专利名称：采用制磷竖式砖窑制取磷酸并副产耐火砖的方法及设备的制作方法
技术领域：
本 发明涉及磷酸制备技术领域，具体涉及一种通过竖式砖窑制取磷酸并副产耐火砖的方法；本发明还涉及制备磷酸过程中所用的制磷竖式砖窑。
背景技术：
窑法磷酸从提出以来，起初主要集中于两条研究路线回转窑法磷酸和隧道窑法磷酸，经多种试验论证之后，现在窑法磷酸的研究方向基本上都集中到竖式窑炉上，竖式窑炉基本工艺路线为配料、成球、烘干、装料、预热、还原、冷却、破碎、卸料，还原气体燃烧供热。然而，在实际操作中，物料受热不均，在同一断面上温差很大，边部物料温度过高，烧成时间过长，中心物料温度过低，达不到还原温度，还原率过低，难以保证生产的顺利进行。
发明内容
一种采用制磷竖式砖窑制取磷酸并副产耐火砖的方法，其特征在于以磷矿粉、硅质原料和碳质原料为主要原料，配料并混合均勻，加入粘结剂，陈化；将陈化后的原料压制成不同形状、尺寸的砖坯，经干燥后码放到竖式砖窑的砖坯通道中；启动制磷竖式砖窑的燃烧系统，将砖坯通道还原区温度升至1150 1550°C，启动卸料升降装置，砖坯由上而下依次通过砖坯通道的预热区、还原区和冷却区；还原区抽出的磷蒸气和一氧化碳引入燃烧室中燃烧，氧化时释放的大量热能为砖坯通道中的还原区提供辐射热，经充分换热后的烟气进入磷酸吸收装置吸收后得到磷酸产品；从制磷竖式砖窑下部出料口卸出的砖坯即为耐火砖制品。工作时可以向砖坯通道预热区和冷却区鼓入惰性气体。工作时可以从砖坯通道冷却区下部补入空气，与砖体逆流换热，并燃烧余碳，为磷还原区提供热量。一种制磷竖式砖窑，包括窑体，窑体上部设有码垛平台，窑体内设有砖坯通道和燃烧室，砖坯通道和燃烧室之间设有导热隔墙，砖坯通道上设有还原气体出口，燃烧室内开有燃料入口、烟气出口和空气入口，砖坯通道底部装有卸料系统。砖坯通道下部开设有冷空气入口。砖坯通道上部开设有惰性气体入口。窑体内设有空气预热管，空气预热管与空气入口相通。砖坯通道的截面为圆形或多边形。卸料系统由卸料升降装置以及与卸料升降装置相配合的卸料控制装置构成。本发明提供的采用制磷竖式砖窑制取磷酸并副产耐火砖的方法及设备，具有以下有益效果1、通过码垛系统和卸料系统的控制，使物料在窑内有序地运行，可实现分层进料及分层出料，很好地控制了物料的烧成工艺指标；2、窑内温度分布稳定，同一截面上温差小，物料受热均勻，窑壁与窑中心的温差在10 30°C以内，解决了物料过烧和欠烧的情况； 3、窑内透气性好，磷还原率可稳定在95%以上，且磷蒸气运行阻力小，磷损耗低；4、窑体结构紧凑，密封性好，磷蒸气和一氧化碳燃烧释放的热量都集中在物料上，热利用率远高于隧道窑；5、窑内工艺控制稳定，烧成后的尾渣砖极少破损，通过改变配方和密度，可以产出多种耐火保温砖，建筑保温砖等产品，具有较好的经济效益；6、该制磷方法解决了目前窑法磷酸所存在熔融结圈、反吸、过早氧化和堵窑的难题，也不需要对物料表面进行包裹，且正常工作时运行状态平稳，故障率极低，是一种低投入、低成本、高收益的窑法磷酸工艺。
下面 结合附图和实施例对本发明作进一步说明图1是本发明的结构示意图。
具体实施例方式如图1所示，本发明包括窑体14，窑体14上部设有码垛系统，窑体14内设有砖坯通道8和燃烧室5，砖坯通道8和燃烧室5之间设有导热隔墙7，砖坯通道8上设有还原气体出口 15，燃烧室5内开有燃料入口 6、烟气出口 4和空气入口 13，砖坯通道8底部装有卸料系统。码垛系统由窑体14上部的码垛平台2以及砖坯运输机械手1构成。砖坯通道8 下部开设有冷空气入口 9。砖坯通道8上部开设有惰性气体入口 3。窑体16内设有空气预热管12，空气预热管12与空气入口 13相通。砖坯通道8的截面为圆形或多边形。卸料系统由卸料升降装置10以及与卸料升降装置10相配合的卸料控制装置11构成。本发明中燃烧室5可布局在砖坯通道8的两侧或四周；砖坯通道8可以有一组或多组，采用多组方案时可共用燃烧室5。根据生产工艺的要求，还可将多个制磷竖式砖窑进行串并联，让前一个或并联的几个窑炉的还原气体出口 15通过连接后面一个或并联的几个窑炉的燃料入口，实行多个窑炉同时工作，以提高产量。燃烧室主要以砖体还原区抽出的磷蒸气、一氧化碳为燃料，不足时以其他燃料补充。压制成型的砖坯，可以是实心、也可做成空心；可以做成带扣边的，也可做成各种形状的；在砖体码垛过程中，可加入适量的砌筑粘结剂，以保证砖体不错位、整体下移。实施例一条1000吨85%磷酸/年副产8000吨/年耐火砖的生产线，主要设备为制磷竖式砖窑，为单个砖坯通道的窑体，总长4. 5m、宽2. 0m、高15m，燃烧室分布在砖坯通道的还原区两侧。在窑体砌筑时，选用同规格、同形状的耐火砖将通道填满，启动燃烧系统， 将温度升高至1150 1500°C。选取磷矿粉、硅石和焦炭，粉磨至200目，配成含Ca0:22%、Si20:44%、P205:16%、 焦炭约占物料的10%，混合均勻，加入粘结剂，陈化；将陈化后的原料压制成不同形状、尺寸的砖坯，砖坯强度不低于1兆帕，干燥后的砖坯置于码垛平台2上，采用人工或砖坯运输机械手1将砖坯从码垛平台2安放到砖坯通道8，砖坯通道8自上而下分为预热区、还原区和冷却区，砖坯进入预热区后，在300°C左右温度条件下，从惰性气体入口 3中鼓入适量惰性气体，以防止砖坯中的碳粉被提前还原。砖坯继续下行，与还原区上升的高温气体换热， 进入还原区反应，还原出来的磷蒸气和一氧化碳由还原区气体出口 15抽出，经燃料(磷、 一氧化碳、补充燃料)入口 6送入燃烧室5进行氧化燃烧，热量通过导热窑墙7为砖坯通道8中的砖体提供热量，使砖坯中的磷元素继续还原，燃烧后的烟气由烟气出口 4导入磷酸吸收装置，成为磷酸产品；经还原后的砖体继续下降至冷却区，与空气或富氧空气预热管 12换热，加热后空气从空气入口 13进入燃烧室5，作为磷、一氧化碳和补充燃料燃烧的助燃风，同时，从下部冷空气鼓入管9鼓入适量冷空气，与冷却区的砖体进行换热，并燃烧余碳， 为上部的还原区提供热量。当砖坯冷却至200°C左右，由自动卸料升降装置10和自动卸料控制装置11共同完成卸料动作。此过程物料运行平稳，砖体中磷还原率可达95%以上，热
量的利用率高。 在生产过程中 ，砖体无破碎，无反吸，卸料装置正常运行，制磷竖式砖窑窑壁无结皮。窑内温度分布稳定，同一截面上温差小，物料受热均勻，解决了物料过烧和欠烧的情况； 耐火砖制品内磷含量小于1%，耐火强度在1250°C以上。
权利要求
1.一种采用制磷竖式砖窑制取磷酸并副产耐火砖的方法，其特征在于以磷矿粉、硅质原料和碳质原料为主要原料，配料并混合均勻，加入粘结剂，陈化；将陈化后的原料压制成不同形状、尺寸的砖坯，经干燥后码放到竖式砖窑的砖坯通道中；启动制磷竖式砖窑的燃烧系统，将砖坯通道还原区温度升至1150 1550°C，启动卸料升降装置，砖坯由上而下依次通过砖坯通道的预热区、还原区和冷却区；还原区抽出的磷蒸气和一氧化碳引入燃烧室中燃烧，氧化时释放的大量热能为砖坯通道中的还原区提供辐射热，经充分换热后的烟气进入磷酸吸收装置吸收后得到磷酸产品；从制磷竖式砖窑下部出料口卸出的砖坯即为耐火砖制品。
2.根据权利要求1所述的采用制磷竖式砖窑制取磷酸并副产耐火砖的方法，其特征在于工作时可以向砖坯通道预热区和冷却区鼓入惰性气体。
3.根据权利要求1所述的采用制磷竖式砖窑制取磷酸并副产耐火砖的方法，其特征在于工作时可以从砖坯通道冷却区下部补入空气，与砖体逆流换热，并燃烧余碳，为磷还原区提供热量。
4.一种制磷竖式砖窑，包括窑体(14)，其特征在于窑体(14)上部设有码垛平台(2)， 窑体(14)内设有砖坯通道⑶和燃烧室(5)，砖坯通道⑶和燃烧室(5)之间设有导热隔墙(7)，砖坯通道(8)上设有还原气体出口(15)，燃烧室(5)内开有燃料入口(6)、烟气出口 (4)和空气入口(13)，砖坯通道(8)底部装有卸料系统。
5.根据权利要求4所述的制磷竖式砖窑，其特征在于砖坯通道(8)下部开设有冷空气入口(9)。
6.根据权利要求4所述的制磷竖式砖窑，其特征在于砖坯通道(8)上部开设有惰性气体入口(3)。
7.根据权利要求4所述的制磷竖式砖窑，其特征在于窑体(14)内设有空气预热管 (12)，空气预热管(12)与空气入口 (13)相通。
8.根据权利要求4或5或6所述的制磷竖式砖窑，其特征在于砖坯通道(8)的截面为圆形或多边形。
9.根据权利要求4所述的制磷竖式砖窑，其特征在于卸料系统由卸料升降装置(10) 以及与卸料升降装置(10)相配合的卸料控制装置(11)构成。
全文摘要
一种采用制磷竖式砖窑制取磷酸并副产耐火砖的方法及设备，将制磷原料磷矿粉、硅粉及碳粉等原料配料混合均匀，压制成一定尺寸的砖坯，经烘干后，从窑炉的上部按一定次序码放入砖坯通道；调整自动卸料控制系统的卸料速度以控制码垛好的砖坯整体下移，砖体整齐有序、平稳地在砖坯通道中经历预热、还原和冷却阶段。该方法集合了普通立窑和隧道窑的优点，可以保证型料在窑内安全平稳地运行，且窑内气氛易于控制，且投资小，热利用率高，还原率稳定控制在95％以上。
文档编号C01B25/18GK102219197SQ20101014576
公开日2011年10月19日 申请日期2010年4月14日 优先权日2010年4月14日
发明者张定斌, 张继华, 徐南清, 汤才洲, 章玲, 郑晓波 申请人:湖北三新磷酸有限公司