低品位磷矿粉制备黄磷原料的方法及其装置

本发明涉及磷化工与环保，具体涉及一种低品位磷矿粉制备黄磷的方法，一种低品位磷矿粉制备黄磷的装置，以及一种黄磷的制备方法。

背景技术：

1、目前，电炉法是工业生产黄磷的唯一方法，将磷矿石，硅石，焦炭按照一定的比例加入至电炉中(粒径控制在3-5cm)，通过电极加热至1450℃的高温将磷矿中的氟磷酸钙和磷酸钙还原为黄磷；磷矿中的碳酸盐、氟磷酸钙和磷酸钙含量的高低直接影响黄磷的收率。然而，磷矿是不可再生资源，目前我国已探明的磷矿储量约37亿吨，但年开采量却高达1亿吨，磷资源的高效和充分利用对我国具有重要的意义。随着我国磷矿不断的开采，磷矿品位(以p2o5计的氟磷酸钙和磷酸钙)逐步下降。由于低品位磷矿中碳酸盐含量高，直接作为黄磷生产原料，不仅增加黄磷生产能耗，还增加了泥磷的处理量，进而导致黄磷生产成本增加。

2、为了有效利用低品位磷矿，cn105217587a公开了利用湿法磷酸生产过程中副产的渣酸作为粘结剂粘结磷矿粉，通过焙烧生产磷矿粉球团，进而作为黄磷生产的辅料；该法虽然可以充分利用磷矿粉矿生产黄磷，但由于添加粘结剂以及磷矿粉中的碳酸盐没有消减，导致磷矿品位降低。添加到黄磷电炉生产黄磷后，会导致黄磷生产过程中副产的泥磷量增加，加重泥磷处理系统负荷。cn102602900a公开了一种磷矿粉消化碳化成球的方法，采用生石灰(cao)和焦炭粉对磷矿粉进行消化，并利用机械加压使混合物料成型，磷矿粉型球经过碳化烧后烧结制得磷矿粉烧结矿，作为黄磷入炉原料；该法虽然能够使得粉矿得到利用，但成球过程中也会增加磷矿中碳酸钙含量，降低磷矿品位。

3、因此，目前由低品位磷矿粉直接粘结成球作为黄磷原料，只能添加至高品位磷矿原料中使用，且其添加量基本不超过10％，严重制约了低品位磷矿粉的利用。鉴于此，本发明提出了一种低品位磷矿粉制备黄磷的方法及其装置。

技术实现思路

1、本发明的目的是为了克服现有利用低品位磷矿粉生产黄磷存在的低品位磷矿粉添加量小，利用率低，副产泥磷量大以及生产成本高等问题，提供一种低品位磷矿粉制备黄磷原料的方法及其装置，一种黄磷的制备方法，该方法以低品位磷矿粉为脱磷剂，结合黄磷尾气和特定工艺，不仅能实现低品位磷矿粉的资源化高效利用，还能实现黄磷尾气中磷化物的净化，避免燃气锅炉腐蚀，具有较高的经济效益。

2、为了实现上述目的，本发明第一方面提供一种低品位磷矿粉制备黄磷原料的方法，所述方法包括：以低品位磷矿粉作为脱磷剂脱除黄磷尾气燃烧过程中产生的磷化物，得到的高品位磷矿粉和粘结剂混合成型，得到黄磷原料。

3、优选地，所述方法包括以下步骤：

4、(1)将所述黄磷尾气和含氧气体进行所述燃烧，得到高温烟气；在所述燃烧的热作用下，使所述低品位磷矿粉呈流化态并进行煅烧，得到的煅烧产物与所述高温烟气中的p2o5进行脱磷处理，得到所述高品位磷矿粉；

5、(2)将所述高品位磷矿粉和粘结剂混合成型，得到所述黄磷原料。

6、本发明第二方面提供一种低品位磷矿粉制备黄磷原料的装置，所述装置包括：依次连接的燃气锅炉装置和磷矿粉成球装置；

7、其中，所述燃气锅炉装置用于将黄磷尾气和含氧气体进行燃烧，得到高温烟气；在所述燃烧的热作用下，使低品位磷矿粉呈流化态并进行煅烧，得到的煅烧产物与所述高温烟气中的p2o5进行脱磷处理，得到高品位磷矿粉和高温脱磷烟气；所述磷矿粉成球装置用于将所述高品位磷矿粉和粘结剂混合，得到黄磷原料。

8、本发明第三方面提供一种黄磷的制备方法，所述制备方法包括：将第一方面提供的黄磷原料、碳质还原剂和硅石混合，得到黄磷炉料并进行反应，得到黄磷。

9、相比现有技术，本发明具有以下优势：

10、(1)本发明提供的方法，以低品位磷矿粉作为脱磷剂，先与黄磷尾气在燃气锅炉装置中高温燃烧下进行脱磷，脱除黄磷尾气中所含单质磷(p4)、磷化氢(ph3)，同时提高磷矿粉品位，得到高品位磷矿粉；通过粘结剂将高品位磷矿粉粘结成球，作为黄磷原料去生产黄磷。该方法一方面实现黄磷尾气中磷化物的脱除，避免燃气锅炉装置腐蚀，另一方面实现低品位磷矿粉和黄磷尾气燃烧热的利用，进而扩宽黄磷原料来源；

11、(2)本发明提供的方法简化工艺流程，具有绿色环保特点，便于工业化生产；同时，该方法还简化了进入黄磷尾气燃气锅炉的净化流程，实现了黄磷尾气燃气锅炉烟气脱磷和热能利用一体化，便于黄磷尾气的低成本高效利用与绿色化脱磷。

技术特征：

1.一种低品位磷矿粉制备黄磷原料的方法，其特征在于，所述方法包括：以低品位磷矿粉作为脱磷剂脱除黄磷尾气燃烧过程中产生的磷化物，得到的高品位磷矿粉和粘结剂混合成型，得到黄磷原料。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述方法包括以下步骤：

3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述低品位磷矿粉中，以p2o5计的氟磷酸钙和磷酸钙的总含量≤25wt％，优选为10-20wt％；以co2计的碳酸盐的含量为4-25wt％；以sio2计的硅氧化合物的含量为10-30wt％；

4.根据权利要求2或3中所述的方法，其中，步骤(1)中，所述燃烧、高温烟气和煅烧的温度各自独立为800-1050℃，优选为850-900℃；

5.根据权利要求2-4中任意一项所述的方法，其中，步骤(1)中，以p2o5计，所述高品位磷矿粉和低品位磷矿粉中磷含量之差≥1wt％，优选为3-5wt％。

6.根据权利要求2-5中任意一项所述的方法，其中，步骤(2)中，所述粘结剂选自磷酸和/或湿法磷酸渣酸；

7.根据权利要求6所述的方法，其中，当所述粘结剂选自所述磷酸时，所述磷酸的质量占所述高品位磷矿粉的质量的0.5-10％，优选为2-7％；

8.根据权利要求2-7中任意一项所述的方法，其中，所述方法还包括：将所述脱磷处理还得到的高温脱磷烟气经换热，得到低温脱磷烟气；

9.一种低品位磷矿粉制备黄磷原料的装置，其特征在于，所述装置包括：依次连接的燃气锅炉装置和磷矿粉成球装置；

10.一种黄磷的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：将权利要求1-8中任意一项所述的方法制得的黄磷原料、碳质还原剂和硅石混合，得到黄磷炉料并进行反应，得到黄磷。

11.根据权利要求10所述的制备方法，其中，所述黄磷炉料中，以sio2计的所述硅石和所述黄磷原料中硅氧化合物的总质量，与以cao计的所述黄磷原料的质量比为0.7-1.3：1，优选为0.75-1：1；

技术总结
本发明涉及磷化工与环保技术领域，具体涉及一种低品位磷矿粉制备黄磷的方法及其装置，以及一种黄磷的制备方法。所述方法包括：以低品位磷矿粉作为脱磷剂脱除黄磷尾气燃烧过程中产生的磷化物，得到的高品位磷矿粉和粘结剂混合成型，得到黄磷原料。该方法以低品位磷矿粉为脱磷剂，结合黄磷尾气和特定工艺，不仅能实现低品位磷矿粉的资源化高效利用，还能实现黄磷尾气中磷化物的净化，避免燃气锅炉腐蚀，具有较高的经济效益。

技术研发人员：梅毅,聂云祥,李福金,谢德龙,朱远蹠,史元良,李照茜
受保护的技术使用者：昆明理工大学
技术研发日：
技术公布日：2024/3/4