利用磷矿粉和碳粉生产黄磷的方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及化工领域，具体地说，涉及一种利用磷矿粉和碳粉生产黄磷的方法。
【背景技术】
[0002] 我国黄磷生产企业多年来为了节约能耗、降低生产成本，所用磷矿原料均以富矿 块矿为主（P 2O5质量分数多28%)。经多年过度开采，富矿块矿所剩不多，已很难保证黄 磷生产需要。而大量的高品位粉矿无法在黄磷生产中得到利用。目前大多数黄磷生产企业 由于原料品位过低，造成能耗高、物耗高，以10000吨/年黄磷生产装置计算，年直接损失金 额达1000万元以上。
[0003] 随着选矿技术的发展，特别是国家对磷资源开发利用的高度重视，低品位磷矿已 大量采用正（反）浮选工艺进行浮选。所得磷精矿P 2O5平均品位达到30%以上。高品位 磷矿原粉、磷精矿粉和其它加工磷矿粉用于黄磷生产已成为业内研宄重点。
[0004] 黄磷生产的另一主要原料一碳素，一般都以块状焦丁、兰炭丁、白煤丁为主，成本 相对较高。而焦炭、兰炭和白煤加工企业大量的焦粉、兰炭粉和白煤粉因压块（或成球）困 难，加工成本高，尤其是添加了腐植酸钠、硅酸钠等钠盐后导致Na 2O的过量带入，严重影响 黄磷生产的稳定性和黄磷质量。大量廉价的焦粉、兰炭粉和白煤粉无法在黄磷生产中得到 应用。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的是提供一种原料廉价易得、低成本的利用磷矿粉和碳粉生产黄磷的 方法。
[0006] 为了实现本发明目的，本发明的一种利用磷矿粉和碳粉生产黄磷的方法，将磷矿 粉和碳粉按黄磷生产配比混合，加入粘结剂，得到混合物料，将所述混合物料压制成球团， 经干燥、固结，再配入硅石，送入黄磷电炉中制得黄磷。
[0007] 本发明中使用的磷矿粉为磷矿原粉、磷精矿粉或其它加工后的磷矿粉。
[0008] 本发明中使用的碳粉为焦炭粉、兰炭粉、白煤粉或其它煤粉。
[0009] 本发明中使用的粘结剂为经控制Na20、Al2O 3有害成分含量在0. 1-1. 2%范围内 的改性粗磷酸、硅酸盐、海泡石和膨润土中的一种或多种，添加量为磷矿粉和碳粉总重的 1-14. 7%〇
[0010]由于磷矿粉品位高，碳粉固定碳高，灰分和挥发分低是生产黄磷的优质原料，加入 粘结剂后压制成球，由于磷矿粉和碳素的充分混合，在电炉内物料非常均匀，大大加速了磷 的还原反应。
[0011] 前述的方法，压制球团步骤具体为：用压力为4-23MPa的压球机将物料压制成直 径为5_30mm的磷煤球团。
[0012] 干燥方法为：用180°C _400°C高温将磷煤球团快速烘干，所用设备为成都乐氏化 工工程有限公司和四川卡森科技有限公司联合研制的专用干燥机。
[0013] 固结方法为：用400°C -1200°C高温将磷煤球团快速焙烧。所用设备为成都乐氏化 工工程有限公司和四川卡森科技有限公司联合研制的专用固结机。固结后磷煤球团的强度 彡80kg/cm 2,转鼓指数彡75%，水分为0。
[0014] 在磷煤球团干燥、固结步骤中，可以利用黄磷尾气，使黄磷尾气利用率提高43%以 上，对改善黄磷生产环境，实现清洁生产效果显著。
[0015] 前述方法还包括在加入粘接剂的同时，按黄磷生产配比补足硅石粉。
[0016] 本发明具有以下优点：
[0017] ( -）利用质优价廉的磷矿粉和碳粉，既不影响黄磷生产工况和黄磷质量，又可大 大降低生产成本，黄磷生产成本平均降低800元/吨以上。以10000吨/年黄磷装置计算， 每年可增加利润800万元以上，解决磷矿粉和碳粉的综合利用问题。
[0018] (二）本发明中使用的粘结剂对黄磷生产无任何副作用，且成本低廉，海泡石粉和 膨润土粉还可提高磷煤球团的SiO2含量，改性粗磷酸还可提高磷煤球团的P 205品位。
[0019] (三）本发明提供的黄磷生产方法，由于干燥和固结温度低于碳素的燃点，不会造 成碳素损失。
[0020] (四）磷煤球团干燥固结后，球团强度彡80kg/cm2,转鼓指数彡75%，水分为0,完 全满足入炉生产黄磷的要求，且由于磷煤球团含水率为0,彻底解决了黄磷电炉因原料带入 水分导致结拱、塌料和断电极的问题。
【具体实施方式】
[0021] 以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。若未特别指明，实施例 中所用的技术手段为本领域技术人员所熟知的常规手段，所用原料均为市售商品。
[0022] 实施例1利用磷矿粉和焦炭粉生产黄磷的方法
[0023] 用P2O5含量为28. 5%的磷矿粉8. 48吨，固定碳含量为80%的焦碳粉1. 84吨，添 加磷矿粉和焦粉总重量4%改性粗磷酸和3%膨润土粉，将混合后的物料用压力为19MPa的 压球机压制成球处理，筛分得到5mm-30mm直径的磷煤球团，将磷煤球团经350°C的干燥机 干燥，650°C的固结机固结后，再配入硅石2. 16吨，最后送入黄磷电炉中反应制得黄磷。
[0024] 磷矿粉P2O5的含量为28. 5%，含水率6%，粒径< 3mm ;焦粉固定碳含量80%，灰分 15. 5%，挥发分2%，水分11 %。
[0025] 成品磷煤矿球团抗压强度为87kg/cm2,转鼓指数为86%。较磷矿块矿生产，黄磷 单位生产成本降低645元/吨。
[0026] 实施例2利用磷矿粉和兰炭粉生产黄磷的方法
[0027] 用P2O5含量为28. 5%的磷矿粉8. 77吨，固定碳含量为80%的兰炭粉1. 96吨，添 加磷矿粉和兰炭粉总重量4%改性粗磷酸和3%膨润土粉，将混合后的物料用压力为4MPa 的压球机压制成球处理，筛分得到5mm-30mm直径的磷煤球团，将磷煤球团经180°C的干燥 机干燥，640°C的固结机固结后，再配入硅石2. 46吨，最后送入黄磷电炉中反应制得黄磷。
[0028] 磷矿粉P2O5的含量为28. 5 %，含水率6 %，粒径< 3mm ;兰炭粉固定碳含量80 %，灰 分12. 5 %，挥发分5 %，水分11 %。
[0029] 成品磷煤矿球团抗压强度为85kg/cm2,转鼓指数为85%。较磷矿块矿生产，黄磷 单位生产成本降低815元/吨。
[0030] 实施例3利用磷矿粉和白煤粉生产黄磷的方法
[0031] 用P2O5含量为28. 5%的磷矿粉8. 77吨，固定碳含量为80%的白煤粉2. 00吨，添 加磷矿粉和煤粉总重量4%改性粗磷酸和3%膨润土粉，将混合后的物料用压力为IOMPa的 压球机压制成球处理，筛分得到5mm-30mm直径的磷煤球团，将磷煤球团经400°C的干燥机 干燥，620°C的固结机固结后，再配入硅石2. 54吨，最后送入黄磷电炉中反应制得黄磷。
[0032] 磷矿粉P2O5的含量为28. 5%，含水率6%，粒径< 3mm ;焦粉固定碳含量80%，灰分 15. 5%，挥发分2%，水分11 %。
[0033] 成品磷煤矿球团抗压强度为85kg/cm2,转鼓指数为86%。较磷矿块矿生产，黄磷 单位生产成本降低1020元/吨。
[0034] 实施例4利用磷精矿粉和焦煤粉生产黄磷的方法
[0035] 用P2O5含量为31 %的磷精矿粉8. 03吨，固定碳含量为80%的焦粉1. 44吨，添加 磷矿粉和焦粉总重量4%改性粗磷酸和3%膨润土粉，将混合后的物料用压力为23MPa的压 球机压制成球处理，筛分得到5mm-30mm直径的磷煤球团，将磷煤球团经300°C的干燥机干 燥，640°C的固结机固结后，再配入硅石1. 19吨，最后送入黄磷电炉中反应制得黄磷。
[0036] 磷精矿粉P2O5的含量为31 %，含水率6%，粒径< 3mm ;焦粉固定碳含量80%，灰分 15. 5%，挥发分2%，水分11 %。
[0037] 成品磷精矿球团抗压强度为85kg/cm2,转鼓指数为87%。较磷矿块矿生产，黄磷 单位生产成本降低580元/吨。
[0038] 实施例5利用磷精矿粉和兰炭粉生产黄磷的方法
[0039] 用P2O5含量为31 %的磷精矿粉8. 12吨，固定碳含量为85%的兰炭粉1. 46吨和兰 炭粉总重量4%改性粗磷酸和3%膨润土粉，将混合后的物料用压力为19MPa的压球机压制 成球处理，筛分得到5mm-30mm直径的磷煤球团，将磷煤球团经350°C的干燥机干燥，600°C 的固结机固结后，再配入硅石1. 31吨，最后送入黄磷电炉中反应制得黄磷。
[0040] 磷精矿粉P2O5的含量为31 %，含水率6%，粒径< 3mm ;焦粉固定碳含量80%，灰分 15. 5%，挥发分2%，水分11 %。
[0041] 成品磷精矿球团抗压强度为87kg/cm2,转鼓指数为85%。较磷矿块矿生产，黄磷 单位生产成本降低1030元/吨。
[0042] 本发明方法和现有黄磷生产工艺的电耗及成本比较结果见表1。
[0043] 表1本发明方法和现有黄磷生产工艺的电耗及成本比较
[0044]
[0045] 虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施方案对本发明作了详尽的描述，但在 本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因 此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。
【主权项】
1. 利用磷矿粉和碳粉生产黄磷的方法，其特征在于，将磷矿粉和碳粉按黄磷生产配比 混合，加入粘结剂，得到混合物，将所述混合物压制成球团，经干燥、固结，再配入硅石，送入 黄磷电炉中制得黄磷。2. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述磷矿粉为磷矿原粉、磷精矿粉或其它 加工后的磷矿粉。3. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述碳粉为焦炭粉、兰炭粉、白煤粉或其 它煤粉。4. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述粘结剂为Na2CKAl2O3含量在 0. 1-1. 2 %范围内的改性粗磷酸、硅酸盐、海泡石和膨润土中的一种或多种，添加量为磷矿 粉和碳粉总重的1-14. 7%。5. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述压制球团步骤具体为：用压力为 4-23MPa的压球机将均物料压制成直径为5-30mm的磷煤球团。6. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，干燥温度为180°C~400°C。7. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，固结温度为400°C~1200°C。
【专利摘要】本发明提供一种利用磷矿粉和碳粉生产黄磷的方法，将磷矿粉和碳粉按黄磷生产配比混合，加入粘结剂后压制成球团，经干燥、固结，再配入硅石，送入黄磷电炉中制得黄磷。采用本方法可使黄磷生产成本平均降低800元/吨以上。既解决了磷矿粉和碳粉的综合利用问题，又彻底解决了黄磷电炉结拱、塌料和断电极的问题。对改善黄磷生产环境，实现清洁生产作用非常明显。
【IPC分类】C01B25/027
【公开号】CN104891461
【申请号】CN201510337047
【发明人】罗宗恬
【申请人】成都乐氏化工工程有限公司
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2015年6月17日