专利名称：隧道窑生产工业级磷酸的方法
技术领域：
本发明涉及工业级磷酸的制备，特别是涉及一种隧道窑生产工业级磷酸的方法。
技术背景磷酸的工业化生产方法主要有湿法、热法及新出现的窑法。湿法主要是用硫酸分解磷矿 石制取磷酸，该方法需要大量优质磷矿石和硫酸，同时还产生大量磷石膏废渣。热法主要是 用电炉法生产黄磷，然后燃烧，吸收五氧化二磷制取磷酸，该方法需要中高品位的磷矿以及 大量的电能。目前，窑法制取磷酸的技术主要分回转窑、隧道窑两大类，但都尚处于研究之 中，还没有真正成熟并投入工业化生产。隧道窑因类似山洞的隧道而得名，广泛应用于陶瓷、耐火材料、建材、粉末冶金等行业 ，其主要优点是燃料消耗低、热效率高、自动化程度高、劳动条件好等；主要缺点是基建投 资大、热工制度不易经常调整、钢材用量较大、附属设备较多，故多用于产量大、品种较单 一的产品。隧道窑有多种分类方法，可按烧成温度高低、烧成品种、热源、燃烧方式、窑内 运输设备、通道数等来分类。隧道窑属于逆流操作的热工设备，即窑车上的坯体用推车机在 窑内与气流反向做连续或间隙移动，并沿窑车前进方向依次完成预热、烧成、冷却过程。发明内容本发明所要解决的技术问题是提供一种隧道窑生产工业级磷酸的方法，以提高磷矿的还 原效率，节省燃料，减少设备的腐蚀及机械损耗，降低生产成本。 为了解决上述技术问题，本发明采用如下的技术方案 本发明隧道窑生产工业级磷酸的方法包括如下步骤1) 原料处理取磷矿、硅石和无烟煤粉碎至180 220目，按P205: Si02: C = 0. 5 1.5: 3.5 5.5: 0.8 1.8 (重量)的比例将磷矿粉、硅石粉和无烟煤粉混合均匀，加入粘 结剂后制成料块，料块用包裹剂包膜后烘干；2) 隧道窑还原将料块送入隧道窑，加热至1350 138(TC，加热2 3小时后，把废 料从窑中推出；(3) 水化将来自隧道窑的气体送入水化塔进行水化吸收，得粗酸，粗酸净化后制得 工业级磷酸。上述粗酸净化的具体操作为将粗酸经板框压滤机过滤、反应釜脱色后再经管式过滤器 过滤即得工业级磷酸。采用前述方法生产工业级磷酸的磷矿可以扩大至中品位或低品位磷矿。前述隧道窑生产工业级磷酸的方法，所述粘结剂为高岭土，用量为混合料干基的4 6%前述隧道窑生产工业级磷酸的方法，所述包裹剂为浓度35 45%的高岭土浆料。 优选的，隧道窑生产工业级磷酸采用如下方法(1) 原料处理取磷矿、硅石和无烟煤粉碎至200目，按P205: Si02: C = l: 4.71: 0.95 (重量)的比例将磷矿粉、硅石粉和无烟煤粉混合均匀，加入高岭土作为粘结剂，用量 为混合料干基的5%，制成料块，料块用浓度40%的高岭土浆料包膜后烘干；(2) 隧道窑还原将料块送入隧道窑，加热至1365。C，加热2. 5小时后，把废料从窑中推出；(3) 水化将来自隧道窑的气体送入水化塔进行水化吸收，得粗酸，将粗酸经板框压 滤机过滤、反应釜脱色后再经管式过滤器过滤即得工业级磷酸。前述隧道窑生产工业级磷酸的方法中，所述隧道窑的内腔截面形状扁平并且狭窄，窑内 温升迅速、温度分布均匀、燃料消耗少，热效率高；加热室和燃烧室是一个整体，这能使窑 内温度迅速上升，从而节约燃料，同时减少了燃料产生的污染；各温段采用气幕分隔，可以 减少设备的腐蚀及机械的损耗，并充分回收利用了系统热量，也降低了燃料消耗。隧道窑的 内衬材料为锆英砖或刚玉砖。本发明技术方案的关键(1) 隧道窑的窑型设计多次试验中，通过观察隧道窑内的温升情况、温度分布情况和燃料消耗情况，对不同规 格窑型的热工性能进行比较、评估，发明人发现，当窑的内腔截面采用扁平且窄的结构，并 将加热室、燃烧室在结构上合并为一个整体时，窑内温升迅速、温度分布均匀、燃料消耗最 少，热效率高。基于此，本发明最终确定了隧道窑的外形、结构、尺寸等主要技术参数。(2) 隧道窑的内衬材料选择由于本技术中，隧道窑内处于高温、强腐蚀的恶劣工作状况，不能采用常规内衬材料， 经过对不同内衬材料的反复试验，确定采用锆英砖或刚玉砖作为隧道窑的内衬材料。锆英砖 或刚玉砖均具有高强度、高硬度、耐高温、耐腐蚀等诸多优良性能，能长期确保隧道窑内壁 的完整，从而能长期保证正常、连续的生产。(3) 燃料及其方式
本技术中，反应所需的主要热量由其自身供给，燃料仅用于产生启动热量，因此我们采 用了廉价的低品位烟煤或煤矸石作为燃料，从而充分利用现有廉价甚至废弃的低品位煤矿资 源，并大大降低了燃料成本；燃烧方式采用明焰方式，这能使窑内温度迅速上升，从而节约 燃料，同时减少了燃料产生的污染。
(4) 原料块组成及加工
通过理论计算和实际试验，确定了以廉价、量大的高岭土作为原料块保碳外壳材料(即 包裹剂)，以及原料块各成份的配比、原料细度、坯体机制压力等具体参数。
与现有技术相比，本发明采用隧道窑生产工业级磷酸，还原反应主要在隧道窑内进行， 隧道窑的内腔截面形状扁平且窄，这样有利于热空气平均分布，提高还原效率，隧道窑的加 热室与燃烧室在结构上为一个整体，有利于节省燃料，降低生产成本，隧道窑的各温段采用 气幕分隔，可以减少设备的腐蚀及机械的损耗，所产生的渣块可用于生产地砖、用作沥青路 面掺料，实现了废物的循环利用，符合当前节能、环保、循环利用的大趋势，具有广泛的推 广应用空间。
具体实施例方式
本发明优选实施例
(1) 原料处理取磷矿、硅石和无烟煤粉碎至200目，按P205: Si02: C = l: 4.71: 0.95 (重量)的比例将磷矿粉、硅石粉和无烟煤粉混合均匀，加入高岭土作为粘结剂，用量 为混合料干基的5%，制成料块，料块用浓度40%的高岭土浆料包膜后烘干；
(2) 隧道窑还原将料块送入隧道窑，加热至1365。C，发生还原反应得到P4蒸汽和C0
，随后P4蒸汽被氧化成P205， C0被氧化成C02，在隧道窑中，氧化反应所放出的热量供给还原
反应，提高热量利用率，当料块中的磷元素基本被释放出后，气体送入水化塔进行水化吸收
，加热2.5小时后把废料从窑中推出；
(3) 水化将来自隧道窑的气体送入水化塔进行水化吸收，将吸收液送入稀酸槽，再
通过酸泵进行循环处理，得到粗酸，粗酸首先经板框压滤机过滤，把由窑气带入酸中的粉尘 进行过滤，以滤渣形式排出，然后，经反应釜加脱色剂脱色后，再经管式过滤器过滤即得工
业级磷酸；
(4) 三废处理从隧道窑推出的渣块冷却后直接送到渣场，用于生产地砖或用作沥青
路面掺料，来自还原工段的废气通过洗涤器、碱液槽后，通过引风机排空，本方法中的水是 循环利用的，不对外排放。
权利要求
1.一种隧道窑生产工业级磷酸的方法，其特征在于该方法包括如下步骤(1)原料处理取磷矿、硅石和无烟煤粉碎至180～220目，按P2O5∶SiO2∶C＝0.5～1.5∶3.5～5.5∶0.8～1.8(重量)的比例将磷矿粉、硅石粉和无烟煤粉混合均匀，加入粘结剂后制成料块，料块用包裹剂包膜后烘干；(2)隧道窑还原将料块送入隧道窑，加热至1350～1380℃，加热2～3小时后，把废料从窑中推出；(3)水化将来自隧道窑的气体送入水化塔进行水化吸收，得粗酸，粗酸净化后制得工业级磷酸。
2、按照权利要求l所述隧道窑生产工业级磷酸的方法，其特征在于 所述粗酸净化为将粗酸经板框压滤机过滤、反应釜脱色后再经管式过滤器过滤即得工业级 磷酸。
3、按照权利要求l所述隧道窑生产工业级磷酸的方法，其特征在于 所述磷矿为中品位或低品位磷矿。
4、按照权利要求l所述隧道窑生产工业级磷酸的方法，其特征在于 所述粘结剂为高岭土，用量为混合料干基的4 6%。
5、按照权利要求l所述隧道窑生产工业级磷酸的方法，其特征在于 所述包裹剂为浓度35 45%的高岭土浆料。
6、按照权利要求1一5任一所述隧道窑生产工业级磷酸的方法，其特 征在于该方法包括如下步骤(1) 原料处理取磷矿、硅石和无烟煤粉碎至200目，按P205: Si02: C = l: 4.71: 0.95 (重量)的比例将磷矿粉、硅石粉和无烟煤粉混合均匀，加入高岭土作为粘结剂，用量 为混合料干基的5%，制成料块，料块用浓度40%的高岭土浆料包膜后烘干；(2) 隧道窑还原将料块送入隧道窑，加热至1365。C，加热2. 5小时后，把废料从窑中推出；(3)水化将来自隧道窑的气体送入水化塔进行水化吸收，得粗酸，将粗酸经板框压 滤机过滤、反应釜脱色后再经管式过滤器过滤即得工业级磷酸。
7、按照权利要求6所述隧道窑生产工业级磷酸的方法，其特征在于所述隧道窑的内腔截面形状扁平并且狭窄，加热室和燃烧室是一个整体，各温段采用气幕分 隔。
8、按照权利要求7所述隧道窑生产工业级磷酸的方法，其特征在于所述隧道窑的内衬材料为锆英砖或刚玉砖。
全文摘要
本发明公开了一种隧道窑生产工业级磷酸的方法，该方法包括如下步骤取磷矿、硅石和无烟煤粉碎，按比例将磷矿粉、硅石粉和无烟煤粉混合均匀，加入粘结剂后制成料块，料块用包裹剂包膜后烘干；隧道窑还原将料块送入隧道窑，加热，料块中的磷元素基本被释放出后，把废料从窑中推出；水化将来自隧道窑的气体送入水化塔进行水化吸收，得粗酸，粗酸净化后制得工业级磷酸，本发明采用隧道窑生产工业级磷酸，还原反应主要在隧道窑内进行，提高了还原效率，节省燃料，降低生产成本，可以减少设备的腐蚀及机械的损耗，符合当前节能、环保、循环利用的大趋势，具有广泛的推广应用空间。
文档编号C01B25/18GK101337663SQ20081030427
公开日2009年1月7日 申请日期2008年8月28日 优先权日2008年8月28日
发明者宋炼成, 健 郑 申请人:贵阳京正科技管理有限公司