利用工业副产磷尾矿生产碱性材料的方法和设备与流程

本发明涉及工业废渣综合利用，具体涉及一种利用工业副产磷尾矿生产碱性材料的方法和设备。

背景技术：

1、磷矿资源经过分选得到磷精矿后，产生的尾矿大多作为废弃物堆存，每生产1t磷精矿，要产生约0.4t尾矿。随着磷矿资源的不断开采，由此产生的磷尾矿量日益增多。我国每年积累磷尾矿近1000万吨。然而，它们中只有有限的数量可以重复使用，利用率不到10％。磷尾矿的堆放会将重金属带入土壤或水源中，威胁人体健康。磷尾矿的主要化学成分被认为是为二氧化硅(s io2)、氧化镁(mgo)、氧化铁(fe2o3)、五氧化二磷(p2o5)、钙氧化物(cao)等。磷尾矿的水分一般在10～20％左右。磷尾矿中85％以上的粉料粒径集中在50～150μm之间；≤50μm的粉料不到10％，≥150μm的粉料为5％左右。

2、磷尾矿的产生与积存不仅给生态环境带来很大危害，并且会造成磷及其它有价资源的流失，从环境治理与资源利用角度看，磷尾矿进行资源化利用是十分必要的。

3、现有技术中，中国专利cn106315528a公开了一种磷矿尾矿加工及综合利用的方法，具体公开了通过煅烧消化处理，加速钙镁碳酸盐的分解过程，再结合硝酸铵溶液与硝酸溶液的复合循环浸取方式，以及硫酸铵的进一步浸取处理，使得镁元素得到充分的浸取，使p2o5的含量提高至32％以上，镁含量降低至≤1.5％，提高了尾矿品质，使资源得到充分利用。

4、中国专利cn105399068a公开了一种磷尾矿加工及生产含镁碳酸钙的方法，并具体公开了将磷尾矿高温煅烧、热水消化；并向消化处理后的料浆中加入硝酸铵溶液和硝酸复合溶液或氯化铵溶液和盐酸复合溶液，搅拌复合浸取，分离，获得浸取渣和浸取液；浸取渣烘干，获得低镁磷精矿；将煅烧处理过程中产生的二氧化碳气体和浸取过程中产生的氨气采用水吸收，再将其加入到浸取液中混合，搅拌反应后分离，滤渣烘干得到含镁碳酸钙。

5、cn106315528a和cn105399068a虽然公开了对磷尾矿进行煅烧处理，但未公开磷尾矿煅烧的具体方式，常规的煅烧方式，极大的增加了磷尾矿处理的能耗，磷尾矿的处理效率较低，也影响了碱性材料后处理制备生产氧化镁、轻质碳酸钙、磷酸氢钙等产品的效率。

6、鉴于此，有必要提供利用工业副产磷尾矿生产碱性材料的方法和设备，具有十分重要的意义。

技术实现思路

1、为克服以上技术缺陷，本发明提供了利用工业副产磷尾矿生产碱性材料的方法和设备，基于悬浮预热、悬浮煅烧及悬浮冷却处理磷尾矿，磷尾矿在热气流中气、固相接触面积大，传热速度快，传热效率高，有利于磷尾矿连续化生产获得碱性材料，为后续生产磷尾矿产品提供了保障。

2、为实现上述目的，本发明的第一个目的是提供利用工业副产磷尾矿生产碱性材料的方法，包括以下步骤：

3、a、将含有碳酸钙和碳酸镁的工业副产磷尾矿高温烘干破碎，得到干料；

4、b、将步骤a的干料悬浮预热后进行悬浮煅烧，分解得到碱性材料。

5、在本发明的一个具体实施方式中，步骤a，所述烘干破碎的温度为450～600℃，接触时间为3～5s。

6、在本发明的一个具体实施方式中，步骤b，悬浮煅烧的温度为700～1000℃。

7、在本发明的一个具体实施方式中，所述悬浮煅烧的温度为850～950℃。

8、本发明的方法中，悬浮煅烧的温度为850～950℃，在此温度范围内，碳酸镁和碳酸钙均发生分解反应，分别生成为氧化镁和氧化钙，为后续生产氧化镁、轻质碳酸钙、磷酸氢钙等产品提供了碱性原材料。

9、本发明的第二个目的是提供利用工业副产磷尾矿生产碱性材料的设备，用于实现上述的利用工业副产磷尾矿生产碱性材料的方法，包括：烘干机、悬浮预热器、悬浮煅烧分解炉、分离器和悬浮冷却器；

10、所述烘干机用于将含有碳酸钙和碳酸镁的工业副产磷尾矿进行高温烘干的同时进行粉碎获得干料；

11、所述烘干机的出风口与所述悬浮预热器的进风口相连；

12、所述悬浮预热器用于悬浮预热所述干料；

13、所述悬浮预热器的卸料口与所述悬浮煅烧分解炉的进料口相连；

14、所述悬浮煅烧分解炉用于悬浮煅烧所述干料并分解获得碱性材料；

15、所述悬浮煅烧分解炉出风口与所述分离器的进风口相连；

16、所述分离器的卸料口与所述悬浮冷却器的进风口相连；

17、所述悬浮冷却器用于冷却所述碱性材料。

18、在本发明的一个具体实施方式中，所述烘干机的进料口设置有进料系统，所述进料系统包括锁风喂料机，所述锁风喂料机的出料口与所述烘干机的进料口相连。

19、在本发明的一个具体实施方式中，所述进料系统还包括装载机、箱式给料调料机、带式输送机，所述装载机、箱式给料调料机、带式输送机和锁风喂料机依次相连。

20、在本发明的一个具体实施方式中，所述带式输送机的上方设置有永磁除铁器。

21、在本发明的一个具体实施方式中，所述烘干机的出风口设置有粗颗粒沉降装置，所述粗颗粒沉降装置的进风口与所述烘干机的出风口相连，所述粗颗粒沉降装置的出风口与所述悬浮预热器的进风口相连。

22、在本发明的一个具体实施方式中，所述悬浮预热器包括：一级悬浮预热器、二级悬浮预热器；

23、所述烘干机的出风口与所述一级悬浮预热器的进风口相连；

24、所述一级悬浮预热器的卸料口与所述二级悬浮预热器的进风口相连；

25、所述二级悬浮预热器的卸料口与所述悬浮煅烧分解炉的进料口相连；

26、在本发明的一个具体实施方式中，所述一级悬浮预热器的出风口依次连接有第一收尘器和第一引风机。

27、在本发明的一个具体实施方式中，所述分离器的出风口与所述二级悬浮预热器的进风口相连，所述二级悬浮预热器的出风口与所述烘干机的进风口相连；

28、在本发明的一个具体实施方式中，所述烘干机的进风口连接有配风装置，所述二级悬浮预热器的出风口与所述配风装置相连。

29、在本发明的一个具体实施方式中，所述悬浮冷却器的卸料口通过气力输送系统连接至碱性材料储存库。

30、在本发明的一个具体实施方式中，所述悬浮冷却器包括：一级悬浮冷却器、二级悬浮冷却器、三级悬浮冷却器；

31、所述分离器的卸料口与所述一级悬浮冷却器的进风口相连；

32、所述一级悬浮冷却器的卸料口与所述二级悬浮冷却器的进风口相连；

33、所述二级悬浮冷却器的卸料口与所述三级悬浮冷却器的进风口相连；

34、所述三级悬浮冷却器的卸料口与所述气力输送系统的进料口相连；

35、在本发明的一个具体实施方式中，所述悬浮冷却器还包括用于输入换热并助燃用冷风的冷风装置，所述冷风装置的输出端与所述三级悬浮冷却器的进风口相连。

36、所述三级悬浮冷却器的出风口与所述二级悬浮冷却器的进风口相连；

37、所述二级悬浮冷却器的出风口与所述一级悬浮冷却器的进风口相连；

38、所述一级悬浮冷却器的出风口与所述悬浮煅烧分解炉的进风口相连；

39、在本发明的一个具体实施方式中，所述悬浮煅烧分解炉的进风口连接有温度检测器和燃料供应装置，所述温度检测器通过控制器连接所述燃料供应装置；燃料供应装置采用的燃料为煤、天然气、煤气、燃油焦中的任意一种或任意几种。

40、在本发明的一个具体实施方式中，所述气力输送系统包括气粉混合输料机、第二收尘器和第二引风机，所述气粉混合输料机的进料口与所述三级悬浮冷却器的卸料口相连，所述混合输料机的出风口与所述第二收尘器的进风口相连，所述第二引风机的输入端与所述第二收尘器的出风口相连。

41、在本发明的一个具体实施方式中，所述气粉混合输料机连接有鼓风机，所述鼓风机的输出端与所述气粉混合输料机的进气口相连。

42、在本发明的一个具体实施方式中，所述第二收尘器的卸料口与所述碱性材料储存库之间依次连接有第一输送斜槽、提升机和第二输送斜槽。

43、在本发明的一个具体实施方式中，所述碱性材料储存库连接有第三收尘器和第三引风机，所述第三收尘器的进风口与所述碱性材料储存库的出风口相连，所述第三收尘器的卸料口与所述碱性材料储存库相连，所述第三引风机的输入端与所述第三收尘器的出风口相连。

44、本发明利用工业副产磷尾矿生产碱性材料的设备，磷尾矿在烘干机中烘干同时破碎，经过粗颗粒沉降装置去除粗颗粒后，细颗粒的磷尾矿依次经过一级悬浮预热器和二级悬浮预热器进行预热，预热后进入悬浮煅烧分解炉中煅烧分解成碱性材料(氧化钙、氧化镁)，气固混合物进入分离器中气固分离，固相依次经一级悬浮冷却器、二级悬浮冷却器、三级悬浮冷却器进行冷却后，最终输入碱性材料储存库中。

45、本发明利用工业副产磷尾矿生产碱性材料的设备中，悬浮煅烧分解炉的热气主要来源有二，一是从三级悬浮冷却器的进风口进入冷风，在三级悬浮冷却器与物料换热升温后，从三级悬浮冷却器的顶部出风口排出，接着依次通过二级悬浮冷却器、一级悬浮冷却器进行换热升温，由一级悬浮冷却器的排风口排出并从悬浮煅烧分解炉的底部进入；二是燃料燃烧产生的气态物质，如co2、h2o，来自于热风炉系统和/或燃料供应系统提供的燃料。当一级悬浮冷却器进入悬浮煅烧分解炉的热气温度低于500～650℃时，由热风炉系统补充热风助燃并由燃料供应装置提供燃料，从而调节悬浮煅烧分解炉的煅烧温度为700～1000℃。

46、本发明利用工业副产磷尾矿生产碱性材料的设备，悬浮煅烧分解炉的气相在分离器中分离，进入二级悬浮预热器中可以对二级悬浮预热器的物料进行预热，然后进入到烘干机中对磷尾矿原料进行烘干，同时在气相的作用下，可以将烘干后的细粒磷尾矿吹入一级悬浮预热器中，不仅为磷尾矿在设备中的运转提供了动力，同时其热量可以与磷尾矿进行换热。

47、本发明的有益效果是：

48、1、本发明实现了对磷尾矿的悬浮煅烧，并获得碱性材料，充分的利用了磷尾矿；

49、2、本发明可连续悬浮煅烧处理磷尾矿，可连续生产获得碱性材料；

50、3、本发明基于悬浮预热、悬浮煅烧和悬浮冷却处理磷尾矿，气、固相接触面积大，传热速度快、效率高，有利于提高磷尾矿生产碱性材料的生产能力并降低能耗；

51、4、本发明磷尾矿在悬浮预热、悬浮煅烧以及悬浮冷却过程中，气相直接与磷尾矿或者碱性材料接触，换热效果好，且在碱性材料冷却过程中，气固分离可以携带轻质杂质返回，在一定程度上实现碱性材料与杂质的分离，可以获得较高氧化镁、氧化钙含量的碱性材料，有利于简化碱性材料后处理过程。

52、5、本发明充分的回收了煅烧分解得到的碱性材料的热量，作为悬浮煅烧的热量基础，仅仅少量采用燃料或热风助燃，就可以获得悬浮煅烧的温度，能够极大的减少磷尾矿煅烧的燃料使用，节约能耗；

53、6、本发明经过悬浮煅烧的气相通过分离器分离，气相依次输入二级悬浮预热器、烘干机和二级悬浮预热器中，既实现了对磷尾矿的悬浮预热、烘干，同时为烘干后的磷尾矿提供了悬浮环境，改善了磷尾矿与气相的换热效率，还为烘干机中磷尾矿向一级悬浮预热器转运提供了动力。