一種沸騰煅燒磷礦石生產黃磷的方法與流程
2023-08-09 09:35:36 2
現有的黃磷的生產方法，主要有高爐法、電爐法、烴類還原法和窯法，其中正在研究的有：烴類還原法，在二氧化矽存在下，用甲烷還原磷礦石而得；窯法，磷礦石與二氧化矽在1200℃下生成焦磷酸鈣於1000℃下分解成磷酸鈣與P2O5，再用焦炭(白煤)還原P2O5而得。比較成熟的有：高爐法，還原反應在高爐內的高溫條件下進行。由於高爐法具有爐氣中磷的含量低、爐體積過大、煤氣熱值低、磷的回收率低等諸多不足之處，因此高爐法已經逐步被淘汰。電爐法；還原反應在電流內的高溫下進行研究。電升法。由於某種原因電爐具有產品質量好（純度達到99.9%）、生產率高、成本低的優點，因此，電爐法生產黃磷是目前工業化生產的唯一方法，其優點在電力供應充足的地區顯得尤為突出，但電爐法卻存在以下不足：
（1）資源消耗方面：需要大量矽石和焦炭；
（2）能源消耗方面：生產一噸黃磷需要13500～15000kwh的電能；
（3）節能方面：高溫排渣在1200～1300℃，能源浪費量大；
（4）環保方面：生產一噸黃磷需要排渣7～9噸高溫爐渣，環境汙染影響大；
（5）安全方面：排渣溫度高安全隱患大；
（6）消防方面：系統為正壓運行，經常出現噴火現象，火災隱患大。
技術實現要素：
本發明的目的在於克服上述缺點而提供的一種資源消耗少、節能、安全環保的沸騰煅燒磷礦石生產黃磷的方法。
本發明的一種沸騰煅燒磷礦石生產黃磷的方法，包括以下步驟：
（1）磷礦粉製備；磷礦石破碎到15～20mm後均化，磨製到300～500μm得磷礦粉,進礦粉儲倉儲存；
（2）原料預熱：換熱器排出的磷蒸汽和煙氣在礦粉預熱器中對磷礦粉進行預熱；
（3）氣固分離：預熱到150～250℃後的磷礦粉與磷蒸汽和煙氣的混合物一同進行氣固分離，氣固分離後磷礦粉進入換熱器繼續加熱，至400～600℃；
（4）沸騰煅燒：400～600℃的磷礦粉從沸騰煅燒爐的進料口進入，空氣經空氣預熱器預熱到300～500℃後從沸騰煅燒爐的底部進入，燃料在沸騰煅燒爐中充分燃燒產生1500℃以上高溫，使磷礦粉中的鈣、磷元素在1～2秒鐘內瞬間分解成磷蒸汽和爐渣；
（5）高溫氣固分離：沸騰煅燒爐來的磷蒸汽、煙氣和爐渣進入高溫氣固分離器進行分離，從高溫氣固分離器分離出來的磷蒸汽和煙氣在換熱器中加熱磷礦粉後進入礦粉預熱器，對磷礦粉預熱後降溫至200～250℃後進入氣固分離器進行氣固分離，分離出來的磷蒸汽和煙氣再經洗滌吸收後磷蒸汽與煙氣分離，磷蒸汽變成黃磷，煙氣排出。
（6）爐渣冷卻排出；高溫氣固分離分離後的爐渣進入空氣預熱器與助燃空氣進行換熱後冷卻到200～250℃排出。
上述的一種沸騰煅燒磷礦石生產黃磷的方法，其中：200～250℃爐渣再經冷渣機與水間接冷卻後降溫到70～80℃後進行回收包裝（氧化鈣）。
上述的一種沸騰煅燒磷礦石生產黃磷的方法，其中：在磷礦粉中配入5～10%的焦炭。
上述的一種沸騰煅燒磷礦石生產黃磷的方法，其中：增大空氣配入量使高溫煅燒爐中從磷礦粉分離出來的磷蒸汽被足夠的高溫空氣完全氧化成五氧化二磷來製取磷酸。
本發明與現有技術相比，具有明顯的有益效果，從上技術方案可知；
（1）資源消耗方面；本發明不需要大量矽石和焦炭。
（2）能源消耗方面；本發明不需要大量電能，採用燃氣直接對磷礦石進行沸騰煅燒，煅燒一噸磷礦石需要石油液化氣在150～200Nm3（8000kcol/Nm3）。
（3）節能方面；本發明採用煙氣與礦粉換熱、空氣與爐渣換熱排渣溫度在70～80℃，能源浪費少。
（4）環保方面；本發明爐渣是氧化鈣，是普通的建築材料和化工原料，是生產過程中的附產品。不需要爐渣堆場，環境汙染無影響。
（5）安全方面；排渣溫度低安全隱患小。
（6）消防方面；系統為負壓運行，沒有噴火現象，無火災隱患。
附圖說明
圖1為本發明的工藝流程圖。
具體實施方式
實施例1：
一種沸騰煅燒磷礦石生產黃磷的方法，包括以下步驟：
（1）磷礦粉製備；磷礦石破碎到15～20mm後均化，磨製到300～500μm得磷礦粉，進礦粉儲倉儲存；
（2）原料預熱：換熱器排出的磷蒸汽和煙氣在礦粉預熱器中對磷礦粉進行預熱；
（3）氣固分離：預熱到150～250℃後的磷礦粉與磷蒸汽和煙氣的混合物一同進行氣固分離，氣固分離後磷礦粉進入換熱器繼續加熱，至400～600℃；
（4）沸騰煅燒：400～600℃的磷礦粉從沸騰煅燒爐的進料口進入，空氣經空氣預熱器預熱到300～500℃後從沸騰煅燒爐的底部進入，燃料在沸騰煅燒爐中充分燃燒產生1500℃以上高溫，使磷礦粉中的鈣、磷元素在1～2秒鐘內瞬間分解成磷蒸汽和爐渣（主要成份氧化鈣）；
（5）高溫氣固分離：沸騰煅燒爐來的磷蒸汽、煙氣和爐渣進入高溫氣固分離器進行分離，從高溫氣固分離器分離出來的磷蒸汽和煙氣在換熱器中加熱磷礦粉後進入礦粉預熱器，對磷礦粉預熱後降溫至200～250℃後進入氣固分離器進行氣固分離，分離出來的磷蒸汽和煙氣再經洗滌吸收後磷蒸汽與煙氣分離，磷蒸汽變成黃磷，煙氣排出。
（6）爐渣冷卻排出；高溫氣固分離分離後的爐渣進入空氣預熱器與助燃空氣進行換熱後冷卻到200～250℃排出。再經冷渣機與水間接冷卻後降溫到70～80℃後進行回收包裝（氧化鈣）。
本發明可在磷礦粉中配入5～10%的焦炭時，以保證混合氣中生產一氧化炭來保護磷蒸汽不被氧化來製取黃磷。
實施例2：
增大空氣配入量使高溫煅燒爐中從磷礦粉中分離出來的磷蒸汽被足夠的高溫空氣完全氧化成五氧化二磷來製取磷酸。其餘同實施例1。
以上所述，僅是本發明的較佳實施例而已，並非對本發明作任何形式上的限制，任何未脫離本發明技術方案內容，依據本發明的技術實質對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均仍屬於本發明技術方案的範圍內。