[發明專利]一種基于電爐的黃磷或磷酸的生產方法及原料

有效

• 申請號: 201410738992.8
• 申請日: 2014-12-08
• 公開（公告）號: CN104445113A
• 公開（公告）日: 2015-03-25
• 發明（設計）人: 時朝友
• 申請（專利權）人: 四川有峰環保科技有限公司
• 主分類號: C01B25/01
• 分類號: C01B25/01
• 代理公司: 成都行之專利代理事務所(普通合伙) 51220
• 代理人: 謝敏

技術領域

本發明涉及化工領域，具體地，涉及一種生產黃磷或磷酸的原料以及基于電爐的黃磷或磷酸生產方法。

背景技術

電爐法生產黃磷的方法是將，磷礦石、硅石、焦炭原料，分別制成30mm左右大小的塊狀物，按比例拌勻后投入電爐中，讓磷礦石、硅石、焦炭原料，在電爐內加溫，在高溫缺氧和一氧化碳還原氣氛存在的條件下熔化為液態，在液態中磷酸鈣分子與硅分子化合反應，生成硅酸鈣（液態），質換出單質磷（或叫蒸發出單質磷），單質磷在高溫下形單質磷氣體（P4氣體）和一氧化碳氣體、二氧化碳氣體、雜質粉塵。單質磷氣體（P4氣體）和一氧化碳氣體、二氧化碳氣體、雜質粉塵，受負壓吸引進入噴淋器進行噴淋冷卻和清洗除去雜質粉塵，除去雜質粉塵后的單質磷氣體（P4氣體）和一氧化碳氣體、二氧化碳氣體、進入制磷槽中得到黃磷產品，三相電爐的操作電壓為220～350V。在電爐內各電極間產生電弧，使爐內溫度維持在1350～1450℃。生產過程中，電爐以原料電阻和電極電弧的形式將電能轉換成熱能，使爐料熔融，因此電爐為主要耗能設備。怎樣降低電爐的能耗是解決電爐法生產黃磷或磷酸的耗能問題的重要部分。

發明內容

本發明針對現有電爐法生產黃磷與磷酸的生產方法的不足之處，提供一種生產黃磷或磷酸的原料以及基于電爐生產黃磷或磷酸的降低耗能的生產方法，該原料是將磷礦石、紅砂巖、無煙煤、助熔催化劑，按比例混合后，磨細、混勻，以降低原料的化合溫度、縮短原料的化合反應時間，能提高后續生產過程中的黃磷或磷酸產量、降低生產成本，采用該原料投入到基于電爐的黃磷或磷酸的生產系統中，能夠降低原料化合反應需要的熱能，即降低電爐內的反應溫度。

本發明解決上述問題所采用的技術方案是：

一種生產黃磷或磷酸的原料，將適當重量的磷礦石、紅砂巖、無煙煤、助熔催化劑混合后用制粉設備加工成粉狀混合物，再將粉狀混合物加入適量的含固化劑的水拌勻后壓制成的扁橢圓固體物或圓球型固體物。

進一步，以重量計，所述磷礦石為56-68份、紅砂巖為14-26份、無煙煤為10-15份、助熔催化劑為1-6份。

固化劑為質量分數為85%的磷酸，固化劑的量為磷礦石、紅砂巖、無煙煤、助熔催化劑總量的1-6%。固化劑的選擇，實際上也是有選擇的，不能引入新的雜質，而很多現有技術都采用的是氫氧化鈉或者腐殖酸，這些粘接劑能夠帶來很多無法除去的微量元素混合在黃磷中，造成黃磷品質低下。

所述助熔催化劑的重量組份為：三氧化二鐵0.5-3份，三氧化二鋁0.5-3份，氧化鎂0.3-2份，氯化鈉1-3份。

所述扁橢圓固體物大小為20mm×10mm×5mm－80mm×60mm×40mm。扁橢圓固體物在爐內砌合力強，不易發生噴火事故。

所述圓球型固體物直徑大小為20mm－70mm。

所述粉狀混合物的細度為0.01mm-0.5mm。

傳統方法是把磷礦石、硅石、焦炭原料，按比例分別制成30mm左右大小的塊狀物，把塊狀物混合拌勻進入電爐，加溫熔化成液態，讓高溫液態中的磷酸鈣中的鈣分子與硅分子化合反應，生成硅酸鈣分子（液態），質換出單質磷（或叫蒸發出），單質磷在高溫下形單質磷氣體（P4氣體），單質磷氣體（P4氣體）經過制磷系統得到黃磷產品。這種塊狀物加溫熔化成液態化合反應的生產方法（分子間化合距離太遠，化合反應慢），導致了黃磷生產的電耗增加。

而本發明將適當比例的三種原料加入適當比例的助熔催化劑和適當的固化劑混磨成為粉狀物，能夠降低原料在電爐中反應需要的溫度，讓原料中的分子在零距離或很小距離的情況下，快速化合反應，縮短化合反應時間，使傳統反應溫度從1350～1450℃降低到1230-1260℃，提高生產效率的同時還減少了磷元素的灼燒量，提高了磷元素的收率。

用前述原料基于電爐生產黃磷或磷酸的方法，將扁橢圓固體物或圓球固體物投入到豎式固化倉中加熱除去原料結晶水與有機物雜質后，加溫到1230-1260℃得單質磷氣體，將單質磷氣體進入增設的保溫擴散式旋風除塵器除塵后，繼續投放入黃磷或磷酸生產系統即可得黃磷或磷酸。

將扁橢圓固體物或圓球固體物加熱到除去原料結晶水與有機物雜質的溫度為480℃。

本發明突破了傳統的電爐法生產黃磷與磷酸的生產方法，改變了磷酸鈣中的鈣分子與硅分子化合反應方式，使磷酸鈣中的鈣分子與硅分子在達到化合反應溫度時，不需要任何攪動動能，在零距離或很小很小距離的狀態下速迅完成化合反應。

綜上，本發明的有益效果是：