[發(fā)明專利]用于從窯法磷酸工藝水化吸磷后的煙氣中回收氟的設(shè)備及工藝

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310218491.2
• 申請(qǐng)日: 2013-06-04
• 公開（公告）號(hào): CN104211031B
• 公開（公告）日: 2017-02-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 侯擁和;魏世發(fā);魏琛娟
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 四川玖長(zhǎng)科技有限公司
• 主分類號(hào): C01B25/18
• 分類號(hào): C01B25/18;C01B33/10
• 代理公司: 湖南兆弘專利事務(wù)所(普通合伙)43008
• 代理人: 楊斌

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種從煙氣中回收含氟物質(zhì)的設(shè)備及工藝方法，尤其涉及一種從窯法磷酸工藝（KPA）的水化吸磷后的煙氣中回收氟的設(shè)備及工藝。

背景技術(shù)

目前世界上工業(yè)生產(chǎn)磷酸的方法主要有兩種。（1）濕法制磷酸：即利用硫酸分解磷礦石得到稀磷酸和以CaSO₄·nH₂O為主體的固體廢渣（簡(jiǎn)稱磷石膏），將稀磷酸濃縮得到含磷酸54%左右的濕法磷酸。這種工藝的主要缺點(diǎn)：一是要耗用大量的硫酸；二是廢渣磷石膏無法得到有效的利用，其中夾帶的硫酸、磷酸和可溶性氟化物均溶于水，自然堆放后被雨水沖刷，容易對(duì)環(huán)境造成嚴(yán)重污染；三是產(chǎn)品磷酸的雜質(zhì)含量較高，一般只用于生產(chǎn)肥料；四是為保證產(chǎn)品的經(jīng)濟(jì)性，必須使用高品位磷礦。（2）熱法制磷酸：即首先將將磷礦石、硅石、碳質(zhì)固體還原劑置于一臺(tái)礦熱電爐中，用電短路形成電弧的能量，將爐內(nèi)溫度加熱到1300℃以上，將磷礦石中的磷以P₄形式還原出來，同時(shí)碳質(zhì)固體還原劑被轉(zhuǎn)化為CO，將排出礦熱爐的P₄和CO為主的氣體用水洗滌降溫，P₄被冷卻成固體與氣相分離，得到產(chǎn)品黃磷，含CO的廢氣在煙囪出口點(diǎn)火燃燒后排入大氣；將得到的P₄加熱到80℃左右，使其變?yōu)橐合啵瑢⑵湓谒信c通入的空氣發(fā)生氧化燃燒反應(yīng)，得到磷酸酐P₂O₅，再用水吸收得到磷酸。熱法制磷酸的主要缺點(diǎn)：一是要耗費(fèi)大量的電能；二是排出礦熱爐后分離了P₄的氣體還夾帶有大量的氟化物（以SiF₄和HF存在）和少量未沉淀的氣體P₄，這將對(duì)大氣環(huán)境造成嚴(yán)重污染；三是含大量CO的氣體直接燃燒排空，能源浪費(fèi)很大；四是為了保證生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)性，同樣需要使用高品位磷礦石。

為了克服電能緊張、硫鐵礦資源不足和高品位磷礦石逐年減少對(duì)磷酸生產(chǎn)的影響，八十年代初美國Occidental??Research?Corporation（ORC）提出采用KPA法，即用回轉(zhuǎn)窯生產(chǎn)磷酸的方法（簡(jiǎn)稱窯法磷酸工藝）（參見Frederic?Ledar?and?Won?C.Park等，New?Process?for?Technical-Grade?Phosphoric?Acid，Ind.Eng.Chem.Process?Des.Dev1985，24，688-697），并進(jìn)行了?0.84m（內(nèi)）×9.14m回轉(zhuǎn)窯中試裝置的中間試驗(yàn)（參見US4389384號(hào)美國專利文獻(xiàn)）。該方法是將磷礦石、硅石和碳質(zhì)還原劑（焦粉或煤粉）細(xì)磨到50%～85%－325目，配加1%的膨潤(rùn)土造球，經(jīng)鏈?zhǔn)礁稍餀C(jī)干燥預(yù)熱后送入窯頭燃燒天然氣的回轉(zhuǎn)窯中，球團(tuán)在窯內(nèi)還原，控制最高固體溫度為1400℃～1500℃，調(diào)整球團(tuán)CaO/SiO₂摩爾比為0.26～0.55，使球團(tuán)熔點(diǎn)高于球團(tuán)中磷礦石的碳熱還原溫度，磷以磷蒸氣的形式從球團(tuán)中還原揮發(fā)出來，然后在窯的中部空間被通入的空氣氧化成五氧化二磷，氧化放出來的熱反過來又供給還原反應(yīng)，最后將含有五氧化二磷的窯氣水化吸收即制得磷酸。

上述的窯法磷酸工藝思路顯示了一種良好的工業(yè)應(yīng)用前景，因其原理是利用磷礦的碳熱還原形成P₄氣體，將磷礦石中的磷轉(zhuǎn)移到回轉(zhuǎn)窯的氣相當(dāng)中，并利用氣固分離原理使磷與料球中的其余固體物質(zhì)很好的進(jìn)行分離，轉(zhuǎn)移到回轉(zhuǎn)窯氣相中的P₄氣體可與回轉(zhuǎn)窯氣相中的氧發(fā)生氧化放熱反應(yīng)生成P₂O₅，放出的熱則供給料球中磷礦石的碳熱還原（吸熱反應(yīng)），最后將出回轉(zhuǎn)窯的含P₂O₅的窯氣水化吸收，可獲得潔凈度遠(yuǎn)高于濕法磷酸的工業(yè)磷酸。由于回轉(zhuǎn)窯維持磷礦碳熱還原溫度使用的是初級(jí)能源，同時(shí)磷礦碳熱還原產(chǎn)生的可燃物質(zhì)P₄與CO在回轉(zhuǎn)窯內(nèi)部即可進(jìn)行燃燒放熱反應(yīng)，補(bǔ)充提供給維持回轉(zhuǎn)窯磷礦碳熱還原溫度所需能量，這與傳統(tǒng)的熱法制磷酸工藝相比，其能耗得到大幅度降低。

然而，我們的研究表明，上述的窯法磷酸工藝在規(guī)模化的工業(yè)應(yīng)用及實(shí)踐中很難實(shí)現(xiàn)，其主要缺陷在于：