一种利用低品位磷矿制备黄磷的方法和制备工艺的制作方法_2

文档序号:9573359阅读:来源:国知局
,使得所述磷矿球团的表面 形成稳定的晶格结构。
[0029] 根据一个优选实施方式,所述方法还包括第二次富化P205,所述第二次富化P205是 通过向第一次富化后的黄磷专用磷矿粉中加入改性粗磷酸粘结剂进行的,并且黄磷专用磷 矿粉经所述改性粗磷酸粘结剂浸润后压制成磷矿球团,其中,所述改性粗磷酸粘结剂的原 料组分包括粗磷酸、无机粘结剂、分散剂和选自硅酸盐、海泡石和膨润土中的一种或多种的 调节剂。
[0030] 根据另一个优选实施方式,所述方法还包括第二次富化P205,所述第二次富化 P2〇5是通过向第一次富化后的黄磷专用磷矿粉中添加粘结剂并成球后在固结工序中进行 的,其中,粘结剂的原料组分包括无机粘结剂、分散剂和选自硅酸盐、海泡石和膨润土中的 一种或多种的调节剂。
[0031] 根据一个优选实施方式,所述方法还包括在将磷矿粉压制成磷矿球团之前添加碳 粉和硅粉,使得所述碳粉和所述硅粉与磷矿粉混合后一起被压制成磷矿球团。
[0032] 根据一个优选实施方式,所述方法还包括根据入炉前原料组成不同调整黄磷电炉 的运行参数,所述运行参数的调整是依据使用的碳粉的活性和电阻率来控制炉渣酸度、碳 过量系数、炉渣残留P2〇5的含量和电炉二次电压;
[0033]其中,碳粉是焦炭,所述炉渣酸度为0. 78~0. 82,所述碳过量系数为-2~7%,所 述炉渣残留P2〇5的含量为1. 1~1. 7%,所述电炉二次电压为360~390V;或者
[0034] 其中,碳粉是兰炭,所述炉渣酸度为0. 80~0. 84,所述碳过量系数为0~6%,所 述炉渣残留P2〇5的含量为1. 5~2. 5%,所述电炉二次电压为370~400V;或者
[0035] 其中,碳粉是白煤,所述炉渣酸度为0. 83~0. 87,所述碳过量系数为0~5%,所 述炉渣残留P2〇5的含量为2. 0~3. 0%,所述电炉二次电压为380~420V。
[0036] 根据一个优选实施方式,所述磷矿是高碳酸盐、高有机质型磷矿,采矿时进行富硅 措施,并且通过黄磷尾气或其他燃料干燥、煅烧磷矿除去其中的〇) 2和有机质来实现第一次 富化P2〇5;或者
[0037] 所述磷矿是碳酸盐型磷矿,采矿时进行富硅措施,并且通过反浮选方式实现第一 次富化PA;或者
[0038] 所述磷矿是硅酸盐型磷矿,采矿时进行贫硅措施,并且通过正浮选方式除去磷矿 中多余的Si02实现第一次富化P205。
[0039] 根据一个优选实施方式,经过第一次富化P205后的黄磷专用磷矿粉进行第二次富 化P2〇5的步骤包括:
[0040] 添加用于控制无机粘结剂中有害成分的硅酸盐、海泡石和膨润土中的一种或多 种,其中,有害成分是Na20和A1203;
[0041] 添加分散剂;
[0042] 添加第一次富化P205后的黄磷专用磷矿粉进行均料、浸润,从而第二次富化P205。
[0043] 根据一个优选实施方式,第二次富化P205的步骤还包括:
[0044] 制备粗磷酸,按照常规二水法湿法磷酸制备工艺以磷矿粉为原料并加入硫酸进行 制备,并且在制备过程中省去浓缩和净化工序,同时控制溶液中游离P2〇5和so3的含量分别 在溶液总量的20~30%之间和1. 5-3%之间,其中,制得的粗磷酸的浓度为28~35%,并 且在第二次富化P205的过程中粗磷酸的加量为入炉物料总量的3~14%。
[0045] 根据一个优选实施方式,所述磷矿球团通过压球机施加4~23MPa的压力被压制 成粒径为5~30mm的磷矿球团。
[0046] 根据一个优选实施方式,所述磷矿球团通过干燥固结机在180~1200°C的温度 下进行干燥和第一次固结。更优选地,第一次固结温度为400 °C、650 °C、800 °C、950 °C或 120(TC〇
[0047] 根据一个优选实施方式,在磷矿球团进入黄磷电炉时可选择性地加入碳粉和硅 粉,其中,碳粉和硅粉的水分为〇~3 %,碳粉和硅粉的添加量为入炉物料总量的0~20 %。
[0048] 本发明的另一个方面提供了一种利用低品位磷矿制备黄磷的制备工艺,所述制备 工艺包括:
[0049] 采矿时对低品位磷矿进行富娃措施或对高品位磷矿进行贫娃措施;
[0050] 对磷矿进行破碎和除铁;
[0051] 通过干燥、煅烧或反浮选或正浮选的方式进行第一次富化P205,获得黄磷专用磷矿 粉;
[0052] 通过向第一次富化后的黄磷专用磷矿粉中加入改性粗磷酸粘结剂进行第二次富 化P2〇5,并且黄磷专用磷矿粉经所述改性粗磷酸粘结剂浸润后压制成磷矿球团,或者,通过 向第一次富化后的黄磷专用磷矿粉经所述粘结剂浸润后压制成磷矿球团,并通过干燥、固 结的方式进行第二次富化;
[0053] 将磷矿球团进入黄磷电炉之前进行干燥和第一次固结,使得所述磷矿球团的表面 形成稳定的晶格结构;依据使用的碳粉的活性和电阻率来调整炉渣酸度、碳过量系数、炉渣 残留P2〇5的含量和电炉二次电压,并且被送入至黄磷电炉的磷矿球团利用炉内的炉气显热 进行第二次固结;
[0054] 将黄磷尾气通入Na2C0#PNaOH溶液中洗涤,用以回收SiF4;
[0055] 将泥磷残渣与第一次富化后的黄磷专用磷矿粉混合后继续用于制备黄磷,使得泥 磷残渣被循环利用。
[0056] 根据一个优选实施方式,通过采矿时统采富硅层或配入高硅磷矿的方式进行富硅 措施,使得磷矿中硅的含量满足制备黄磷的生产要求。
[0057] 根据另一个优选实施方式,通过采矿时洗选或浮选的方式进行贫硅措施,使得磷 矿中硅的含量满足制备黄磷的生产要求。
[0058] 根据一个优选实施方式,所述制备工艺包括在第一次富化P205后的黄磷专用磷矿 粉中添加无机粘结剂使得黄磷专用磷矿粉经压制形成磷矿球团,并且在添加无机粘结剂的 同时加入用于控制无机粘结剂中有害成分的硅酸盐、海泡石和膨润土中的一种或多种。
[0059] 根据一个优选实施方式,所述制备工艺包括在第一次富化P205后的黄磷专用磷矿 粉中直接加入改性粗磷酸粘结剂进行第二次富化P2〇5,并且黄磷专用磷矿粉经所述改性粗 磷酸粘结剂浸润后压制成磷矿球团,其中,所述改性粗磷酸粘结剂的原料组分包括粗磷酸、 无机粘结剂、分散剂和选自硅酸盐、海泡石和膨润土中的一种或多种的调节剂。
[0060] 根据一个优选实施方式,所述制备工艺包括在将磷矿粉压制成磷矿球团之前添加 碳粉和硅粉,使得所述碳粉和所述硅粉与磷矿粉混合后一起被压制成磷矿球团。
[0061] 本发明的有益效果是:
[0062] 1、本发明从磷矿源头开始富硅(对低硅矿)或者贫硅(对高硅矿),除铁,除 MgC03、CaC0#P有机质,一次富化P205制备黄磷专用磷矿粉,减少不利于黄磷生产的组分,从 而得到挥发分少、成分简单的富磷矿。因P2〇5和SiO2成分含量上升,后续生产黄磷时硅石 和焦炭(也可以是兰炭或白煤)的配比减少,电极消耗降低,再加上浮选去除大部分有机质 和C02,能耗和物耗都将大大降低,成本也会随之降低,提高了资源综合利用率。
[0063] 2、本发明的第一次固结和第二次固结能够降低焙烧能耗,保证黄磷专用磷矿粉球 团在黄磷原料工段输送,在控制了球团在黄磷电炉内不粉化、不爆裂的同时还能减少泥磷 量,提高磷回收率,一次回收率可达92%以上,避免黄磷专用磷矿粉球团粉化后随炉气进入 黄磷精制系统,减少了黄磷专用磷矿粉浪费。
[0064] 3、本发明通过加入硅酸盐、海泡石和膨润土中的一种或多种,控制了无机粘结剂 中Na20、Al203等有害成分带入量,确保黄磷电炉内熔融状态炉料的流动性,从而保证其顺畅 出渣,尤其是限制了反应产生氟硅酸钠随黄磷炉气进入黄磷精制系统,降低了黄磷精制难 度和精制成本,提尚了黄憐品质。
[0065] 4、控制了黄磷电炉入炉硅粉(硅石)、碳粉(碳素)水分为0~3%,入炉总粉量 为0~20%,很好地解决了结拱、塌料、断电极的事故或故障,保证了电炉安全、稳定、高效 运行。
[0066] 5、本发明的成品黄磷专用磷矿粉球团品位高,粒径均匀,级配合理,透气性好,成 分稳定,反应活性高,含水率低,反应更充分,相较块状磷矿生产黄磷,明显降低了磷渣量和 残磷率。
[0067]6、本发明由于在添加粘结剂的同时可按生产黄磷配方补足碳粉和硅粉,在黄磷生 产的原料工段可不再配入硅石(硅粉)或碳素(碳粉)。不仅解决了硅石矿粉料无法利用 的难题,而且变废为宝,提高了硅石的资源利用率,还解决了因硅粉堆放带来的环保问题。
[0068] 7、本发明较传统球团矿生产工艺,分两次固结,省去较长时间球团焙烧这一耗能 设备,既节约了投资,也降低了能耗。
[0069] 8、尾气通过Na2C0jPNaOH液体洗涤,将其中的SiF4回收制取Na2SiFjPNa2Si03; 黄磷生产主要副产物的泥磷残渣与一次富化后的磷矿按1:1~3的比例混合,添加改性粗 磷酸粘结剂后压制成球团,全部回收用于黄磷生产,解决了环境污染问题。
【附图说明】
[0070] 图1是本发明利用低品位磷矿制备黄磷的方法流程图;和
[0071] 图2是本发明利用低品位磷矿制备黄磷的制备工艺流程图。
【具体实施方式】
[0072] 下面结合附图进行详细说明。
[0073] 参见图1,本发明利用低品位磷矿制备黄磷主要包括以下步骤:
[0074] 步骤1 :对低品位磷矿进行富娃措施或贫娃措施;
[0075] 步骤2 :将磷矿石进行破碎,并除去其中包含的含铁化合物;
[0076] 步骤3 :将破碎后的磷矿粉进行第一次富化P205,获得黄磷专用磷矿粉;
[0077] 步骤4 :添加改性粗磷酸粘结剂至黄磷专用磷矿粉,进行第二次富化P205;
[0078] 步骤5 :压制成球,获得磷矿粉球团;
[0079] 步骤6 :通过干燥固结机对磷矿粉球团进行干燥和第一次固结;
[0080] 步骤7 :依据使用的碳粉的活性和电阻率调整黄磷电炉运行参数;
[0081] 步骤8 :磷矿球团在黄磷电炉内反应,并利用炉内炉气显热进行第二次固结;
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