CN112341291B - 一种利用磷矿制备钙硅钾磷肥和盐酸的装置和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种利用磷矿制备钙硅钾磷肥和盐酸的装置和方法，所述装置包括干混加料单元、转化单元、复配造粒单元、气固分离单元和盐酸吸收单元；所述干混加料单元的出料口和所述转化单元的进料口相连接；所述转化单元的固相物料出口和所述复配造粒单元的进料口相连接；所述转化单元的气相物料出口和所述气固分离单元的进气口相连接；所述气固分离单元的气相出口和所述盐酸吸收单元的进料口相连接。本发明通过装置内各设备间的搭配与连接，利用过热水蒸汽，实现工业副产氯化钙和含钾中低品位磷矿的协同分解生产钙硅钾磷肥和盐酸，实现二者的高效清洁资源化利用，所得钙硅钾磷肥将对土壤，尤其是弱酸性土壤起到较好的调理和养分补充作用。

Description

一种利用磷矿制备钙硅钾磷肥和盐酸的装置和方法
技术领域
本发明涉及磷化工和盐化工生产技术领域，具体涉及一种利用磷矿制备钙硅钾磷肥和盐酸的装置和方法。
背景技术
我国的磷矿资源丰而不富，我国的可溶性钾资源严重缺乏，导致我国是高品位磷矿和水溶性钾资源的约束性国家，从而导致肥料营养元素的比例失调，因此急需大力发展含钾磷肥。由于我国磷矿多为中低品位或共生矿，发展含钾磷肥受到很大的限制。我国湖北宜昌地区储藏有大量的含钾磷矿石，其主要成分是胶磷矿和钾长石，该含钾磷矿的硅含量较高，而钾和磷的品位相对较低，如果单独利用均无经济价值，如果能将含钾中低品位磷矿高效资源化利用，将极大缓解我国钾资源紧缺，磷矿品位日益降低的不利局面。
在氨碱法生产过程中，由于采用氧化钙分解氯化铵回收氨，形成了大量的工业副产氯化钙，虽然工业副产氯化钙可以用作生产融雪剂及保鲜剂等，但是其工业用途仍相对较少，市场消纳量有限，为便于排海处理氯化钙，氨碱厂大多建在海边，离海较远或内陆地区就只能挖坑堆弃，形成碱渣湖，不仅占用大量土地，而且对生态环境造成较大威胁，我国山东某地就发生过碱渣湖溃坝事故，造成众多相邻企业厂房设备被淹。此外，在制药、农药、氟化工和酸洗等行业生产过程中，含盐酸废水多采用石灰中和，也会产生大量的工业副产氯化钙。如果能将这些工业副产氯化钙加以综合利用，不仅能为企业创造一定的经济效益，而且能显著降低对环境的威胁。
CN1683239A公开了一种利用中低品位磷矿石生产磷酸的方法，该方法通过中低品位磷矿石与磷酸水溶液的酸解反应，经固液分离后再通过与硫酸的结晶反应制备出磷酸。由于该方法仍然是传统的硫酸法湿法磷酸工艺，采用中低品位磷矿将产生更多的磷石膏，所得磷酸产品的纯度也难以保证。
CN 106187327A公开了一种中低品位磷矿制备高钙镁复合肥料的方法，该方法采用硝酸对中低品位磷矿进行酸解，用氨或氢氧化钙中和，补充辅料造粒得到钙镁复合肥产品，由于采用硝酸，成本较高，设备要求严格，且虽无磷石膏生成，由于中低品位磷矿的特点，仍有大量的酸不溶渣存在，由于氨的加入，会产生氨氮废水，带来新的环境问题。
CN103395815A公开了一种从工业氯化钙制备高纯度氯化钙的制备方法，该方法通过使用改性的聚丙烯酰胺-co-苯乙烯-co-丙烯酸共聚物作为吸附材料，需要硫化氢、过氧化氢和盐酸等，会形成含酸废水和固体渣等二次污染，而且生产医药级高纯氯化钙对于工业副产氯化钙的消耗量有限，无法满足工业副产氯化钙大规模消纳的需求。
然而，目前中低品位的磷矿粉仍存在利用困难，利用附加值低的问题，而且都是单一组分的简单利用，并没有实现多种废弃物的综合利用。
发明内容
鉴于现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种利用磷矿制备钙硅钾磷肥和盐酸的装置和方法，本发明利用工业副产氯化钙与含钾中低品位磷矿在高温下的协同作用，实现二者的转化，氯化钙中的氯得以释放，含钾中低品位磷矿中的钙、硅、钾和磷等元素得以活化，制备得到钙硅钾磷肥和盐酸；所述方法同时实现含钾中低品位磷矿和工业副产氯化钙的综合利用，不产生固体和液体废弃物，为大规模消纳含钾中低品位磷矿和工业副产氯化钙，实现二者高效清洁资源化利用提供新途径。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
第一方面，本发明提供了一种利用磷矿制备钙硅钾磷肥和盐酸的装置，所述装置包括干混加料单元、转化单元、复配造粒单元、气固分离单元和盐酸吸收单元；
所述干混加料单元的出料口和所述转化单元的进料口相连接；
所述转化单元的固相物料出口和所述复配造粒单元的进料口相连接；
所述转化单元的气相物料出口和所述气固分离单元的进气口相连接；
所述气固分离单元的气相出口和所述盐酸吸收单元的进料口相连接。
本发明通过装置内各设备间的搭配与连接，利用转化单元中的过热水蒸汽，实现工业副产氯化钙和含钾中低品位磷矿的协同分解生产钙硅钾磷肥和盐酸，实现二者的高效清洁资源化利用，所得钙硅钾磷肥将对土壤，尤其是弱酸性土壤起到较好的调理和养分补充作用。
作为本发明优选的技术方案，所述干混加料单元包括依次连接的干燥器和混料机。
本发明中，所述干混加料单元中依据实际情况还可设置有提升机，即将混料机中的物料输送至转化单元中的转化炉中。
优选地，所述转化单元包括依次连接的燃烧炉、蒸汽过热器和转化炉。
优选地，所述混料机的出料口和所述转化炉的固相物料进口相连接。
优选地，所述燃烧炉的气相出口与所述蒸汽过热器的进气口和所述转化炉的烟道气进口相连接。
优选地，所述转化炉的烟道气出口和所述干燥器的气相进口相连接。
优选地，所述蒸汽过热器的出气口和所述转化炉的气相物料进口相连接。
优选地，所述复配造粒单元包括依次连接的混合器和造粒机。
优选地，所述转化炉的固相物料出口和所述混合器的进料口相连接。
作为本发明优选的技术方案，所述气固分离单元包括依次连接的电除尘器和布袋除尘器。
优选地，所述电除尘器的进料口和所述转化单元中转化炉的气相物料出口相连接。
优选地，所述电除尘器和布袋除尘器的固相出口和所述复配造粒单元中混合器的进料口相连接。
优选地，所述盐酸吸收单元包括盐酸吸收塔。
优选地，所述布袋除尘器的出气口和所述盐酸吸收塔的进料口相连接。
优选地，所述盐酸吸收塔的气相出口连接有尾气处理单元。
优选地，所述尾气处理单元包括依次连接的引风机和尾气净化塔。
本发明中，所述焙烧转化炉为钢衬耐火材料材质，以天然气燃烧高温烟气为加热热源，所述盐酸吸收塔和尾气净化塔为PPH材质，所述吸收循环泵和净化循环泵为钢衬四氟材质，干燥器可以是气流干燥机，转化炉可以是沸腾床，造粒机可以是圆盘造粒机，所述气流干燥机的加热热源可以是焙烧转化单元排出的高温烟气，所述过热蒸汽是指水蒸汽经焙烧转化单元中的蒸汽过热器二次加热得到的，所述蒸汽过热器可以以天然气燃烧高温烟气为加热热源。
本发明中，离开焙烧转化单元的气相在引风机作用下先后进入电除尘器中和高温布袋除尘器中实现氯化钾的冷却结晶与分离，得到氯化钾颗粒。
本发明中，所述盐酸吸收是指利用吸收循环泵进行循环吸收，所述吸收循环泵为钢衬四氟材质，循环吸收使盐酸浓度逐渐增加，所述尾气净化是指用石灰乳溶液对含有氯化氢的气相进行净化，得到氯化钙溶液，尾气中氯化氢含量低于5ppm，达标排放。
第二方面，本发明提供了一种利用磷矿制备钙硅钾磷肥和盐酸的方法，所述方法包括如下步骤：
(1)将磷矿粉和干燥的氯化钙混合，之后在过热蒸汽气氛下进行焙烧转化，得到固相钙硅磷渣和气相；
(2)将步骤(1)所述固相钙硅磷渣和氯化钾混合进行复配造粒，得到所述钙硅钾磷肥；
(3)将步骤(1)所述气相依次经冷却和气固分离，得到氯化钾和含氯化氢和水蒸汽的气相，将所述气相经水吸收得到所述盐酸。
本发明中，采用所述装置处理含钾中低品位磷矿和工业副产氯化钙，利用二者在过热水蒸汽作用下的高温协同作用，实现二者的分解与转化，含钾中低品位磷矿中的钙、硅、钾和磷等元素得以活化，并经后续处理得到钙硅钾磷肥；工业副产氯化钙中的氯制备成盐酸；尾气经净化后排放，无固相和液相废弃物，可大规模消纳含钾中低品位磷矿和工业副产氯化钙，实现二者的综合利用。
本发明中，氯化钙的干燥温度为180-200℃，例如180℃、185℃、190℃、195℃或200℃等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
作为本发明优选的技术方案，步骤(1)所述氯化钙包括工业副产氯化钙和/或氯化钙试剂。
优选地，步骤(1)所述磷矿粉中以质量百分含量计包括：CaO 20-30wt％，SiO2 25-35wt％，K2O 4-10wt％，P2O5 15-25wt％。
优选地，步骤(1)所述磷矿粉的粒径为60-80目，例如可以是60目、62目、64目、66目、68目、70目、72目、74目、76目、78目或80目等，但不限于所列举的数值，该范围内其他未列举的数值同样适用。
本发明中，所述磷矿粉中CaO以质量百分含量计为20-30wt％，例如可以是20wt％、21wt％、22wt％、23wt％、24wt％、25wt％、26wt％、27wt％、28wt％、29wt％或30wt％等，但不限于所列举的数值，该范围内其他未列举的数值同样适用。
本发明中，所述磷矿粉中SiO2以质量百分含量计为25-35wt％，例如可以是25wt％、26wt％、27wt％、28wt％、29wt％、30wt％、31wt％、32wt％、33wt％、34wt％或35wt％等，但不限于所列举的数值，该范围内其他未列举的数值同样适用。
本发明中，所述磷矿粉中K2O以质量百分含量计为4-10wt％，例如可以是4wt％、4.5wt％、5wt％、5.5wt％、6wt％、6.5wt％、7wt％、7.5wt％、8wt％、8.5wt％、9wt％、9.5wt％或10wt％等，但不限于所列举的数值，该范围内其他未列举的数值同样适用。
本发明中，所述磷矿粉中P2O5以质量百分含量计为15-25wt％，例如可以是15wt％、16wt％、17wt％、18wt％、19wt％、20wt％、21wt％、22wt％、23wt％、24wt％或25wt％等，但不限于所列举的数值，该范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，所述工业副产氯化钙的含水率为40-50wt％，例如可以是40wt％、41wt％、42wt％、43wt％、44wt％、45wt％、46wt％、47wt％、48wt％、49wt％或50wt％等，但不限于所列举的数值，该范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，步骤(1)所述干燥的氯化钙的含水率≤5wt％，例如可以是5wt％、4wt％、3wt％、2wt％或1wt％等，但不限于所列举的数值，该范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，步骤(1)所述混合中磷矿粉中二氧化硅与干燥的氯化钙中氯化钙的摩尔比为(0.5-3):1，例如可以是0.5:1、1:1、1.5:1、2:1、2.5:1或3:1等，但不限于所列举的数值，该范围内其他未列举的数值同样适用。
作为本发明优选的技术方案，步骤(2)所述焙烧转化的温度为850-950℃，例如可以是850℃、855℃、860℃、865℃、870℃、875℃、880℃、885℃、890℃、895℃、900℃、905℃、910℃、915℃、920℃、925℃、930℃、935℃、940℃、945℃或950℃等，但不限于所列举的数值，该范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，所述过热蒸汽的温度为450-550℃，例如可以是450℃、455℃、460℃、465℃、470℃、475℃、480℃、485℃、490℃、495℃、500℃、505℃、510℃、515℃、520℃、525℃、530℃、535℃、540℃、545℃或550℃等，但不限于所列举的数值，该范围内其他未列举的数值同样适用。
作为本发明优选的技术方案，步骤(2)所述氯化钾包括所述气固分离中所得氯化钾和/或氯化钾试剂。
优选地，步骤(2)所述复配造粒在复配造粒单元中进行。
优选地，步骤(2)所述钙硅钾磷肥中以质量百分含量计包括：CaO 25-35wt％，SiO217-25wt％，K2O 8-12wt％，P2O5 10-20wt％。
本发明中，所述钙硅钾磷肥中CaO以质量百分含量计为25-35wt％，例如可以是25wt％、26wt％、27wt％、28wt％、29wt％、30wt％、31wt％、32wt％、33wt％、34wt％或35wt％等，但不限于所列举的数值，该范围内其他未列举的数值同样适用。
本发明中，所述钙硅钾磷肥中SiO2以质量百分含量计为17-25wt％，例如可以是17wt％、18wt％、19wt％、20wt％、21wt％、22wt％、23wt％、24wt％或25wt％等，但不限于所列举的数值，该范围内其他未列举的数值同样适用。
本发明中，所述钙硅钾磷肥中K2O以质量百分含量计为8-12wt％，例如可以是8wt％、8.5wt％、9wt％、9.5wt％、10wt％、10.5wt％、11wt％、11.5wt％或12wt％等，但不限于所列举的数值，该范围内其他未列举的数值同样适用。
本发明中，所述钙硅钾磷肥中P2O5以质量百分含量计为10-20wt％，例如可以是10wt％、11wt％、12wt％、13wt％、14wt％、15wt％、16wt％、17wt％、18wt％、19wt％或20wt％等，但不限于所列举的数值，该范围内其他未列举的数值同样适用。
作为本发明优选的技术方案，步骤(3)所述吸收在盐酸吸收单元的盐酸吸收塔中进行。
优选地，步骤(3)得到所述盐酸的浓度为15-20wt％，例如可以是15wt％、16wt％、17wt％、18wt％、19wt％或20wt％等，但不限于所列举的数值，该范围内其他未列举的数值同样适用。
作为本发明优选的技术方案，步骤(3)所述气相经水吸收后剩余的尾气在尾气处理单元中进行中净化。
优选地，所述净化为采用石灰乳溶液对含氯化氢的气相进行净化。
优选地，所述净化得到氯化钙溶液，所述氯化钙溶液经浓缩处理后返回步骤(1)的混合。
作为本发明优选的技术方案，所述方法包括如下步骤：
(1)将磷矿粉和干燥的氯化钙混合，之后在过热蒸汽气氛下进行焙烧转化，得到固相钙硅磷渣和气相；所述磷矿粉中以质量百分含量计包括：CaO 20-30wt％，SiO2 25-35wt％，K2O 4-10wt％，P2O5 15-25wt％，粒径为60-80目；所述过热蒸汽的温度为450-550℃；所述焙烧转化的温度为850-950℃；
(2)将步骤(1)所述固相钙硅磷渣和氯化钾混合进行复配造粒，得到所述钙硅钾磷肥；
(3)将步骤(1)所述气相依次经冷却和气固分离，得到氯化钾和含氯化氢和水蒸汽的气相，将所述气相经水吸收得到所述盐酸。
与现有技术方案相比，本发明至少具有以下有益效果：
(1)本发明通过装置内各设备间的搭配与连接，利用过热水蒸汽并采用特定的磷矿粉和氯化钙的配比，实现了工业副产氯化钙和含钾中低品位磷矿的协同分解生产钙硅钾磷肥和盐酸，实现二者的高效清洁资源化利用，所得钙硅钾磷肥将对土壤，尤其是弱酸性土壤起到较好的调理和养分补充作用。
(2)本发明将磷化工和盐化工有机耦合，工艺过程无固相和液相废弃物产生，可大规模消纳工业副产氯化钙和含钾中低品位磷矿，为二者资源化利用提供新途径。
附图说明
图1是本发明实施例1提供的一种利用磷矿制备钙硅钾磷肥和盐酸的装置的示意图；
图2是本发明应用例1提供的一种利用磷矿制备钙硅钾磷肥和盐酸的方法的示意图。
图中：1-干燥器，2-混料机，3-提升机，4-燃烧炉，5-蒸汽过热器，6-转化炉，7-混合器，8-造粒机，9-电除尘器，10-布袋除尘器，11-盐酸吸收塔，12-吸收循环泵，13-引风机，14-尾气净化塔，15-净化循环泵。
下面对本发明进一步详细说明。但下述的实例仅仅是本发明的简易例子，并不代表或限制本发明的权利保护范围，本发明的保护范围以权利要求书为准。
具体实施方式
为更好地说明本发明，便于理解本发明的技术方案，本发明的典型但非限制性的实施例如下：
实施例1
本实施例提供一种利用磷矿制备钙硅钾磷肥和盐酸的装置，如图1所示，所述装置包括干混加料单元、转化单元、复配造粒单元、气固分离单元和盐酸吸收单元；
所述干混加料单元的出料口和所述转化单元的进料口相连接；
所述转化单元的固相物料出口和所述复配造粒单元的进料口相连接；
所述转化单元的气相物料出口和所述气固分离单元的进气口相连接；
所述气固分离单元的气相出口和所述盐酸吸收单元的进料口相连接；
所述干混加料单元包括依次连接的干燥器1和混料机2，及提升物料的提升机3；
所述转化单元包括依次连接的燃烧炉4、蒸汽过热器5和转化炉6；
所述混料机2的出料口和所述转化炉6的固相物料进口相连接；
所述燃烧炉4的气相出口与所述蒸汽过热器5的进气口和所述转化炉6的烟道气进口相连接；
所述转化炉6的烟道气出口和所述干燥器1的气相进口相连接；
所述蒸汽过热器5的出气口和所述转化炉6的气相物料进口相连接；
所述复配造粒单元包括依次连接的混合器7和造粒机8；
所述转化炉6的固相物料出口和所述混合器7的进料口相连接；
所述气固分离单元包括依次连接的电除尘器9和布袋除尘器10；
所述电除尘器9的进料口和所述转化单元中转化炉6的气相物料出口相连接；
所述电除尘器9和布袋除尘器10的固相出口和所述复配造粒单元中混合器7的进料口相连接；
所述盐酸吸收单元包括盐酸吸收塔11；
所述布袋除尘器10的出气口和所述盐酸吸收塔11的进料口相连接；
所述盐酸吸收塔11的气相出口连接有尾气处理单元；
所述尾气处理单元包括依次连接的引风机13和尾气净化塔14。
应用例1
本应用例采用实施例1的装置，提供一种利用磷矿制备钙硅钾磷肥和盐酸的方法，如图2所示，所述方法包括如下步骤：
(1)将含水率为44wt％的工业副产氯化钙2000kg加入到气流干燥机中，以沸腾炉排出的高温烟气作为热源进行干燥，干燥温度为200℃，得到干燥后氯化钙1142kg，其含水率为2wt％；将干燥后的氯化钙加入到混料机内，再加入粒径65目的含钾中低品位磷矿粉2088kg，其中CaO含量24wt％，SiO2含量29wt％，K2O含量8wt％，P2O5含量19wt％，充分混合均匀，此时混合物料中二氧化硅和氯化钙的摩尔比为1:1；
(2)将步骤(1)得到的混合物料用提升机加入到沸腾炉中，沸腾炉为钢衬耐火材料材质，以天然气燃烧高温烟气作为加热热源，沸腾炉内温度为850℃，水蒸汽经蒸汽过热器二次加热后温度达到550℃，蒸汽过热器的热源也是天然气燃烧高温烟气；过热蒸汽从沸腾炉底部进入，与顶部加入混合物料逆向接触，在过热蒸汽作用下，含钾中低品位磷矿粉与氯化钙协同分解转化，形成含有氯化氢、氯化钾和水蒸汽的气相，以及钙硅磷渣的固相，其中固相钙硅磷渣为2353kg；
(3)步骤(2)得到的气相在引风机的作用下，先后进入电除尘器和高温布袋除尘器，气相中的氯化钾冷却结晶成颗粒与氯化氢和水蒸汽分离，得到氯化钾颗粒为266kg；将步骤(2)得到的钙硅磷渣，与分离得到的氯化钾颗粒以及补充的氯化钾颗粒在混合器内进行复配混合，其中补充氯化钾颗粒为133kg,然后将混合物料送入圆盘造粒机，得到CaO含量29wt％，SiO2含量22wt％，K2O含量9wt％，P2O5含量15wt％的钙硅钾磷肥2752kg；
(4)步骤(3)分离出氯化钾，含氯化氢和水蒸汽的气体进入盐酸吸收塔，以水为吸收剂，利用吸收循环泵循环吸收氯化氢，得到浓度为16wt％的盐酸；
(5)步骤(4)吸收氯化氢后的气体经引风机进入尾气净化塔，以石灰乳为净化剂，利用净化循环泵循环净化，得到的氯化钙溶液经增浓后返回步骤(1)循环使用；尾气净化后的氯化氢含量为2ppm，达标排放。
应用例2
本应用例采用实施例1的装置，提供一种利用磷矿制备钙硅钾磷肥和盐酸的方法，所述方法包括如下步骤：
(1)将含水率为46wt％的工业副产氯化钙2000kg加入到气流干燥机中，以沸腾炉排出的高温烟气作为热源进行干燥，干燥温度为180℃，得到干燥后氯化钙1125kg，其含水率为4wt％；将干燥后的氯化钙加入到混料机内，再加入粒径70目的含钾中低品位磷矿粉3020kg，其中CaO含量26wt％，SiO2含量29wt％，K2O含量8wt％，P2O5含量19wt％，充分混合均匀，此时混合物料中二氧化硅和氯化钙的摩尔比为1.5:1；
(2)将步骤(1)得到的混合物料用提升机加入到沸腾炉中，沸腾炉为钢衬耐火材料材质，以天然气燃烧高温烟气作为加热热源，沸腾炉内温度为910℃，水蒸汽经蒸汽过热器二次加热后温度达到510℃，蒸汽过热器的热源也是天然气燃烧高温烟气；过热蒸汽从沸腾炉底部进入，与顶部加入混合物料逆向接触，在过热蒸汽作用下，含钾中低品位磷矿粉与氯化钙协同分解转化，形成含有氯化氢、氯化钾和水蒸汽的气相，以及钙硅磷渣的固相，其中钙硅磷渣为3210kg；
(3)步骤(2)得到的气相在引风机的作用下，先后进入电除尘器和高温布袋除尘器，气相中的氯化钾冷却结晶成颗粒与氯化氢和水蒸汽分离，得到氯化钾颗粒为381kg；将步骤(2)得到的钙硅磷渣，与分离得到的氯化钾颗粒以及补充的氯化钾颗粒在混合器内进行复配混合，其中补充氯化钾颗粒217kg,然后将混合物料送入圆盘造粒机，得到CaO含量为31wt％，SiO2含量23wt％，K2O含量10wt％，P2O5含量18wt％的钙硅钾磷肥3808kg；
(4)步骤(3)分离出氯化钾，含氯化氢和水蒸汽的气体进入盐酸吸收塔，以水为吸收剂，利用吸收循环泵循环吸收氯化氢得到浓度为18wt％的盐酸；
(5)步骤(4)吸收氯化氢后的气体经引风机进入尾气净化塔，以石灰乳为净化剂，利用净化循环泵循环净化，得到的氯化钙溶液经增浓后返回步骤(1)循环使用；尾气净化后的氯化氢含量为3ppm，达标排放。
应用例3
本应用例采用实施例1的装置，提供一种利用磷矿制备钙硅钾磷肥和盐酸的方法，所述方法包括如下步骤：
(1)将含水率为48wt％的工业副产氯化钙2000kg加入到气流干燥机中，以沸腾炉排出的高温烟气作为热源进行干燥，干燥温度为190℃，得到干燥后氯化钙1095kg，其含水率为5wt％,；将干燥后的氯化钙加入到混料机内，再加入粒径75目的含钾中低品位磷矿粉4016kg，其中CaO含量28wt％，SiO2含量31wt％，K2O含量8wt％，P2O5含量21wt％，充分混合均匀，此时混合物料中二氧化硅和氯化钙的摩尔比为2:1；
(2)将步骤(1)得到的混合物料用提升机加入到沸腾炉中，沸腾炉为钢衬耐火材料材质，以天然气燃烧高温烟气作为加热热源，沸腾炉内温度为950℃，水蒸汽经蒸汽过热器二次加热后温度达到450℃，蒸汽过热器的热源也是天然气燃烧高温烟气；过热蒸汽从沸腾炉底部进入，与顶部加入混合物料逆向接触，在过热蒸汽作用下，含钾中低品位磷矿粉与氯化钙协同分解转化，形成含有氯化氢、氯化钾和水蒸汽的气相，以及钙硅磷渣的固相，其中钙硅磷渣为4124kg；
(3)步骤(2)得到的气相在引风机的作用下，先后进入电除尘器和高温布袋除尘器，气相中的氯化钾冷却结晶成颗粒与氯化氢和水蒸汽分离，得到氯化钾颗粒508kg；将步骤(2)得到的钙硅磷渣，与分离得到的氯化钾颗粒以及补充的氯化钾颗粒在混合器内进行复配混合，其中补充氯化钾颗粒781kg,然后将混合物料送入圆盘造粒机，得到CaO含量为31wt％，SiO2含量23wt％，K2O含量12wt％，P2O5含量20wt％的钙硅钾磷肥5413kg；
(4)步骤(3)分离出氯化钾，含氯化氢和水蒸汽的气体进入盐酸吸收塔，以水为吸收剂，利用吸收循环泵循环吸收氯化氢得到浓度为20wt％的盐酸；
(5)步骤(4)吸收氯化氢后的气体经引风机进入尾气净化塔，以石灰乳为净化剂，利用净化循环泵循环净化，得到的氯化钙溶液经增浓后返回步骤(1)循环使用；尾气净化后的氯化氢含量为4.0ppm，达标排放。
对比例1
与应用例的1区别仅在于不设置蒸汽过热器，即通入低温蒸汽，严重影响氯化钙的分解及含钾中低品位磷矿粉中钙、硅、钾和磷等的活化，无法实现氯化氢和氯化钾的大量释出，最终无法实现工业副产氯化钙和含钾中低品位磷矿的协同高效转化，无法实现二者的资源化利用。
对比例2
与应用例1的区别仅在于所述气固分离单元不包括布袋除尘器，所述电除尘器气相出口与盐酸吸收塔的气相入口直接相连。由于未设置布袋除尘器，单纯的电除尘器难以实现气固完全分离，气相中的氯化钾颗粒会进入盐酸中，不仅影响盐酸的品质，而且还造成氯化钾的流失，导致钾的利用下降和资源浪费。
对比例3
与应用例1的区别仅在于焙烧转化中不通入蒸汽，即相当于焙烧转化中炉温基本保持不变，只在高温下进行焙烧转化，此时气相中几乎没有氯化氢和氯化钾释出，磷矿中的钙、硅、钾和磷等几乎没有被活化，后续利用率低，同时也不会生成盐酸，资源综合利用率显著降低。
对比例4
与应用例1的区别仅在于所述混合中磷矿粉中二氧化硅与干燥的氯化钙中氯化钙的摩尔比为5:1，此时由于矿粉比例过大，而氯元素比例较小，氯化氢和氯化钾的释出率大幅降低，矿粉中钙、硅、钾和磷的活化效果变差，资源综合利用率显著降低。
通过上述实施例和对比例的结果可知，本发明中通过在采用磷矿和氯化钙制备中引入特定的过热蒸汽过程，及采用特定的气固分离单元，实现了磷肥的制备，实现工业副产氯化钙和含钾中低品位磷矿的协同分解生产钙硅钾磷肥和盐酸，实现二者的高效清洁资源化利用，所得钙硅钾磷肥将对土壤，尤其是弱酸性土壤起到较好的调理和养分补充作用。
申请人声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的详细结构特征，但本发明并不局限于上述详细结构特征，即不意味着本发明必须依赖上述详细结构特征才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明所选用部件的等效替换以及辅助部件的增加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。
以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。

Claims (30)

1.一种利用磷矿制备钙硅钾磷肥和盐酸的装置，其特征在于，所述装置包括干混加料单元、转化单元、复配造粒单元、气固分离单元和盐酸吸收单元；
所述干混加料单元的出料口和所述转化单元的进料口相连接；所述转化单元包括依次连接的燃烧炉、蒸汽过热器和转化炉；所述气固分离单元包括依次连接的电除尘器和布袋除尘器；
所述转化单元的固相物料出口和所述复配造粒单元的进料口相连接；
所述转化单元的气相物料出口和所述气固分离单元的进气口相连接；
所述气固分离单元的气相出口和所述盐酸吸收单元的进料口相连接。
2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述干混加料单元包括依次连接的干燥器和混料机。
3.如权利要求2所述的装置，其特征在于，所述混料机的出料口和所述转化炉的固相物料进口相连接。
4.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述燃烧炉的气相出口与所述蒸汽过热器的进气口和所述转化炉的烟道气进口相连接。
5.如权利要求2所述的装置，其特征在于，所述转化炉的烟道气出口和所述干燥器的气相进口相连接。
6.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述蒸汽过热器的出气口和所述转化炉的气相物料进口相连接。
7.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述复配造粒单元包括依次连接的混合器和造粒机。
8.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述转化炉的固相物料出口和所述混合器的进料口相连接。
9.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述电除尘器的进料口和所述转化单元中转化炉的气相物料出口相连接。
10.如权利要求7所述的装置，其特征在于，所述电除尘器和布袋除尘器的固相出口和所述复配造粒单元中混合器的进料口相连接。
11.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述盐酸吸收单元包括盐酸吸收塔。
12.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述布袋除尘器的出气口和所述盐酸吸收塔的进料口相连接。
13.如权利要求11所述的装置，其特征在于，所述盐酸吸收塔的气相出口连接有尾气处理单元。
14.如权利要求13所述的装置，其特征在于，所述尾气处理单元包括依次连接的引风机和尾气净化塔。
15.一种利用磷矿制备钙硅钾磷肥和盐酸的方法，其特征在于，采用如权利要求1-14任一项所述装置进行，所述方法包括如下步骤：
(1)将磷矿粉和干燥的氯化钙混合，之后在过热蒸汽气氛下进行焙烧转化，得到固相钙硅磷渣和气相；所述混合中磷矿粉中二氧化硅与干燥的氯化钙中氯化钙的摩尔比为(0.5-3):1；所述过热蒸汽的温度为450-550℃；
(2)将步骤(1)所述固相钙硅磷渣和氯化钾混合进行复配造粒，得到所述钙硅钾磷肥；
(3)将步骤(1)所述气相依次经冷却和气固分离，得到氯化钾和含氯化氢和水蒸汽的气相，将所述气相经水吸收得到所述盐酸。
16.如权利要求15所述的方法，其特征在于，步骤(1)所述氯化钙包括工业副产氯化钙和/或氯化钙试剂。
17.如权利要求15所述的方法，其特征在于，步骤(1)所述磷矿粉中以质量百分含量计包括：CaO 20-30wt％，SiO2 25-35wt％，K2O 4-10wt％，P2O515-25wt％。
18.如权利要求15所述的方法，其特征在于，步骤(1)所述磷矿粉的粒径为60-80目。
19.如权利要求16所述的方法，其特征在于，所述工业副产氯化钙的含水率为40-50wt％。
20.如权利要求15所述的方法，其特征在于，步骤(1)所述干燥的氯化钙的含水率≤5wt％。
21.如权利要求15所述的方法，其特征在于，步骤(2)所述焙烧转化的温度为850-950℃。
22.如权利要求15所述的方法，其特征在于，步骤(2)所述氯化钾包括所述气固分离中所得氯化钾和/或氯化钾试剂。
23.如权利要求15所述的方法，其特征在于，步骤(2)所述复配造粒在所述复配造粒单元中进行。
24.如权利要求15所述的方法，其特征在于，步骤(2)所述钙硅钾磷肥中以质量百分含量计包括：CaO 25-35wt％，SiO2 17-25wt％，K2O 8-12wt％，P2O510-20wt％。
25.如权利要求15所述的方法，其特征在于，步骤(3)所述吸收在盐酸吸收单元的盐酸吸收塔中进行。
26.如权利要求15所述的方法，其特征在于，步骤(3)得到所述盐酸的浓度为15-20wt％。
27.如权利要求15所述的方法，其特征在于，步骤(3)所述气相经水吸收后剩余的尾气在尾气处理单元中进行中净化。
28.如权利要求27所述的方法，其特征在于，所述净化为采用石灰乳溶液对含氯化氢的气相进行净化。
29.如权利要求28所述的方法，其特征在于，所述净化得到氯化钙溶液，所述氯化钙溶液经浓缩处理后返回步骤(1)的混合。
30.如权利要求15-29任一项所述的方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：
(1)将磷矿粉和干燥的氯化钙混合，之后在过热蒸汽气氛下进行焙烧转化，得到固相钙硅磷渣和气相；所述磷矿粉中以质量百分含量计包括：CaO20-30wt％，SiO2 25-35wt％，K2O4-10wt％，P2O5 15-25wt％，粒径为60-80目；所述过热蒸汽的温度为450-550℃；所述焙烧转化的温度为850-950℃；
(2)将步骤(1)所述固相钙硅磷渣和氯化钾混合进行复配造粒，得到所述钙硅钾磷肥；
(3)将步骤(1)所述气相依次经冷却和气固分离，得到氯化钾和含氯化氢和水蒸汽的气相，将所述气相经水吸收得到所述盐酸。
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