專利名稱：一種通過(guò)添加反應(yīng)促進(jìn)劑制備磷酸的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種磷酸生產(chǎn)方法，特別是一種通過(guò)添加反應(yīng)促進(jìn)劑制備磷酸的方法。
技術(shù)背景磷酸的生產(chǎn)工藝目前有三種。(1)濕法磷酸法，即用硫酸萃取磷礦生成硫酸鈣結(jié)晶和 磷酸。該法需用高品位磷礦或經(jīng)選礦的磷精礦，并且必須有硫資源生產(chǎn)硫酸。其最大問(wèn)題 是磷石膏無(wú)法大量再生利用，廢棄后造成對(duì)環(huán)境污染，存在環(huán)保問(wèn)題。(2)電爐黃磷法， 即用電爐生產(chǎn)黃磷，然后用空氣燃燒黃磷，使之產(chǎn)生PA，再經(jīng)循環(huán)酸吸收制高濃度磷酸。 該法酸濃度高，質(zhì)量好，但電耗高，產(chǎn)品成本高，妨礙了該法推廣。(3)窯法磷酸法，用 磷礦與碳質(zhì)還原劑，硅石(或石灰石)等配成型料，經(jīng)焙燒反應(yīng)后，磷礦中磷被還原成磷 蒸汽，并與空氣氧化生成P205，再經(jīng)水化吸收直接生產(chǎn)高濃度磷酸。該法可利用中低品位 磷礦和煤為原料，生產(chǎn)成本較低，可以與熱法，濕法磷酸競(jìng)爭(zhēng)。窯法磷酸存在反應(yīng)溫度太 高，容易造成爐體腐蝕，及料胚熔融的問(wèn)題,影響了窯法磷酸的持續(xù)生產(chǎn)。 發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種通過(guò)添加反應(yīng)促進(jìn)劑制備磷酸的方法，可以降 低反應(yīng)溫度，縮短反應(yīng)時(shí)間，并可在一個(gè)較寬的溫度范圍內(nèi)保持磷礦高還原率。解決工業(yè) 反應(yīng)器存在的溫差問(wèn)題，并顯著降低能耗，解決型料的軟融問(wèn)題，為工業(yè)大型化生產(chǎn)打下 基礎(chǔ)。為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是 一種通過(guò)添加反應(yīng)促進(jìn)劑制備磷 酸的方法，包括以下步驟-1) 將磷礦粉、硅石、石灰石、碳質(zhì)、粘結(jié)劑、水按照一定的比例混合后壓制成型；2) 預(yù)熱；3) 入窯燒結(jié)；4) 在燒結(jié)段將磷還原和氧化后經(jīng)過(guò)吸收制得磷酸； 在混合時(shí)添加鹽類或含氮有機(jī)化合物反應(yīng)促進(jìn)劑。所述的入窯燒結(jié)步驟中，采用硅法工藝的反應(yīng)溫度為1200-1350 °C，反應(yīng)時(shí)間為 0. 5-2. 5小時(shí)。所述的入窯燒結(jié)步驟中，采用鈣法工藝的反應(yīng)溫度為1380-1480 °C，反應(yīng)時(shí)間為0. 5-2.5小時(shí)。所述的鹽類反應(yīng)促進(jìn)劑添加量為混料總重量的0. 01%—15%。 所述的鹽類反應(yīng)促進(jìn)劑包括鋰鹽、鈉鹽、鉀鹽，或上述鹽類的復(fù)鹽。 所述的鈉鹽包括硫酸鈉或腐植酸鈉。所述的鹽類反應(yīng)促進(jìn)劑包括銨鹽、銅鹽及含氮有機(jī)化合物中一種或一種以上的混合 物，或上述鹽類的復(fù)鹽。所述的銨鹽包括氯化銨或腐植酸銨。 所述的含氮有機(jī)化合物包括尿素或硫脲。本發(fā)明提供的一種通過(guò)添加反應(yīng)促進(jìn)劑制備磷酸的方法，通過(guò)在在磷礦粉，硅石粉， 碳質(zhì)還原劑(硅法工藝)中；或在磷礦粉，石灰石粉，碳質(zhì)還原劑(鈣法工藝)中加入 鹽類或含氮有機(jī)化合物反應(yīng)促進(jìn)劑，混合成型。送入窯爐，經(jīng)預(yù)熱，升溫后升至反應(yīng)溫度。 硅法工藝反應(yīng)溫度是1200-1350 °C (傳統(tǒng)方法為1300-1400°C)，反應(yīng)時(shí)間0. 5-2. 5小時(shí)。 鈣法工藝反應(yīng)溫度是1380-1480 °C (傳統(tǒng)方法為1500-1600°C),反應(yīng)時(shí)間0. 5-2. 5小時(shí)。 產(chǎn)生的磷蒸汽經(jīng)空氣氧化和水化吸收后制得高濃度磷酸。采用本發(fā)明方法窯氣中PA含量 高，反應(yīng)溫度降低100攝氏度，縮短了反應(yīng)時(shí)間，并可在一個(gè)較寬的溫度范圍內(nèi)保持磷礦 高還原率。解決了工業(yè)反應(yīng)器存在的溫差問(wèn)題，并顯著降低能耗，解決型料的軟融問(wèn)題， 為工業(yè)大型化生產(chǎn)打下基礎(chǔ)。生產(chǎn)效率高，能耗低，設(shè)備投資少。
具體實(shí)施方式
在窯法磷酸配料時(shí)加入總量的0.01-15%的鋰鹽，鈉鹽，鉀鹽，銨鹽，銅鹽及含氮有機(jī) 化合物中一種或一種以上的混合物，混合后壓制成磚或球，于隧道窯中進(jìn)行還原和氧化反 應(yīng)生產(chǎn)磷酸，加添加劑后比沒(méi)有添加劑反應(yīng)溫度降低100度左右。實(shí)施例一湖北瓦屋磷礦250份(P205 2 5. 63%' Ca0 38. 69% FeA 1. 54%)，煙煤170份，氯化銨7 份，磨細(xì)至80%過(guò)200目，攪拌均勻，加入45份水，壓制成條狀。送入高溫焙燒窯內(nèi)，在 氮?dú)庵信淙肷倭靠諝猓郎刂?250 °C，加熱反應(yīng)90分鐘。將焙燒氧化反應(yīng)后產(chǎn)生的P205 氣體送入吸收設(shè)備，吸收Pz05制取磷酸。得到約90份(濃度85. 12%H3P04)的磷酸。實(shí)施例二湖北瓦屋磷礦250份(PA 20. 39%' CaO 29. 14% Fe203 2. 37%)，硅石80份，無(wú)煙煤49 份，硫酸鈉3.4份。磨細(xì)至80%過(guò)200目，攪拌均勻，加入50份水，壓制成塊狀。送入高 溫焙燒窯內(nèi)，用4A分子篩脫除空氣中大部分氧氣后，送入高溫焙燒窯內(nèi)，升溫至128(TC，加熱反應(yīng)90分鐘。將焙燒氧化反應(yīng)后產(chǎn)生的PA氣體送入吸收設(shè)備，吸收PA制取磷酸。 得到約70. 6份(濃度85. 02% H3P04)的磷酸。 實(shí)施例三湖北瓦屋磷礦250份(PA 25. 63%, CaO 38. 69% Fe203 1. 54%)，煙煤170份，氯化銨7 份磨細(xì)至80%過(guò)200目，攪拌均勻，加入50份水，壓制成球狀。送入高溫焙燒窯內(nèi)，在氮 氣中配入少量空氣，升溫至1230 DC，加熱反應(yīng)90分鐘。將焙燒氧化反應(yīng)后產(chǎn)生的PA氣 體送入吸收設(shè)備，吸收PA制取磷酸。得到約85份(濃度85.05%[^04)的磷酸。實(shí)施例四湖北瓦屋磷礦250份(P205 25.63%，CaO 38.69% Fe203 1.54%),煙煤170份，尿素7 份磨細(xì)至80%過(guò)200目，攪拌均勻，加入50份水，壓制成球狀。送入高溫焙燒窯內(nèi)，在氮 氣中配入少量空氣，升溫至1230 °C，加熱反應(yīng)90分鐘。將焙燒氧化反應(yīng)后產(chǎn)生的PA氣 體送入吸收設(shè)備，吸收PA制取磷酸。得到約83份(濃度85.249^3P04)的磷酸。實(shí)施例五此例為比較例，未添加反應(yīng)促進(jìn)劑，且采用與前例相同的反應(yīng)溫度和反應(yīng)時(shí)間，用以 驗(yàn)證添加了反應(yīng)促進(jìn)劑后產(chǎn)生的有益效果。湖北瓦屋磷礦250份(P205 25. 63%， CaO 38. 69% Fe203 1. 54%)，煙煤170份，磨細(xì)至 80%過(guò)200目，攪拌均勻，加入45份水，壓制成條狀。送入高溫焙燒窯內(nèi)，在氮?dú)庵信淙?少量空氣，升溫至1250 °C，加熱反應(yīng)90分鐘。將焙燒氧化反應(yīng)后產(chǎn)生的P20s氣體送入吸 收設(shè)備，吸收PA制取磷酸。得到約63份(濃度60.5%1^04)的磷酸。從實(shí)施例一至四與實(shí)施例五之間的比較中可以看出，采用了本發(fā)明方法后，在相同的 反應(yīng)溫度和反應(yīng)時(shí)間下，可以提高磷酸的產(chǎn)量約43%，磷酸的濃度提高約24.5%，這也從 側(cè)面說(shuō)明了采用本發(fā)明方法可以降低物料在窯內(nèi)的反應(yīng)溫度，從而解決了窯法磷酸存在反 應(yīng)溫度太高,容易造成爐體腐蝕，及料胚熔融的問(wèn)題。
權(quán)利要求
1、一種通過(guò)添加反應(yīng)促進(jìn)劑制備磷酸的方法，包括以下步驟1)將磷礦粉、硅石、石灰石、碳質(zhì)、粘結(jié)劑、水按照一定的比例混合后壓制成型；2)預(yù)熱；3)入窯燒結(jié)；4)在燒結(jié)段將磷還原和氧化后經(jīng)過(guò)吸收制得磷酸；其特征在于在混合時(shí)添加鹽類或含氮有機(jī)化合物反應(yīng)促進(jìn)劑。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種通過(guò)添加反應(yīng)促進(jìn)劑制備磷酸的方法，其特征在于: 所述的入窯燒結(jié)步驟中，采用硅法工藝的反應(yīng)溫度為1200-1350°C，反應(yīng)時(shí)間為0. 5-2. 5 小時(shí)。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種通過(guò)添加反應(yīng)促進(jìn)劑制備磷酸的方法，其特征在于所述的入窯燒結(jié)步驟中，采用鈣法工藝的反應(yīng)溫度為1380-1480°C，反應(yīng)時(shí)間為0. 5-2. 5 小時(shí)。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種通過(guò)添加反應(yīng)促進(jìn)劑制備磷酸的方法，其特征在于 所述的鹽類反應(yīng)促進(jìn)劑添加量為混料總重量的0. 01%—15%。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1或4所述的一種通過(guò)添加反應(yīng)促進(jìn)劑制備磷酸的方法，其特征 在于所述的鹽類反應(yīng)促進(jìn)劑包括鋰鹽、鈉鹽、鉀鹽，或上述鹽類的復(fù)鹽。
6、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種通過(guò)添加反應(yīng)促進(jìn)劑制備磷酸的方法，其特征在于所述的鈉鹽包括硫酸鈉或腐植酸鈉。
7、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種通過(guò)添加反應(yīng)促進(jìn)劑制備磷酸的方法，其特征 在于所述的鹽類反應(yīng)促進(jìn)劑包括銨鹽、銅鹽或含氮有機(jī)化合物中一種或一種以上的混合物，或上述鹽類的復(fù)鹽。
8、 根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種通過(guò)添加反應(yīng)促進(jìn)劑制備磷酸的方法，其特征在于所述的銨鹽包括氯化銨或腐植酸銨。
9、 根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種通過(guò)添加反應(yīng)促進(jìn)劑制備磷酸的方法，其特征在于所述的含氮有機(jī)化合物包括尿素或硫脲。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種通過(guò)添加反應(yīng)促進(jìn)劑制備磷酸的方法，通過(guò)在在磷礦粉，硅石粉，碳質(zhì)還原劑(硅法工藝)中；或在磷礦粉，石灰石粉，碳質(zhì)還原劑(鈣法工藝)中加入鹽類或含氮有機(jī)化合物反應(yīng)促進(jìn)劑，混合成型。送入窯爐，經(jīng)預(yù)熱，升溫后升至反應(yīng)溫度。產(chǎn)生的磷蒸汽經(jīng)空氣氧化和水化吸收后制得高濃度磷酸。采用本發(fā)明方法窯氣中P₂O₅含量高，反應(yīng)溫度降低100攝氏度，縮短了反應(yīng)時(shí)間，并可在一個(gè)較寬的溫度范圍內(nèi)保持磷礦高還原率。解決工業(yè)反應(yīng)器存在的溫差問(wèn)題，并顯著降低能耗，解決型料的軟融問(wèn)題，為工業(yè)大型化生產(chǎn)打下基礎(chǔ)。生產(chǎn)效率高，能耗低，設(shè)備投資少。
文檔編號(hào)C01B25/00GK101597038SQ200910063089
公開(kāi)日2009年12月9日 申請(qǐng)日期2009年7月8日 優(yōu)先權(quán)日2009年7月8日
發(fā)明者余有平, 向正海, 寧培棟, 兵 明, 殷憲國(guó), 羅光典, 兵 袁 申請(qǐng)人:湖北興發(fā)化工集團(tuán)股份有限公司