平均降低800元/吨以上。以10000吨/年黄磷装置计算，每年可增加利润800万元以上，解决磷矿粉和碳粉的综合利用问题。
(二)本发明中使用的粘结剂对黄磷生产无任何副作用，且成本低廉，海泡石粉和膨润土粉还可提高磷煤球团的SiO2含量，改性粗磷酸还可提高磷煤球团的P2O5品位。
(三)本发明提供的黄磷生产方法，由于干燥和固结温度低于碳素的燃点，不会造成碳素损失。
(四)磷煤球团干燥固结后，球团强度≥80kg/cm2，转鼓指数≥75％，水分为0，完全满足入炉生产黄磷的要求，且由于磷煤球团含水率为0，彻底解决了黄磷电炉因原料带入水分导致结拱、塌料和断电极的问题。
具体实施方式
以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。若未特别指明，实施例中所用的技术手段为本领域技术人员所熟知的常规手段，所用原料均为市售商品。
实施例1利用磷矿粉和焦炭粉生产黄磷的方法
用P2O5含量为28.5％的磷矿粉8.48吨，固定碳含量为80％的焦碳粉1.84吨，添加磷矿粉和焦粉总重量4％改性粗磷酸和3％膨润土粉，将混合后的物料用压力为19MPa的压球机压制成球处理，筛分得到5mm-30mm直径的磷煤球团，将磷煤球团经350℃的干燥机干燥，650℃的固结机固结后，再配入硅石2.16吨，最后送入黄磷电炉中反应制得黄磷。
磷矿粉P2O5的含量为28.5％，含水率6％，粒径≤3mm；焦粉固定碳含量80％，灰分15.5％，挥发分2％，水分11％。
成品磷煤矿球团抗压强度为87kg/cm2，转鼓指数为86％。较磷矿块矿生产，黄磷单位生产成本降低645元/吨。
实施例2利用磷矿粉和兰炭粉生产黄磷的方法
用P2O5含量为28.5％的磷矿粉8.77吨，固定碳含量为80％的兰炭粉1.96吨，添加磷矿粉和兰炭粉总重量4％改性粗磷酸和3％膨润土粉，将混合后的物料用压力为4MPa的压球机压制成球处理，筛分得到5mm-30mm直径的磷煤球团，将磷煤球团经180℃的干燥机干燥，640℃的固结机固结后，再配入硅石2.46吨，最后送入黄磷电炉中反应制得黄磷。
磷矿粉P2O5的含量为28.5％，含水率6％，粒径≤3mm；兰炭粉固定碳含量80％，灰分12.5％，挥发分5％，水分11％。
成品磷煤矿球团抗压强度为85kg/cm2，转鼓指数为85％。较磷矿块矿生产，黄磷单位生产成本降低815元/吨。
实施例3利用磷矿粉和白煤粉生产黄磷的方法
用P2O5含量为28.5％的磷矿粉8.77吨，固定碳含量为80％的白煤粉2.00吨，添加磷矿粉和煤粉总重量4％改性粗磷酸和3％膨润土粉，将混合后的物料用压力为10MPa的压球机压制成球处理，筛分得到5mm-30mm直径的磷煤球团，将磷煤球团经400℃的干燥机干燥，620℃的固结机固结后，再配入硅石2.54吨，最后送入黄磷电炉中反应制得黄磷。
磷矿粉P2O5的含量为28.5％，含水率6％，粒径≤3mm；焦粉固定碳含量80％，灰分15.5％，挥发分2％，水分11％。
成品磷煤矿球团抗压强度为85kg/cm2，转鼓指数为86％。较磷矿块矿生产，黄磷单位生产成本降低1020元/吨。
实施例4利用磷精矿粉和焦煤粉生产黄磷的方法
用P2O5含量为31％的磷精矿粉8.03吨，固定碳含量为80％的焦粉1.44吨，添加磷矿粉和焦粉总重量4％改性粗磷酸和3％膨润土粉，将混合后的物料用压力为23MPa的压球机压制成球处理，筛分得到5mm-30mm直径的磷煤球团，将磷煤球团经300℃的干燥机干燥，640℃的固结机固结后，再配入硅石1.19吨，最后送入黄磷电炉中反应制得黄磷。
磷精矿粉P2O5的含量为31％，含水率6％，粒径≤3mm；焦粉固定碳含量80％，灰分15.5％，挥发分2％，水分11％。
成品磷精矿球团抗压强度为85kg/cm2，转鼓指数为87％。较磷矿块矿生产，黄磷单位生产成本降低580元/吨。
实施例5利用磷精矿粉和兰炭粉生产黄磷的方法
用P2O5含量为31％的磷精矿粉8.12吨，固定碳含量为85％的兰炭粉1.46吨和兰炭粉总重量4％改性粗磷酸和3％膨润土粉，将混合后的物料用压力为19MPa的压球机压制成球处理，筛分得到5mm-30mm直径的磷煤球团，将磷煤球团经350℃的干燥机干燥，600℃的固结机固结后，再配入硅石1.31吨，最后送入黄磷电炉中反应制得黄磷。
磷精矿粉P2O5的含量为31％，含水率6％，粒径≤3mm；焦粉固定碳含量80％，灰分15.5％，挥发分2％，水分11％。
成品磷精矿球团抗压强度为87kg/cm2，转鼓指数为85％。较磷矿块矿生产，黄磷单位生产成本降低1030元/吨。
本发明方法和现有黄磷生产工艺的电耗及成本比较结果见表1。
表1 本发明方法和现有黄磷生产工艺的电耗及成本比较
虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施方案对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

Claims (7)

1.利用磷矿粉和碳粉生产黄磷的方法，其特征在于，将磷矿粉和碳粉按黄磷生产配比混合，加入粘结剂，得到混合物，将所述混合物压制成球团，经干燥、固结，再配入硅石，送入黄磷电炉中制得黄磷。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述磷矿粉为磷矿原粉、磷精矿粉或其它加工后的磷矿粉。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述碳粉为焦炭粉、兰炭粉、白煤粉或其它煤粉。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述粘结剂为Na2O、Al2O3含量在0.1-1.2％范围内的改性粗磷酸、硅酸盐、海泡石和膨润土中的一种或多种，添加量为磷矿粉和碳粉总重的1-14.7％。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述压制球团步骤具体为：用压力为4-23MPa的压球机将均物料压制成直径为5-30mm的磷煤球团。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，干燥温度为180℃～400℃。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，固结温度为400℃～1200℃。
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