[發明專利]豎窯與豎窯法制磷酸的工藝

無效

• 申請號: 200910059395.1
• 申請日: 2009-05-25
• 公開（公告）號: CN101556108A
• 公開（公告）日: 2009-10-14
• 發明（設計）人: 呂莉;吳潘;李春;梁斌
• 申請（專利權）人: 四川大學
• 主分類號: F27B1/02
• 分類號: F27B1/02;F27B1/08;F27B1/10;F27B1/22;C01B25/18
• 代理公司: 成都科海專利事務有限責任公司
• 代理人: 黃幼陵;馬新民

技術領域

本發明屬于窯法磷酸領域，涉及生產磷酸的窯爐及窯法制磷酸的工藝。

背景技術

窯法制磷酸可以利用中低品位磷礦石制取高質量磷酸，符合我國磷礦資源的特點，同時可降低磷酸生產對硫和電力的依賴。

窯法磷酸工藝的難點在于如何在同一窯爐內把氧化區和還原區有效地隔離開。要解決這個問題，窯爐的結構十分重要。現有窯法制磷酸工藝使用的窯爐主要有回轉窯、隧道窯、錕道窯和環底窯，實踐表明，它們均未把氧化區和還原區有效地隔離開，且存在以下不足之處：回轉窯未考慮氧化還原區域的分隔，物料中的還原碳容易被氧化而出現早燃現象，因此碳用量大，同時影響磷的還原；此外，回轉窯窯內結圈現象嚴重，影響窯的正常運轉而難以實現工業化生產。隧道窯雖然避免了物料在窯內的翻滾破碎和結圈等問題，但由于原料需制作成較大的磚坯，因而還原反應時間長，提高還原率較難，再者，體積龐大，機械化程度低，生產過程復雜，難以實現大型工業化生產。錕道窯實際上是隧道窯的一種改進，相對于隧道窯雖然磷礦的反應時間縮短，自動化程度提高，但仍然存在體積龐大、生產過程復雜的問題。環底窯結構復雜，高溫下容易堵塞。

專利號為ZL200720105034.2的專利提供了一種精餾復式立窯，該立窯由上下兩部分組成。上部為氧化燃燒室，下部為還原室，氧化燃燒室內部設有一個或多個料坯預熱室；或者氧化燃燒室置于窯的下部，氧化燃燒室內部是還原室。此種結構的立窯不僅結構較為復雜，而且傳熱效果差，熱利用率低，還原室出口容易堵塞。上述專利的發明人還發明了一種專利號為ZL200720105028.7的組合精餾復式立窯，該立窯與ZL200720105034.2專利的差異主要是料坯預熱室、還原室、氧化燃燒室均集中在窯的上部，窯的下部為冷卻出渣段，此種結構的立窯雖然從理論上講可提高傳熱效果，但使立窯結構更加復雜，且更容易導致窯內物料的堵塞，難以適應工業生產的需要。

發明內容

本發明的目的是提供一種窯法制磷酸的新型窯爐，此種窯爐不僅將氧化區和還原區有效地相隔離，而且結構簡單，物料通路流暢，有利于原料在還原區吸熱，提高熱效率。本發明的再一目的是提供一種使用上述新型窯爐制磷酸的工藝，以適應工業生產的需要。

本發明所提供的生產磷酸的新型窯爐為豎窯，窯體不旋轉，成型原料由上至下運行，窯氣與型料逆向運行。

本發明所述豎窯包括窯體、換熱管、導氣管和導料板；窯體自上而下依次分為氧化段、加料段、還原段和儲渣段(所述各功能段之間不設置隔板)，氧化段頂部設置有窯氣出口，加料段設置有原料進口和空氣進口，還原段底部設置有燃料進口(可通入煤氣等燃料對還原段進行加熱，補充磷礦還原反應所需的熱量)，儲渣段底部設置有出渣口；換熱管位于窯體的氧化段內，通過連接件與窯體內壁固連，其進氣端位于窯體之外；導料板為多個(具體數量由原料在還原段的反應停留時間決定)，各導料板的板面上分布有多個導氣孔并設置有導氣管過孔，導料板安裝在窯體的還原段內，其安裝方式為：各導料板均向下傾斜安裝，相鄰兩導料板向下傾斜的方向相反，相鄰兩導料板中位于上層的導料板與窯體內壁之間保留有過料通道，各導料板的側面分別與所處位置的窯體內壁無縫隙固連；導氣管上端與換熱管的出氣端連接，其下端穿過窯體的加料段和位于還原段中的各導料板上的導氣管過孔進入窯體的儲渣段。

上述豎窯中，換熱管優選蛇形盤管或螺旋形盤管；導氣管優選直管，也可是螺旋形盤管。

本發明所述豎窯法制磷酸的工藝，使用上述結構的豎窯，工藝流程如下：

(1)含磷礦粉體的成型原料被送入豎窯窯體的還原段，還原段溫度根據磷礦類型決定，控制在1100-1300℃。在還原段中，含磷礦粉體的成型原料沿導料板向下移動，在移動過程中磷礦發生還原反應，所生成的氣態磷和CO氣體隨導氣管排出的氣流向上流動進入窯體的氧化段，反應后的料渣繼續沿導料板向下移動進入窯體的儲渣段經出渣口排出；

(2)在氧化段中，氣態磷和CO與含氧空氣混合并發生氧化反應，所生成的P₂O₅和CO₂氣體經窯氣出口抽出，被凈化除塵后送入磷吸收設備；

(3)在磷吸收設備中，P₂O₅被水吸收生成磷酸，磷吸收設備排出的氣體經除霧后送入豎窯窯體氧化段內的換熱管吸收氧化反應放出的熱量，吸熱后的氣體由導氣管導至窯體的還原段作為磷礦還原反應的熱源。