直接还原磷矿制取高浓度磷酸的方法
专利汇可以提供直接还原磷矿制取高浓度磷酸的方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 是一种 直接还原 磷矿制取高浓度 磷酸 的方法。用磷 矿石 、 硅 藻土、焦 碳 或 煤 制作的料坯还原 氧 化制取磷酸的过程分为三个区域，预热区、还原区和氧化燃烧区，并用不同的设备组件构成；预热区1150－1200℃，还原区在1250－1450℃使料坯中的焦碳或煤与磷矿发生还原反应，生成的磷蒸气P4和 一氧化碳 气体再进入氧化燃烧区，在氧化燃烧区加入空气使磷蒸气P4和一氧化碳气体氧 化成 P2O5和二氧化碳混合窑气，抽出高温混合窑气经除尘后引入 水 合吸收塔用循环酸吸收制得磷酸。还原反应完毕的料坯从还原区排出，经冷却换热后即为 水泥 熟料或建材原料。本发明的创新点是把料坯的预热、还原、还原气氧化过程分开，其反应互不干扰。反应过程控制简单，而且磷矿的还原率高，总磷得率高。，下面是直接还原磷矿制取高浓度磷酸的方法专利的具体信息内容。
1.一种直接还原磷矿制取高浓度磷酸的方法，其特征在于：用磷矿石、 硅藻土、焦碳或煤制作的料坯还原氧化制取磷酸的过程分为三个区域，预热 区、还原区和氧化燃烧区，并用不同的设备组件构成；用制作的料坯进入复 合窑预热区，预热至1150-1200℃，然后再进入还原区，在1250-1450℃使 料坯中的焦碳或煤与磷矿发生还原反应，生成的磷蒸气P4和一氧化碳气体再 进入复合窑内的氧化燃烧区，在氧化燃烧区加入空气使磷蒸气P4和一氧化碳 气体氧化成P2O5和二氧化碳混合窑气，把高温混合窑气抽出来经除尘后引入水 合吸收塔用循环酸吸收制得磷酸，还原反应完毕的料坯从还原区排出，经冷 却换热后即为水泥熟料或建材原料。
2.根据权利要求1所述的直接还原磷矿制取高浓度磷酸的方法，其特征 在于：磷蒸气P4和一氧化碳气体在氧化燃烧区氧化反应产生的大量热量经辐 射间接加热料坯，补充料坯预热和还原反应的热能。
技术领域
本发明涉及磷酸制取技术领域，特别是采用中低品位磷矿直接还原制取 高浓度磷酸(和副产品水泥、建材制品)的方法。
背景技术
发明内容
本发明的目的是这样实现的：利用热法和湿法磷酸生产不能利用的中低 品位磷矿为主要原料与硅藻土、焦碳或煤等制取高品质、高浓度磷酸和副产 水泥、建材制品。具体方法是：
用磷矿石、硅藻土、焦碳或煤制作的料坯还原氧化制取磷酸的过程分为 三个区域，预热区、还原区和氧化燃烧区，并用不同的设备组件构成；用制 作的料坯进入复合窑预热区，预热至1150-1200℃，然后再进入还原区，在 1250-1450℃使料坯中的焦碳或煤与磷矿发生还原反应，生成的磷蒸气P4和一 氧化碳气体再进入复合窑内的氧化燃烧区，在氧化燃烧区加入空气使磷蒸气 P4和一氧化碳气体氧化成P2O5和二氧化碳混合窑气，把高温混合窑气抽出来经 除尘后引入水合吸收塔用循环酸吸收制得磷酸，还原反应完毕的料坯从还原 区排出，经冷却换热后即为水泥熟料或建材原料，按现有技术的方法制得水 泥和建材制品(如砖、保温材料等)。
磷蒸气P4和一氧化碳气体在氧化燃烧区氧化反应产生的大量热量经辐射 间接加热料坯，补充料坯预热和还原反应的热能。
本发明的工作原理如下：
本发明是以复合窑为主要反应设备来完成磷矿粉的还原和单质磷的氧化 反应，通过对窑气水合吸收来制取磷酸。磷矿粉的还原用焦碳或煤作为还原 剂，加入粘土硅藻土或硅石作为助剂参与还原反应，生成硅酸钙(CaO·SiO2)， 铝酸三钙(3CaO·AI2O3)，在还原区反应如下：
4Ca5F(PO4)3+30C+18SiO2+AI2O3→17CaO·SiO2+3CaO·AI2O3+3P4↑+30CO↑+SiF4↑ 反应产生的磷蒸气和一氧化碳气体进入复合窑内的氧化燃烧区，再与在氧化 燃烧区加入的空气发生氧化反应：
P4+5O2→2P2O5↑+ΔH
2CO+O2→2CO2↑+ΔH
磷蒸气和一氧化碳气体和空气中的氧气发生反应放出大量的热，经辐射 间接加热料坯，使料坯预热和进行还原反应，根据需要补加的外部热源进入 还原区直接加热还原料坯，并进一步带动还原反应生成的磷蒸气P4和一氧化 碳气体进入复合窑内的氧化燃烧区。还原反应完毕的料坯从还原区排出，经 冷却换热后即为水泥熟料或建材制品。
本发明料坯在隔绝氧气的条件下升温，不会产生还原碳的早燃现象和导 致碳损失。本发明的创新点是把料坯的预热、还原、还原气氧化过程分开， 其反应互不干扰。在高温还原气氛条件下所得的磷蒸气和一氧化碳气体在专 门的氧化燃烧区进行燃烧氧化，得到五氧化二磷和二氧化碳混合窑气，该混 合窑气由氧化燃烧区底部窑气出口引出，不与料坯接触，不会发生五氧化二 磷的反吸现象，反应过程控制简单，而且磷矿的还原率高，总磷得率高。生 产适应性强、生产成本低。
附图说明
图1是本发明的复合窑的一个实例结构示意图。
图中：1-氧化燃烧室，2-还原室，3-预热室，4-预热室进料口， 5 -氧化燃烧室空气进口，6-换热列管，7-窑气出口，8-还原室高温热气进 气分布管组，9-还原室排渣口，10-锥形旋转刮板式排渣机，11-锥形旋转 刮板式排渣机驱动装置，12-立柱，13-水夹套，14-氧化燃烧室与还原室 相连的/小孔。
具体实施方式
本发明的工艺流程如下：用磷矿石、硅藻土、焦碳或煤制作的料坯还原 氧化制取磷酸的过程分为三个区域，预热区、还原区和氧化燃烧区，并用不 同的设备组件构成，如图1所示。工艺方法是：将中低品位磷矿石(P2O5： 17-22％，SiO2：21-27％)、硅藻土(SiO2≥68％)、焦碳或煤(固定碳含量≥75％) 三种原料按1∶0.01-0.96∶0.1-0.3的比例混合后，研磨成80％以上通过200 目的粉，再喷加5-8％的水和0-1％的木质磺酸盐压制成所需形状的料坯(Φ 10-25mm的小球)，经380℃-500℃烘干后加入复合窑内预热区经预热到 1150℃-1200℃，然后再进入还原区，在1250-1450℃使料坯中的焦碳或煤与 磷矿发生还原反应，生成的磷蒸气P4和一氧化碳气体再进入复合窑内的氧化 燃烧区，在氧化燃烧区加入空气使磷蒸气P4和一氧化碳气体氧化成P2O5和二 氧化碳混合窑气，把高温混合窑气抽出来经除尘后引入水合吸收塔用循环磷 酸吸收制得磷酸，磷蒸气P4和一氧化碳气体在氧化燃烧区氧化反应产生的大 量热量经辐射间接加热料坯，还原反应完毕的料坯从还原罐底经排渣机排出， 冷却换热后添加一定量的熟石灰和熟石膏调整强度磨细制成水泥。
本发明所用的坯料也可是除上除实施例以外的其它材料制备的坯料。
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