[發(fā)明專利]黃磷生產(chǎn)用原料磷礦的制備方法

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410770216.6
• 申請(qǐng)日: 2014-12-15
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN104445115A
• 公開(kāi)（公告）日: 2015-03-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 羅云;鄧敏;孫永貴;劉鵬程;李軍;董和平;王萬(wàn)萍
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 宜賓天原集團(tuán)股份有限公司
• 主分類號(hào): C01B25/027
• 分類號(hào): C01B25/027
• 代理公司: 泰和泰律師事務(wù)所 51219
• 代理人: 溫黎娟

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種磷礦石的制備方法，具體涉及一種利用磷礦粉制備黃磷生產(chǎn)用磷礦的燒結(jié)方法，屬于磷化工技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

黃磷是磷化工的基礎(chǔ)原料，其生產(chǎn)工藝較為簡(jiǎn)單，是將磷礦石、硅石和焦炭按一定比例和粒度放入電爐里，在1300℃的高溫下發(fā)生分解、還原反應(yīng)，磷蒸汽與爐塵一起被冷卻、漂洗后得到產(chǎn)品，高溫爐渣則直接從電爐中排出。生產(chǎn)原理是磷礦石在高溫下，被碳還原生成元素磷，經(jīng)收集后得到產(chǎn)品P₄。

磷礦石是黃磷生產(chǎn)的主要原料，礦石質(zhì)量的好壞直接影響到電爐的操作和工藝指標(biāo)，即影響到黃磷的產(chǎn)量、質(zhì)量、能耗、成本和經(jīng)濟(jì)效益。

磷礦石組分除了P₂O₅組份外，還有CaO、SiO₂、Fe₂O₃、Al₂O₃、CO₂、F等組分。SiO₂是參與磷礦還原反應(yīng)的有用成分之一，在爐料中控制爐渣的酸度指標(biāo)SiO₂/CaO（質(zhì)量比）在0.75～0.85范圍內(nèi)，可以使?fàn)t料有較低的熔融溫度，促使反應(yīng)向生成磷的方向進(jìn)行，在配料時(shí)通常需要添加硅石以補(bǔ)充中SiO₂含量的不足；碳酸鹽是黃磷生產(chǎn)中的有害因素，大量碳酸鹽的存在會(huì)導(dǎo)致?tīng)t內(nèi)溫度下降，同時(shí)，碳酸鹽分解后放出的CO₂與反應(yīng)區(qū)升華出的磷蒸汽作用生成磷的低價(jià)氧化物，如P₃O₄，P₂O₃等帶來(lái)磷的損失，降低了磷的回收率，碳酸鹽的分解和CO₂的還原，還要消耗能量，磷礦石中CO₂含量每增加1%，如果全部還原成CO，每噸黃磷將增加電耗200kwh，多耗焦炭29kg。

生產(chǎn)黃磷對(duì)爐料除化學(xué)成分有要求外，還有一定粒度要求，爐料粒度的大小會(huì)直接影響電爐內(nèi)反應(yīng)的正常進(jìn)行。爐料粒度符合工藝要求是保證爐氣能均勻排出電爐的重要條件，而且還能獲得正常爐氣溫度和含塵量，提高黃磷質(zhì)量，減少泥磷出量。生產(chǎn)實(shí)踐表明，功率大小不同的黃磷電爐，對(duì)爐料粒度也有不同的要求。例如，黃磷電爐功率在2000-5000KVA時(shí)，磷礦石的粒度應(yīng)控制在4—25mm，硅石粒度應(yīng)該與磷礦石的粒度一致，焦炭的粒度應(yīng)控制在3-15mm，所有入爐原料都不應(yīng)含有3mm以下的細(xì)粉。

目前大多數(shù)的黃磷生產(chǎn)企業(yè)為了降低黃磷的生產(chǎn)成本，磷礦原料以礦山開(kāi)采的天然塊礦為主，天然塊礦品位高，P₂O₅含量在28%以上，能直接用于黃磷生產(chǎn)，但天然塊礦中二氧化碳含量高，導(dǎo)致在黃磷生產(chǎn)過(guò)程中大量電能用于二氧化碳的分解，增加了黃磷生產(chǎn)的電耗和成本。同時(shí)在磷礦開(kāi)采過(guò)程中所產(chǎn)生的粉礦量約占開(kāi)采量的50%，由于粉礦品位較低（P₂O₅含量低），細(xì)度小于3mm的細(xì)粉都不能入爐生產(chǎn)黃磷，因此造成了磷礦石粉礦的大量浪費(fèi)。隨著磷礦資源的日益枯竭、貧化，仍舊使用天然塊礦來(lái)生產(chǎn)黃磷不僅成本越來(lái)越高，也不太現(xiàn)實(shí)，因此對(duì)黃磷生產(chǎn)用磷礦原料進(jìn)行處理勢(shì)在必行。

黃磷生產(chǎn)對(duì)原料礦石有品位要求和粒度要求，因此采用磷礦石粉礦造塊用做黃磷生產(chǎn)用的礦石原料是最好的選擇。因?yàn)樵诘V山開(kāi)采過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生約占開(kāi)采量50%的磷粉礦，同時(shí)在運(yùn)輸干燥過(guò)程中也會(huì)產(chǎn)生礦粉，該粉礦都沒(méi)有得到有效利用，造成了資源的大量浪費(fèi)。

目前對(duì)于粉礦造塊存在兩種工藝技術(shù)，一種是球團(tuán)法，一種是瘤結(jié)法。瘤結(jié)法是將碎屑磷礦在回轉(zhuǎn)窯中于1200～1400℃高溫下煅燒，使得礦石粒子相互粘聚成為球體，同時(shí)礦石中的有機(jī)物、二氧化碳和10%～30%的氟在煅燒過(guò)程中被排出，經(jīng)冷卻、破碎、篩分后得到合格粒徑的瘤結(jié)料，篩下的細(xì)料返回系統(tǒng)中重新煅燒。該方法使物料在回轉(zhuǎn)窯內(nèi)結(jié)圈和結(jié)窯皮時(shí)很難處理，且勞動(dòng)條件差，熱利用率低，燃料消耗大，電爐尾氣只能滿足需要量的一半左右，因此處理費(fèi)用較高，該方法使用黏土作為粘接劑使磷礦品位下降，同時(shí)導(dǎo)致黃磷生產(chǎn)時(shí)爐渣量增加。60年代新建設(shè)裝置基本上不采用該工藝。