专利名称：一种利用隧道窑生产磷酸的方法
技术领域：
本发明涉及一种磷酸生产方法，特别是一种利用隧道窑生产磷酸的方法。
背景技术：
磷酸的生产工艺目前有三种。(1)湿法磷酸法该法需用高品位磷矿或经选矿的磷精
矿，并且必须有硫资源生产硫酸。其最大问题是磷石膏无法大量再生利用，废弃后造成对
环境污染，存在环保问题。(2)电炉黄磷法该法酸浓度高，质量好，但电耗高，产品成
本高，妨碍了该法推广。(3)窑法磷酸法，用磷矿与碳质还原剂，硅石(或石灰石)等配
成型料，经焙烧反应后，磷矿中磷被还原成磷蒸汽，并与空气氧化生成五氧化二磷，再经
水化吸收直接生产高浓度磷酸。该法可利用中低品位磷矿和煤为原料，生产成本较低，可
以与热法，湿法磷酸竞争。
窑法磷酸现在主要分为两种工艺，即回转窑法磷酸和隧道窑法磷酸工艺。回转窑法存
在结圈问题，能耗也较高。隧道窑法存在设备易损，渣砖再生利用困难，大型化也有问题。 目前上述工艺都在改进，但都难以实现窑法磷酸工业化，其中一个问题就是磷矿石中黄磷 的还原率较低，从而需要提高窑内温度，增加了工艺难度，提高了加工能耗。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种利用隧道窑生产磷酸的方法，可以提高磷酸生 产过程中磷矿石中黄磷的还原率，降低窑内焙烧温度。
为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是 一种利用隧道窑生产磷酸的方法， 包括以下步骤
1) 磷矿粉、硅石、碳质、粘接剂、水按照一定的比例混合后压制成型，其中二氧化 硅与氧化钙的比例在0.5-1.6、碳质按照理论需求量的100-110%加入、粘接剂用量为总物 料量的1-5%，水的加入量为总物料量的7-15%;
2) 上釉后入隧道窑烧结；
3) 在隧道窑预热段分离出焦油等易挥发物质；
4) 在烧结段将磷还原和氧化后经过两段吸收制得不同质量的磷酸，砖渣在冷却段经 过冷却后排出。
物料压制成型压强为5-18Mpa。物料在预热段分离煤焦油等易挥发物质的出口温度为300-700摄氏度，预热段控制氧 含量在0-3. 5%。
烧结段温度为1250-1350摄氏度，氧含量为2-5%，烧结反应时间为60-180分钟。 烧结段引出的气体经过两级吸收，第一级吸收五氧化二磷总量的20-50%，余下的五氧 化二磷由第二级吸收。
本发明公开了一种利用隧道窑生产磷酸的方法，采用改进的隧道窑生产。物料粉碎按 照比例混合后成型，型料上釉干燥后入窑，经过预热、烧结和冷却段。预热段在400摄氏 度左右排除含有焦油等易挥发物质的气体，该气体经过换热冷却后可用于收集焦油。通过 优化的硅钙比，使磷酸生产过程中磷的还原率由原来的60%提升到85%，从而将窑内的焙 烧温度从原来1500摄氏度降低到现在的1250-1350摄氏度，将氧含量在2-5%，在烧结段 被还原的磷被氧化为五氧化二磷，含有五氧化二磷气体经过两级吸收分别制得粗酸和高纯 度的磷酸，其中高纯度磷酸达到国家标7隹GB/T 2091-2008要求，粗磷酸可用于磷肥生产。 砖渣经冷却段冷却后排除，可用于生产水泥。
化学反应原理
(1) : Ca3 (P04)6F2+15C+9Si02——3/2P4+15C0+9Ca0Si02+CaF2
(2) : P4+5/202——2P205
(3) : C0+l/202——C02
本发明方法具有降低窑内工艺要求、降低能耗、节约生产成本的效果。
具体实施例方式
实施例一
湖北瓦屋磷矿100份(P205 25. 63%，CaO 38.69% Fe203 1.54%)、白煤18份，硅石20 份、腐殖酸5份，磨细至100-200目，搅拌均匀，加入15份水，压制成砖状，物料压制 成型压强为5-18Mpa。上釉干燥后送入高温隧道窑内，在预热段控制温度为400摄氏度， 控制氧含量低于1.5%，将预热段排放的气体经换热冷却后，吸收得到煤焦油；烧结段控制 温度1250-1350摄氏度，控制氧含量2-5%，砖块在烧结段反应90分钟，将烧结段产生的 气体经过两级吸收，第一级收集得到含量75%的磷酸17份，颜色为黄绿色。第二级吸收的 磷酸经过浓縮后得到无色透明的磷酸16份，其质量符合GB/T 2091-2008标准要求。
实施例二湖北瓦屋磷矿100份(P205 25 . 63%,Ca0 38.69% Fe203 1.54%)、烟煤70份，硅石15 份、腐殖酸5份，磨细至100-200目，搅拌均匀，加入15份水，压制成砖状，物料压制 成型压强为5-18Mpa。上釉干燥后送入高温隧道窑内，在预热段控制温度为400摄氏度， 氧含量低于1.5%，将预热段排放的气体经换热冷却后，吸收得到煤焦油；烧结段控制温度 1250-1350摄氏度，控制氧含量2-5%，砖块在烧结段反应90分钟，将烧结段产生的气体 经过两级吸收，第一级收集得到含量75%的磷酸17份，颜色为黄绿色。第二级吸收的磷酸 经过浓縮后得到无色透明的磷酸16份，其质量符合GB/T 2091-2008标准要求。
权利要求
1、一种利用隧道窑生产磷酸的方法，其特征在于包括以下步骤1)磷矿粉、硅石、碳质、粘接剂、水按照一定的比例混合后压制成型，其中二氧化硅与氧化钙的比例在0.5-1.6、碳质按照理论需求量的100-110％加入、粘接剂用量为总物料量的1-5％，水的加入量为总物料量的7-15％；2)上釉后入隧道窑烧结；3)在隧道窑预热段分离出焦油等易挥发物质；4)在烧结段将磷还原和氧化后经过两段吸收制得不同质量的磷酸，砖渣在冷却段经过冷却后排出。
2、 根据权利要求l所述的一种利用隧道窑生产磷酸的方法，其特征在于物料压制成型压强为5-18Mpa。
3、 根据权利要求1所述的一种利用隧道窑生产磷酸的方法，其特征在于物料在 预热段分离煤焦油等易挥发物质的出口温度为300-700摄氏度，预热段控制氧含量在 0-3. 5%。
4、 根据权利要求1所述的一种利用隧道窑生产磷酸的方法，其特征在于烧结段 温度为1250-1350摄氏度，氧含量为2-5%，烧结反应时间为60-180分钟。
5、 根据权利要求1所述的一种利用隧道窑生产磷酸的方法，其特征在于烧结段 引出的气体经过两级吸收，第一级吸收五氧化二磷总量的20-50%，余下的五氧化二磷由 第二级吸收。
全文摘要
本发明公开了一种利用隧道窑生产磷酸的方法，涉及磷酸生产方法，通过采用改进的隧道窑生产。物料粉碎按照比例混合后成型，经过预热、烧结和冷却段。预热段在400摄氏度左右排除含有焦油等易挥发物质的气体，经过换热冷却后可用于收集焦油。通过优化的硅钙比，使磷酸生产过程中磷的还原率由原来的60％提升到85％，在烧结段被还原的磷被氧化为五氧化二磷，含有五氧化二磷气体经过两级吸收分别制得粗酸和高纯度的磷酸，其中高纯度磷酸达到国家标准GB/T 2091-2008要求，粗磷酸可用于磷肥生产。砖渣经冷却段冷却后排除，可用于生产水泥。本发明方法具有降低窑内工艺要求、降低能耗、节约生产成本的效果。
文档编号C01B25/00GK101597039SQ200910063090
公开日2009年12月9日 申请日期2009年7月8日 优先权日2009年7月8日
发明者余有平, 向正海, 宁培栋, 张永萍, 兵 明, 殷宪国, 罗光典 申请人:湖北兴发化工集团股份有限公司