專利名稱：隧道窯生產(chǎn)工業(yè)級磷酸的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及工業(yè)級磷酸的制備，特別是涉及一種隧道窯生產(chǎn)工業(yè)級磷酸的方法。
技術(shù)背景磷酸的工業(yè)化生產(chǎn)方法主要有濕法、熱法及新出現(xiàn)的窯法。濕法主要是用硫酸分解磷礦 石制取磷酸，該方法需要大量優(yōu)質(zhì)磷礦石和硫酸，同時還產(chǎn)生大量磷石膏廢渣。熱法主要是 用電爐法生產(chǎn)黃磷，然后燃燒，吸收五氧化二磷制取磷酸，該方法需要中高品位的磷礦以及 大量的電能。目前，窯法制取磷酸的技術(shù)主要分回轉(zhuǎn)窯、隧道窯兩大類，但都尚處于研究之 中，還沒有真正成熟并投入工業(yè)化生產(chǎn)。隧道窯因類似山洞的隧道而得名，廣泛應(yīng)用于陶瓷、耐火材料、建材、粉末冶金等行業(yè) ，其主要優(yōu)點(diǎn)是燃料消耗低、熱效率高、自動化程度高、勞動條件好等；主要缺點(diǎn)是基建投 資大、熱工制度不易經(jīng)常調(diào)整、鋼材用量較大、附屬設(shè)備較多，故多用于產(chǎn)量大、品種較單 一的產(chǎn)品。隧道窯有多種分類方法，可按燒成溫度高低、燒成品種、熱源、燃燒方式、窯內(nèi) 運(yùn)輸設(shè)備、通道數(shù)等來分類。隧道窯屬于逆流操作的熱工設(shè)備，即窯車上的坯體用推車機(jī)在 窯內(nèi)與氣流反向做連續(xù)或間隙移動，并沿窯車前進(jìn)方向依次完成預(yù)熱、燒成、冷卻過程。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種隧道窯生產(chǎn)工業(yè)級磷酸的方法，以提高磷礦的還 原效率，節(jié)省燃料，減少設(shè)備的腐蝕及機(jī)械損耗，降低生產(chǎn)成本。 為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用如下的技術(shù)方案 本發(fā)明隧道窯生產(chǎn)工業(yè)級磷酸的方法包括如下步驟1) 原料處理取磷礦、硅石和無煙煤粉碎至180 220目，按P205: Si02: C = 0. 5 1.5: 3.5 5.5: 0.8 1.8 (重量)的比例將磷礦粉、硅石粉和無煙煤粉混合均勻，加入粘 結(jié)劑后制成料塊，料塊用包裹劑包膜后烘干；2) 隧道窯還原將料塊送入隧道窯，加熱至1350 138(TC，加熱2 3小時后，把廢 料從窯中推出；(3) 水化將來自隧道窯的氣體送入水化塔進(jìn)行水化吸收，得粗酸，粗酸凈化后制得 工業(yè)級磷酸。上述粗酸凈化的具體操作為將粗酸經(jīng)板框壓濾機(jī)過濾、反應(yīng)釜脫色后再經(jīng)管式過濾器 過濾即得工業(yè)級磷酸。采用前述方法生產(chǎn)工業(yè)級磷酸的磷礦可以擴(kuò)大至中品位或低品位磷礦。前述隧道窯生產(chǎn)工業(yè)級磷酸的方法，所述粘結(jié)劑為高嶺土，用量為混合料干基的4 6%前述隧道窯生產(chǎn)工業(yè)級磷酸的方法，所述包裹劑為濃度35 45%的高嶺土漿料。 優(yōu)選的，隧道窯生產(chǎn)工業(yè)級磷酸采用如下方法(1) 原料處理取磷礦、硅石和無煙煤粉碎至200目，按P205: Si02: C = l: 4.71: 0.95 (重量)的比例將磷礦粉、硅石粉和無煙煤粉混合均勻，加入高嶺土作為粘結(jié)劑，用量 為混合料干基的5%，制成料塊，料塊用濃度40%的高嶺土漿料包膜后烘干；(2) 隧道窯還原將料塊送入隧道窯，加熱至1365。C，加熱2. 5小時后，把廢料從窯中推出；(3) 水化將來自隧道窯的氣體送入水化塔進(jìn)行水化吸收，得粗酸，將粗酸經(jīng)板框壓 濾機(jī)過濾、反應(yīng)釜脫色后再經(jīng)管式過濾器過濾即得工業(yè)級磷酸。前述隧道窯生產(chǎn)工業(yè)級磷酸的方法中，所述隧道窯的內(nèi)腔截面形狀扁平并且狹窄，窯內(nèi) 溫升迅速、溫度分布均勻、燃料消耗少，熱效率高；加熱室和燃燒室是一個整體，這能使窯 內(nèi)溫度迅速上升，從而節(jié)約燃料，同時減少了燃料產(chǎn)生的污染；各溫段采用氣幕分隔，可以 減少設(shè)備的腐蝕及機(jī)械的損耗，并充分回收利用了系統(tǒng)熱量，也降低了燃料消耗。隧道窯的 內(nèi)襯材料為鋯英磚或剛玉磚。本發(fā)明技術(shù)方案的關(guān)鍵(1) 隧道窯的窯型設(shè)計多次試驗(yàn)中，通過觀察隧道窯內(nèi)的溫升情況、溫度分布情況和燃料消耗情況，對不同規(guī) 格窯型的熱工性能進(jìn)行比較、評估，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，當(dāng)窯的內(nèi)腔截面采用扁平且窄的結(jié)構(gòu)，并 將加熱室、燃燒室在結(jié)構(gòu)上合并為一個整體時，窯內(nèi)溫升迅速、溫度分布均勻、燃料消耗最 少，熱效率高?；诖?，本發(fā)明最終確定了隧道窯的外形、結(jié)構(gòu)、尺寸等主要技術(shù)參數(shù)。(2) 隧道窯的內(nèi)襯材料選擇由于本技術(shù)中，隧道窯內(nèi)處于高溫、強(qiáng)腐蝕的惡劣工作狀況，不能采用常規(guī)內(nèi)襯材料， 經(jīng)過對不同內(nèi)襯材料的反復(fù)試驗(yàn)，確定采用鋯英磚或剛玉磚作為隧道窯的內(nèi)襯材料。鋯英磚 或剛玉磚均具有高強(qiáng)度、高硬度、耐高溫、耐腐蝕等諸多優(yōu)良性能，能長期確保隧道窯內(nèi)壁 的完整，從而能長期保證正常、連續(xù)的生產(chǎn)。(3) 燃料及其方式
本技術(shù)中，反應(yīng)所需的主要熱量由其自身供給，燃料僅用于產(chǎn)生啟動熱量，因此我們采 用了廉價的低品位煙煤或煤矸石作為燃料，從而充分利用現(xiàn)有廉價甚至廢棄的低品位煤礦資 源，并大大降低了燃料成本；燃燒方式采用明焰方式，這能使窯內(nèi)溫度迅速上升，從而節(jié)約 燃料，同時減少了燃料產(chǎn)生的污染。
(4) 原料塊組成及加工
通過理論計算和實(shí)際試驗(yàn)，確定了以廉價、量大的高嶺土作為原料塊保碳外殼材料(即 包裹劑)，以及原料塊各成份的配比、原料細(xì)度、坯體機(jī)制壓力等具體參數(shù)。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明采用隧道窯生產(chǎn)工業(yè)級磷酸，還原反應(yīng)主要在隧道窯內(nèi)進(jìn)行， 隧道窯的內(nèi)腔截面形狀扁平且窄，這樣有利于熱空氣平均分布，提高還原效率，隧道窯的加 熱室與燃燒室在結(jié)構(gòu)上為一個整體，有利于節(jié)省燃料，降低生產(chǎn)成本，隧道窯的各溫段采用 氣幕分隔，可以減少設(shè)備的腐蝕及機(jī)械的損耗，所產(chǎn)生的渣塊可用于生產(chǎn)地磚、用作瀝青路 面摻料，實(shí)現(xiàn)了廢物的循環(huán)利用，符合當(dāng)前節(jié)能、環(huán)保、循環(huán)利用的大趨勢，具有廣泛的推 廣應(yīng)用空間。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例
(1) 原料處理取磷礦、硅石和無煙煤粉碎至200目，按P205: Si02: C = l: 4.71: 0.95 (重量)的比例將磷礦粉、硅石粉和無煙煤粉混合均勻，加入高嶺土作為粘結(jié)劑，用量 為混合料干基的5%，制成料塊，料塊用濃度40%的高嶺土漿料包膜后烘干；
(2) 隧道窯還原將料塊送入隧道窯，加熱至1365。C，發(fā)生還原反應(yīng)得到P4蒸汽和C0
，隨后P4蒸汽被氧化成P205， C0被氧化成C02，在隧道窯中，氧化反應(yīng)所放出的熱量供給還原
反應(yīng)，提高熱量利用率，當(dāng)料塊中的磷元素基本被釋放出后，氣體送入水化塔進(jìn)行水化吸收
，加熱2.5小時后把廢料從窯中推出；
(3) 水化將來自隧道窯的氣體送入水化塔進(jìn)行水化吸收，將吸收液送入稀酸槽，再
通過酸泵進(jìn)行循環(huán)處理，得到粗酸，粗酸首先經(jīng)板框壓濾機(jī)過濾，把由窯氣帶入酸中的粉塵 進(jìn)行過濾，以濾渣形式排出，然后，經(jīng)反應(yīng)釜加脫色劑脫色后，再經(jīng)管式過濾器過濾即得工
業(yè)級磷酸；
(4) 三廢處理從隧道窯推出的渣塊冷卻后直接送到渣場，用于生產(chǎn)地磚或用作瀝青
路面摻料，來自還原工段的廢氣通過洗滌器、堿液槽后，通過引風(fēng)機(jī)排空，本方法中的水是 循環(huán)利用的，不對外排放。
權(quán)利要求
1.一種隧道窯生產(chǎn)工業(yè)級磷酸的方法，其特征在于該方法包括如下步驟(1)原料處理取磷礦、硅石和無煙煤粉碎至180～220目，按P2O5∶SiO2∶C＝0.5～1.5∶3.5～5.5∶0.8～1.8(重量)的比例將磷礦粉、硅石粉和無煙煤粉混合均勻，加入粘結(jié)劑后制成料塊，料塊用包裹劑包膜后烘干；(2)隧道窯還原將料塊送入隧道窯，加熱至1350～1380℃，加熱2～3小時后，把廢料從窯中推出；(3)水化將來自隧道窯的氣體送入水化塔進(jìn)行水化吸收，得粗酸，粗酸凈化后制得工業(yè)級磷酸。
2、按照權(quán)利要求l所述隧道窯生產(chǎn)工業(yè)級磷酸的方法，其特征在于 所述粗酸凈化為將粗酸經(jīng)板框壓濾機(jī)過濾、反應(yīng)釜脫色后再經(jīng)管式過濾器過濾即得工業(yè)級 磷酸。
3、按照權(quán)利要求l所述隧道窯生產(chǎn)工業(yè)級磷酸的方法，其特征在于 所述磷礦為中品位或低品位磷礦。
4、按照權(quán)利要求l所述隧道窯生產(chǎn)工業(yè)級磷酸的方法，其特征在于 所述粘結(jié)劑為高嶺土，用量為混合料干基的4 6%。
5、按照權(quán)利要求l所述隧道窯生產(chǎn)工業(yè)級磷酸的方法，其特征在于 所述包裹劑為濃度35 45%的高嶺土漿料。
6、按照權(quán)利要求1一5任一所述隧道窯生產(chǎn)工業(yè)級磷酸的方法，其特 征在于該方法包括如下步驟(1) 原料處理取磷礦、硅石和無煙煤粉碎至200目，按P205: Si02: C = l: 4.71: 0.95 (重量)的比例將磷礦粉、硅石粉和無煙煤粉混合均勻，加入高嶺土作為粘結(jié)劑，用量 為混合料干基的5%，制成料塊，料塊用濃度40%的高嶺土漿料包膜后烘干；(2) 隧道窯還原將料塊送入隧道窯，加熱至1365。C，加熱2. 5小時后，把廢料從窯中推出；(3)水化將來自隧道窯的氣體送入水化塔進(jìn)行水化吸收，得粗酸，將粗酸經(jīng)板框壓 濾機(jī)過濾、反應(yīng)釜脫色后再經(jīng)管式過濾器過濾即得工業(yè)級磷酸。
7、按照權(quán)利要求6所述隧道窯生產(chǎn)工業(yè)級磷酸的方法，其特征在于所述隧道窯的內(nèi)腔截面形狀扁平并且狹窄，加熱室和燃燒室是一個整體，各溫段采用氣幕分 隔。
8、按照權(quán)利要求7所述隧道窯生產(chǎn)工業(yè)級磷酸的方法，其特征在于所述隧道窯的內(nèi)襯材料為鋯英磚或剛玉磚。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種隧道窯生產(chǎn)工業(yè)級磷酸的方法，該方法包括如下步驟取磷礦、硅石和無煙煤粉碎，按比例將磷礦粉、硅石粉和無煙煤粉混合均勻，加入粘結(jié)劑后制成料塊，料塊用包裹劑包膜后烘干；隧道窯還原將料塊送入隧道窯，加熱，料塊中的磷元素基本被釋放出后，把廢料從窯中推出；水化將來自隧道窯的氣體送入水化塔進(jìn)行水化吸收，得粗酸，粗酸凈化后制得工業(yè)級磷酸，本發(fā)明采用隧道窯生產(chǎn)工業(yè)級磷酸，還原反應(yīng)主要在隧道窯內(nèi)進(jìn)行，提高了還原效率，節(jié)省燃料，降低生產(chǎn)成本，可以減少設(shè)備的腐蝕及機(jī)械的損耗，符合當(dāng)前節(jié)能、環(huán)保、循環(huán)利用的大趨勢，具有廣泛的推廣應(yīng)用空間。
文檔編號C01B25/18GK101337663SQ20081030427
公開日2009年1月7日 申請日期2008年8月28日 優(yōu)先權(quán)日2008年8月28日
發(fā)明者宋煉成, 健 鄭 申請人:貴陽京正科技管理有限公司