CN106399674B - 一种烧结气化脱磷回收方法 - Google Patents

一种烧结气化脱磷回收方法 Download PDF

Info

Publication number
CN106399674B
CN106399674B CN201611065671.1A CN201611065671A CN106399674B CN 106399674 B CN106399674 B CN 106399674B CN 201611065671 A CN201611065671 A CN 201611065671A CN 106399674 B CN106399674 B CN 106399674B
Authority
CN
China
Prior art keywords
dephosphorization
sintering
condenser
pipeline
waste gas
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
CN201611065671.1A
Other languages
English (en)
Other versions
CN106399674A (zh
Inventor
张伟
王辉
田铁磊
邢宏伟
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
North China University of Science and Technology
Original Assignee
North China University of Science and Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by North China University of Science and Technology filed Critical North China University of Science and Technology
Priority to CN201711169331.8A priority Critical patent/CN107904397B/zh
Priority to CN201611065671.1A priority patent/CN106399674B/zh
Publication of CN106399674A publication Critical patent/CN106399674A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN106399674B publication Critical patent/CN106399674B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22B—PRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
    • C22B1/00—Preliminary treatment of ores or scrap
    • C22B1/11—Removing sulfur, phosphorus or arsenic other than by roasting
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B25/00—Phosphorus; Compounds thereof
    • C01B25/10—Halides or oxyhalides of phosphorus

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Geochemistry & Mineralogy (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Geology (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)

Abstract

本发明公开了一种烧结气化脱磷回收方法，在烧结炉中将铁矿原料中的P转换为含磷产物PCl3气体，烧结炉烧结生产过程中产生的废气在抽风机作用下通过管道依次经过一级旋风除尘器和二级旋风除尘器，由一级旋风除尘器和二级旋风除尘器对除掉废气中的灰尘；然后废气进入到冷凝器中，冷凝器实现对废气进行降温，使沸点低的含磷产物PCl3气体冷却变为液体进入到脱磷产物收集容器中进行富集回收，其他沸点高的气体则随抽风机排出，完成脱磷产物的回收和富集的目的。

Description

一种烧结气化脱磷回收方法
技术领域
本发明涉及钢铁冶金技术领域，具体是一种烧结气化脱磷回收方法。
背景技术
2008年金融危机爆发后，中国钢铁企业遭遇了前所未有的“寒冬”，企业效益一直处在微利和亏损状态，一方面，钢材市场需求低迷，另一方面我国钢铁企业过度依赖进口铁矿石，且进口铁矿石价格一路飙升。为了降低生产成本，大多数钢铁厂把目光转移到国内蕴藏丰富的复合共生矿的开发上，尤其是含磷量较高的高磷鲕状赤铁矿。
因高炉炼铁不能脱磷，而转炉炼钢脱磷成本非常高，因而脱磷问题是开发利用高磷铁矿首先要解决的问题。
根据氧化物的氧势图可知，含磷氧化物的氧势线在铁氧化物的氧势线之下，在氧势图中，一定温度下，氧化物氧势线越低，其氧势就越小，氧化物就越稳定，氧化物就越难被还原。在烧结原料中，主要矿物为赤铁矿(Fe2O3)，且铁矿粉烧结是一个典型的氧化性气氛，含磷矿物几乎没有被还原的可能性，因此，通常情况下，在烧结生产过程中铁矿石中的磷元素会全部转入到烧结矿中，进而带到高炉中。但是，烧结原料要配碳作为燃料，碳颗粒周围会存在局部的还原性气氛，从而有可能将高磷铁矿中的磷元素还原出来形成脱磷效果。由于磷蒸汽极易被氧化，如果在添加某种物质的作用下，形成稳定的含磷气态产物，则烧结过程中气化脱磷在一定程度上是可行的，但脱磷产物难以收集。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种烧结脱磷产物回收方法。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种烧结气化脱磷回收装置，包括助燃风机、液化石油气罐、烧结炉、点火器、一级旋风除尘器、二级旋风除尘器、冷凝器、消声器、脱磷产物收集容器和抽风机，
所述助燃风机和液化石油气罐均通过管道与点火器连接，点火器下方设有烧结炉，烧结炉的出口与一级旋风除尘器连接，一级旋风除尘器通过管道二级旋风除尘器连接，二级旋风除尘器通过管道与冷凝器进气口连接，冷凝器底部的出口下方设有脱磷产物收集容器，冷凝器出气口通过管道与抽风机连接，抽风机通过管道与消声器连接；脱磷产物收集容器还与氧气罐连接。
进一步的，烧结炉内设置有用于检测废气温度的第一温度检测传感器，第一温度检测传感器通过数据线与废气温度显示仪连接，烧结炉内设置有负压检测传感器，负压检测传感器通过数据线与负压计连接，烧结炉的点火口设置有第二温度检测传感器，第二温度检测传感器通过数据线与点火温度显示仪连接。
进一步的，所述抽风机的耐温度250℃，气体流速为15-18m3/min，额定电压为380V，额定功率为7.5KW。
进一步的，所述一级旋风除尘器和二级旋风除尘器的电压均为220V，频率为50Hz，功率为1.0-1.2KW，最大风量为1.2-1.8m3/min，一次过滤能够除去95％以上45um以上的颗粒。
进一步的，所述冷凝器为管壳式换热器，换热器运行无噪音，最高耐压1.6Mpa，采用不锈钢材质制成。
一种基于上述烧结气化脱磷回收装置的烧结气化脱磷回收方法：烧结时，首先向烧结炉中加入烧结原料，配入碳作为燃料，并添加CaCl2；然后开启点火器进行烧结，在碳颗粒周围的还原性气氛下，发生反应：
CaCl2+SO2(g)+O2(g)＝CaSO4+Cl2 (1)
2Ca5(PO4)3F+9Cl2+9SiO2+15C＝6PCl3+15CO+9CaSiO3+CaF2 (2)
式(1)中的SO2主要来源于原料中的硫份，O2主要是由烧结抽风负压作用进入原料；联系式(1)和式(2)，起到脱磷作用的物质是中间产物氯气，氯气由式(1)产生，参与到式(2)的反应中，产生PCl3气体；
烧结炉烧结生产过程中产生的废气在抽风机作用下首先通过管道依次经过一级旋风除尘器和二级旋风除尘器，由一级旋风除尘器和二级旋风除尘器对除掉废气中的灰尘；然后废气进入到冷凝器中，冷凝器实现对废气进行降温，使沸点低的脱磷产物PCl3冷却变为液体进入到脱磷产物收集容器中进行富集回收，其他沸点高的气体则随抽风机经消声器排出。
之后，氧气罐向脱磷产物收集容器中通过氧气，使主要的含磷物质PCl3发生化学反应，生成三氯氧磷(POCl3)。
进一步的，向烧结炉中还可以加入Na2SO4，当原料中添加Na2SO4后，根据原料中已有的成分，发生如下反应：
Na2SO4+Al2O3+2SiO2+CO＝2NaAlSiO4+SO2+CO2 (3)
矿石中赤铁矿和脉石呈现鲕状结构，相互交替共生，嵌布紧密。从式(3)可知，在CO的作用下，原料中添加的Na2SO4能够与矿石中脉石成分Al2O3和SiO2参加反应，从而起到了破坏鲕状结构的作用，使氟磷灰石暴露出来，最大程度上参与到反应中。同时式(3)产生了SO2，而SO2是式(1)的反应物，有利于脱磷反应的进行。
本发明的优点和有益效果为：
1，本发明在烧结过程中将铁矿原料中的P转换为含磷产物PCl3气体，实现了在烧结过程直接脱磷，大大降低了原料成本和脱磷成本，对开发和利用国内蕴藏量非常丰富的高磷鲕状赤铁矿有指导意义。
2，可用来研究烧结脱磷热力学反应机理，进一步揭示烧结过程中磷元素的转变过程和转变后的赋存状态。
3，烧结废气中的脱磷产物经过二级除尘后，利用含磷产物PCl3的沸点为76℃，较其它废气沸点低很多的特点，在脱磷装置中添加一个冷凝器，从而使气态PCl3变为液态，完成脱磷产物的回收和富集的目的。
4，将富集到的液态脱磷产物PCl3中通入氧气，使PCl3液体发生化学反应，生成三氯氧磷(POCl3)，三氯氧磷(POCl3)广泛应用于农药、医药、染料、磷酸酯及阻燃剂的生产，且是制造有机磷农药除草剂、杀虫脒等的原料。实现了回收脱磷产物的高附加值利用。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图中：1-助燃风机；2-液化石油气罐；3-废气温度显示仪；4-第一温度检测传感器；5-烧结炉；6-点火温度显示仪；7-点火器；8-负压计；9-一级旋风除尘器；10-二级旋风除尘器；11-冷凝器；12-消声器；13-脱磷产物收集容器；14-抽风机，15-氧气罐。
具体实施方式
下面结合具体实施例进一步说明本发明的技术方案。
请参阅图1，一种烧结气化脱磷回收装置，包括助燃风机1、液化石油气罐2、烧结炉5、点火器7、一级旋风除尘器9、二级旋风除尘器10、冷凝器11、消声器12、脱磷产物收集容器13、抽风机14和氧气罐15，
所述助燃风机1和液化石油气罐2均通过管道与点火器7连接，点火器7下方设有烧结炉5，烧结炉5内设置有用于检测废气温度的第一温度检测传感器4，第一温度检测传感器通过数据线与废气温度显示仪3连接，烧结炉5内设置有负压检测传感器，负压检测传感器通过数据线与负压计8连接，烧结炉5的点火口设置有第二温度检测传感器，第二温度检测传感器通过数据线与点火温度显示仪6连接，废气温度显示仪3能够直观显示废气的温度，点火温度显示仪6能够显示点火器7的点火温度，负压计8能够测量烧结炉5内的负压；烧结炉5的出口与一级旋风除尘器9连接，一级旋风除尘器9通过管道二级旋风除尘器10连接，二级旋风除尘器10通过管道与冷凝器11进气口连接，冷凝器11底部的出口下方设有脱磷产物收集容器13，脱磷产物收集容器13能够耐受500kpa的高压，且密闭性好；冷凝器11出气口通过管道与抽风机14连接，抽风机14通过管道与消声器12连接；脱磷产物收集容器13还与氧气罐15连接。
在本实施例中，所述抽风机14的耐温度250℃，气体流速为15-18m3/min，额定电压为380V，额定功率为7.5KW。
在本实施例中，所述一级旋风除尘器9和二级旋风除尘器10的电压均为220V，频率为50Hz，功率为1.0-1.2KW，最大风量为1.2-1.8m3/min，一次过滤能够除去95％以上45um以上的颗粒。
在本实施例中，所述冷凝器11为管壳式换热器，换热器运行无噪音，最高耐压1.6Mpa，采用不锈钢316L材质制成。
在本实施例中，所述脱磷产物收集容器13的风量为1200m3/h，功率为0.75KW，过滤效率大于99.9％，过滤面积为15m2，滤芯方便清理与替换。
本发明利用含磷产物PCl3的沸点为76℃，较其它废气沸点低很多，因此在脱磷装置中添加一个冷凝器11，可以达到使PCl3气态变为液态，完成脱磷产物的回收和富集。
烧结时，首先向烧结炉5中加入烧结原料，配入碳作为燃料，并添加CaCl2。开启点火器7，在碳颗粒周围的还原性气氛下，发生反应：
CaCl2+SO2(g)+O2(g)＝CaSO4+Cl2 (1)
2Ca5(PO4)3F+9Cl2+9SiO2+15C＝6PCl3+15CO+9CaSiO3+CaF2 (2)
式(1)中的SO2主要来源于原料中的硫分，O2主要是由烧结抽风负压作用进入原料；联系式(1)和式(2)，起到脱磷作用的物质是中间产物氯气，氯气由式(1)产生，参与到式(2)的反应中，产生PCl3气体；
此外，向烧结炉5中还可以加入Na2SO4，当原料中添加Na2SO4后，根据原料中已有的成分，发生如下反应：
Na2SO4+Al2O3+2SiO2+CO＝2NaAlSiO4+SO2+CO2 (3)
矿石中赤铁矿和脉石呈现鲕状结构，相互交替共生，嵌布紧密。从式(3)可知，在CO的作用下，原料中添加的Na2SO4能够与矿石中脉石成分Al2O3和SiO2参加反应，从而起到了破坏鲕状结构的作用，使氟磷灰石暴露出来，最大程度上参与到反应中。同时式(3)产生了SO2，而SO2是式(1)的反应物，有利于脱磷反应的进行。
烧结炉5烧结生产过程中产生的废气在抽风机14作用下(抽风机14产生负压)首先通过管道依次经过一级旋风除尘器9和二级旋风除尘器10，由一级旋风除尘器9和二级旋风除尘器10对除掉废气中的灰尘(避免灰尘在冷凝器11中出现堵塞问题)；然后废气进入到冷凝器11中，冷凝器11实现对废气进行降温，使沸点低的脱磷产物PCl3(PCl3的沸点为76℃)冷却变为液体进入到脱磷产物收集容器13中进行富集回收，其他沸点高的气体则随抽风机14经消声器12排出(消声器12可以降低噪音)。
之后，氧气罐15向脱磷产物收集容器13中通入氧气，使主要的含磷物质PCl3发生化学反应，生成三氯氧磷(POCl3)，三氯氧磷(POCl3)广泛应用于农药、医药、染料、磷酸酯及阻燃剂的生产，且是制造有机磷农药除草剂、杀虫脒等的原料。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (1)

1.一种烧结气化脱磷回收装置的烧结气化脱磷回收方法，其特征在于：包括烧结气化脱磷回收装置，所述烧结气化脱磷回收装置包括助燃风机、液化石油气罐、烧结炉、点火器、一级旋风除尘器、二级旋风除尘器、冷凝器、消声器、脱磷产物收集容器、抽风机和氧气罐，
所述助燃风机和液化石油气罐均通过管道与点火器连接，点火器下方设有烧结炉，烧结炉的出口与一级旋风除尘器连接，一级旋风除尘器通过管道与二级旋风除尘器连接，二级旋风除尘器通过管道与冷凝器进气口连接，冷凝器底部的出口下方设有脱磷产物收集容器，冷凝器出气口通过管道与抽风机连接，抽风机通过管道与消声器连接；脱磷产物收集容器还与氧气罐连接；
首先向烧结炉中加入烧结原料，配入碳作为燃料，并添加CaCl2；然后开启点火器进行烧结，在碳颗粒周围的还原性气氛下，发生反应：
CaCl2+SO2(g)+O2(g)＝CaSO4+Cl2 (1)
2Ca5(PO4)3F+9Cl2+9SiO2+15C＝6PCl3+15CO+9CaSiO3+CaF2 (2)
式(1)中的SO2主要来源于原料中的硫份，O2主要是由烧结抽风负压作用进入原料；联系式(1)和式(2)，起到脱磷作用的物质是中间产物氯气，氯气由式(1)产生，参与到式(2)的反应中，产生PCl3气体；
烧结炉烧结生产过程中产生的废气在抽风机作用下首先通过管道依次经过一级旋风除尘器和二级旋风除尘器，由一级旋风除尘器和二级旋风除尘器对除掉废气中的灰尘；然后废气进入到冷凝器中，冷凝器实现对废气进行降温，使沸点低的脱磷产物PCl3冷却变为液体进入到脱磷产物收集容器中进行富集回收，其他沸点高的气体则随抽风机排出；
氧气罐向脱磷产物收集容器中通过氧气，使主要的含磷物质PCl3发生化学反应，生成三氯氧磷。
CN201611065671.1A 2016-11-28 2016-11-28 一种烧结气化脱磷回收方法 Expired - Fee Related CN106399674B (zh)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201711169331.8A CN107904397B (zh) 2016-11-28 2016-11-28 一种基于烧结气化脱磷回收装置的脱磷方法
CN201611065671.1A CN106399674B (zh) 2016-11-28 2016-11-28 一种烧结气化脱磷回收方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201611065671.1A CN106399674B (zh) 2016-11-28 2016-11-28 一种烧结气化脱磷回收方法

Related Child Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201711169331.8A Division CN107904397B (zh) 2016-11-28 2016-11-28 一种基于烧结气化脱磷回收装置的脱磷方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN106399674A CN106399674A (zh) 2017-02-15
CN106399674B true CN106399674B (zh) 2017-12-29

Family

ID=58083433

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201611065671.1A Expired - Fee Related CN106399674B (zh) 2016-11-28 2016-11-28 一种烧结气化脱磷回收方法
CN201711169331.8A Expired - Fee Related CN107904397B (zh) 2016-11-28 2016-11-28 一种基于烧结气化脱磷回收装置的脱磷方法

Family Applications After (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201711169331.8A Expired - Fee Related CN107904397B (zh) 2016-11-28 2016-11-28 一种基于烧结气化脱磷回收装置的脱磷方法

Country Status (1)

Country Link
CN (2) CN106399674B (zh)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113528809B (zh) * 2021-07-02 2022-10-11 北京科技大学 一种富氢烧结气化脱磷回收系统及方法
CN114289128B (zh) * 2021-12-27 2022-09-27 徐州智奇机械科技有限公司 一种热膨胀冷却裂变型矿山机械破碎装置

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3579283B2 (ja) * 1999-02-22 2004-10-20 Ｊｆｅエンジニアリング株式会社 廃棄物から燐を回収する設備及び方法
JP2006159036A (ja) * 2004-12-03 2006-06-22 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 排ガス処理方法及びシステム
CN201161150Y (zh) * 2008-03-07 2008-12-10 河南未来铝业（集团）有限公司 干法氟化铝废气处理系统
CN201832542U (zh) * 2010-11-05 2011-05-18 浙江菲达脱硫工程有限公司 一种烧结机烟气选择性脱硫脱硝装置
CN102772981B (zh) * 2012-03-12 2014-10-22 甘肃银光聚银化工有限公司 一种用活性炭连续吸附和解吸有机废气的装置
CN104150452A (zh) * 2013-05-15 2014-11-19 新沂市汉菱生物工程有限公司 一种三氯氧磷的生产方法
CN104150453A (zh) * 2013-05-15 2014-11-19 新沂市汉菱生物工程有限公司 一种生产三氯氧磷的机械装置
CN103708432B (zh) * 2013-12-27 2015-11-18 成都易态科技有限公司 从电炉制磷炉气中回收黄磷的方法、设备及专用收磷装置
CN104399325A (zh) * 2014-11-26 2015-03-11 常州互联天健信息科技有限公司 一种煤气除尘回收装置
CN205368159U (zh) * 2015-11-27 2016-07-06 重庆市山丹生物农药有限公司 煤气综合利用烧结陶粒生产装置
CN206188858U (zh) * 2016-11-28 2017-05-24 华北理工大学 一种烧结脱磷产物回收装置

Also Published As

Publication number Publication date
CN107904397A (zh) 2018-04-13
CN106399674A (zh) 2017-02-15
CN107904397B (zh) 2019-05-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Berguerand et al. The use of petroleum coke as fuel in a 10 kWth chemical-looping combustor
CN106399674B (zh) 一种烧结气化脱磷回收方法
CN101875483A (zh) 通过原位产生氧气、化学循环燃烧和气化的联合能量和/或合成气制备方法
CN106103746A (zh) 氧气高炉的操作方法
CN102985567B (zh) 调节来自生铁制造设备的用于在膨胀涡轮中使用的工艺气体的温度的方法和装置
CN106957935A (zh) 一种高炉内部软熔带形状的软测量方法
CN108588313A (zh) 一种对高炉能源使用热效率的评估方法
CN102690072B (zh) 一种水泥生产过程不完全燃烧碳化物在线监测控制方法
Feng et al. Typical case of carbon capture and utilization in Chinese iron and steel enterprises: CO2 emission analysis
CN206188858U (zh) 一种烧结脱磷产物回收装置
Quintero-Coronel et al. Large-and Particle-Scale energy assessment of reduction roasting of nickel laterite ore for Ferronickel production via the rotary Kiln-Electric furnace process
CN102162028B (zh) 红土镍矿生产竖炉球团的用途及方法
CN109971906A (zh) 一种超低碳排放生产海绵铁的还原方法
CN206188859U (zh) 用于高磷鲕状赤铁矿的烧结气化脱磷回收系统
CN102264870B (zh) 调节一个或多个单元中物质存量的物质回收装置和方法
CN104046394A (zh) 用于预热浆料的系统和方法
US10260117B2 (en) Use of top gas in direct reduction processes
CN201589762U (zh) 一种模拟高炉喷煤燃烧实验装置
CN101475839A (zh) 耦合式固定床富氧连续气化工艺
CN101538041B (zh) CO燃烧复用式SiC冶炼炉
CN106350117B (zh) 一种气化炉、其应用及含碳物质的气化方法
CN103966383A (zh) 一种富氧竖炉的熔炼方法
CN113444551B (zh) 一种利用干熄焦一次除尘灰制备可燃性气体的方法
CN105542820B (zh) 一种气化炉用煤的配煤方法
CN202415492U (zh) 两段煤气发生炉的炉底安装结构

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20171229

Termination date: 20181128

CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee