一种基于硫酸亚铁生产铁精矿联产磷酸的方法及其系统与流程

本发明涉及铁精矿联产磷酸领域，具体为基于硫酸亚铁生产铁精矿联产磷酸的方法及其系统。

背景技术：

1、钛白副产的硫酸亚铁，当前主要用于生产水泥降铬剂、饲料添加剂(指一水)、聚合硫酸亚铁，硫酸掺烧等传统的应用，传统的下游处于饱和过；大量的用途是于生产磷酸铁，近期由于磷酸铁产能过剩，需求大幅减少，迫切需要开发新的用途，增加消费量，提高附加值，

2、硫酸亚铁富含铁和硫，是良好的铁资源和硫资源，目前仅是少量煅烧生产铁红，对于硫资源只是简单地用石灰中和。而本发明可以大量处理硫酸亚铁，经高温煅烧产生的三氧化铁(含铁近70％)是优质铁精矿，但是会产生大量的三氧化硫和二氧化硫烟气，大来重大的环保难题，而本发明的创新点是：用磷矿和磷酸反应产生的含钙酸解液作为脱硫剂，脱出烟气中的三氧化硫和二氧化硫，利用磷矿中的钙资源来脱硫，三氧化硫和二氧化硫烟气代替硫酸用于磷酸生产，磷酸生产无需硫酸原料。

3、湿法磷酸生产，需要配套建设硫酸装置，采购硫磺或硫铁矿原料，建设投资大，原料成本高，如果利用烟气中的三氧化硫和二氧化硫代替硫酸，可以大幅降低磷酸成本，具有良好的经济效益和环保效益。

4、而把各个工艺的优缺结合，实现最大资源利用化，降低污染，基以此目的，以得到最大优势:副产硫酸亚铁的高值利用和磷酸生产，同时钛白副产的低值硫酸亚铁中的铁资源用于生产高品质的铁精矿，硫资源用于生产三氧化硫和二氧化硫烟气，同时三氧化硫和二氧化硫烟气代替硫酸与磷矿反应生产磷酸，免去了磷酸生产所需的硫酸成本，同时又利用了磷矿中的钙资源来脱硫，最终使低值的硫酸亚铁得以资源化、价值化利用，彻底解决了钛白副产硫酸亚铁的出路问题。目前，还没有硫酸亚铁生产铁精矿联产磷酸技术。

技术实现思路

1、以解决上述问题，本发明提出一种基于硫酸亚铁生产铁精矿联产磷酸的方法及其系统，一种基于硫酸亚铁生产铁精矿联产磷酸的方法，其特征在于，以集合式的回转窑与酸分解器为主进行连接，基于硫酸亚铁生产铁精矿联产磷酸回流系统，通过依次反应流程达到基于硫酸亚铁回转窑的脱硫塔脱硫、生产铁精矿联产磷酸回流，多个工艺集一体的反应步骤兼回流循环加工，包括如下：

2、a原料硫酸亚铁无水进入回转窑，煤粉通过燃烧器燃烧为回转窑提供热量，冷空气在冷却器与回转窑排出铁精矿换热回收热量进入燃烧器助燃，在回转窑内硫酸亚铁受热氧化分解产生三氧化二铁(铁精矿)和三氧化硫、二氧化硫烟气；

3、b原料磷矿和磷酸仅开始第一次用进入酸分解器，在酸分解器内磷矿与磷酸发生分解反应得到含钙酸解液；

4、c含钙酸解液进入脱硫塔内，在脱硫塔内钙离子与烟气中的三氧化硫、二氧化硫发生化学反应，生成硫酸钙、亚硫酸钙沉淀，其中亚硫酸钙进一步发生氧化得到石膏(硫酸钙)，硫酸钙浆液经过料浆泵输送至石膏过滤机；

5、d石膏过滤机产生的滤饼为硫酸钙(石膏)产品，滤液为磷酸，一部分磷酸作为产品采出，一部分磷酸至酸分解器回流到脱硫塔再次循环；

6、上述步骤形成基于硫酸亚铁生产铁精矿联产磷酸进行周复循环加工，且达到基于硫酸亚铁回转窑的脱硫塔脱硫。

7、所述的回流系统包括上述回转窑、脱硫塔、料浆输送泵、石膏过滤机、酸分解器，所述回转窑排气端通过管道连接脱硫塔，所述脱硫塔排浆端通过管道连接料浆输送泵，所述料浆输送泵输出端通过管道连接石膏过滤机，所述石膏过滤机管道连接酸分解器，所述酸分解器再回流连接脱硫塔,所述回转窑通过管道连接有硫酸亚铁仓,所述回转窑通过管道连接有燃烧器，且通过管道连接有冷却器。

8、所述的整体工艺反应式为:feso4·7h20→feso4·h20+6h2o，feso4·7h20→feso4+7h20，2feso4·h20→fe2o3+so2+so3+h20，2feso4→fe2o3+so2+so3，ca5f(po4)3+7h3po4→5ca(h2po4)2+hf，ca(h2po4)2+so2+h20→caso3+2h3po4，2caso3+o2→2caso4。

9、所述步骤a原料为无水硫酸亚铁，回转窑操作条件：分解温度900～950℃，反应时间1小时。

10、所述步骤b磷酸的浓度35～40％，酸分解器控制工艺条件：温度60℃～80℃，反应时间1小时，液固比2.5～3:1，为锅炉烟气温度130℃～150℃，含钙酸解液浓度(以ca)3～5％，液气比1:1000，。

11、一种用于上述的基于硫酸亚铁生产铁精矿联产磷酸的方法的回流加工系统，其特征在于，包括回转窑、脱硫塔、料浆输送泵、石膏过滤机、酸分解器，所述回转窑排气端通过管道连接脱硫塔，所述脱硫塔排浆端通过管道连接料浆输送泵，所述料浆输送泵输出端通过管道连接石膏过滤机，所述石膏过滤机管道连接酸分解器，所述酸分解器再回流连接脱硫塔；

12、所述的回转窑，用于硫酸亚铁氧化分解产生铁精矿和三氧化硫、二氧化硫烟气，由三氧化硫、二氧化硫烟气流入脱硫塔；

13、所述的脱硫塔，同于三氧化硫、二氧化硫烟气与含钙酸解液反应生产硫酸钙(石膏)，从而脱出烟气中的三氧化硫、二氧化硫，生成的硫酸钙(石膏)经料浆输送泵到石膏过滤机；

14、所述的料浆输送泵，用于对石膏料浆输送；

15、所述的石膏过滤机，用于过滤石膏料浆，得到石膏滤饼和磷酸滤液，由和磷酸滤液流入到酸分解器；

16、所述的酸分解器，用于磷酸与磷矿反应，得到含钙酸解液。

17、所述酸分解器设有碾碎式结构辅助反应分解出部分含钙酸解液回流到脱硫塔(2)。

18、硫酸亚铁仓中的原料硫酸亚铁(无水)进入回转窑中，煤粉通过燃烧器燃烧为回转窑内部提供热量，冷空气在冷却器与回转窑排出铁精矿换热回收热量进入燃烧器助燃，在回转窑内硫酸亚铁受热氧化分解产生三氧化二铁(铁精矿)和三氧化硫、二氧化硫烟气；将原料磷矿和磷酸(仅开机第一次用)输送至酸分解器中，在酸分解器内磷矿与磷酸发生分解反应得到含钙酸解液，再将含钙酸解液输送至脱硫塔内，在脱硫塔内钙离子与烟气中的三氧化硫、二氧化硫发生化学反应，生成硫酸钙、亚硫酸钙沉淀，其中亚硫酸钙进一步发生氧化得到硫酸钙(石膏)，硫酸钙浆液经过料浆输送泵输送至石膏过滤机中，通过石膏过滤机产生的滤饼为硫酸钙产品，且滤液为磷酸，其中磷酸一部分作为产品排出，另一部分磷酸输送至酸分解器中回用再形成钙酸解液到脱硫塔使用，周复循环加工。

19、由上述的基于加工系统进行基于硫酸亚铁生产铁精矿联产磷酸的方法也是一种采用钛白副产的低值硫酸亚铁生产铁精矿的方法。

20、由上述的基于加工系统进行基于硫酸亚铁生产铁精矿联产磷酸的方法也是一种采用硫资源的三氧化硫和二氧化硫烟气代替硫酸与磷矿反应生产磷酸的方法。

21、一种采用磷矿中的钙资源的脱硫方法，由上述的基于加工系统进行基于硫酸亚铁生产铁精矿联产磷酸的方法而形成的复合酸进行采用磷矿中的钙资源的脱硫方法。

22、采用上述方法及系统得到如下:

23、于一个方法系统同时实现了多个工艺效果,实现利用仅一次投入磷酸与磷矿反应产生的含钙酸解溶液作为脱硫剂，脱出硫酸亚铁煅烧烟气中的三氧化硫和二氧化硫，同时硫酸亚铁煅烧生产的三氧化铁含铁近70％为优质铁精矿，再由循环系中产出含钙酸解液资源脱硫，磷酸生产也无需硫酸原料，降低了磷酸生产成本，同时实现石膏产出，本发明可以实现硫酸亚铁资源化价值化利用，解决了钛白副产硫酸亚铁的出路，硫酸亚铁生产铁精矿联产磷酸，多种工艺合一加工回流循环实现，解决了磷酸生产无需硫酸原料，大幅降低了磷酸生产成本，具有良好的经济效益和环保效益。系统中的酸分解器，其设置碾碎式结构辅助反应分解出含钙酸解液，使磷原矿与磷酸发生分解反应得到含钙酸解液并回流到脱硫塔，实现钙离子与烟气中的三氧化硫、二氧化硫发生化学反应，生成硫酸钙、亚硫酸钙沉淀，实现工艺的连续，实现整体系统形成连接运行。系统中的回转窑形成多口连接实现反应转化，实现硫酸亚铁与煤粉原料，达到铁精矿的产出，同时供使得三氧化硫和二氧化硫烟气中的硫元素在脱硫塔中与含钙酸解液反应生成料浆进一达到整体系统的良好运行加工。完全实现了硫酸亚铁生产铁精矿联产磷酸技术。