磷矿热法处理工艺分析及展望

发布时间：2022-01-15 04:48

　　磷矿热法处理工艺,包括电炉法制磷、高炉法制磷、窑法磷酸及熔融还原法炼磷,阐述4种方法的基本原理以及其在原料、工艺、产品等方面的优缺点,并展望磷矿热法处理工艺的发展趋势。 

【文章来源】：磷肥与复肥. 2020,35(11)

【文章页数】：3 页

【部分图文】：

电炉法制磷工艺流程

高炉法制磷是将磷矿石、硅石、过量焦炭或无烟煤按一定比例及顺序送入高炉，在高炉内焦炭或无烟煤首先与热空气发生氧化反应以提供热源，过量的焦炭或无烟煤再与熔融态的磷矿石在高温下反应生成单质磷蒸气（反应方程见式（1）），磷蒸气与其他炉气一并从高炉顶部逸出，依次经过除尘设备和冷凝精制装置后获得成品磷[7]。工艺流程如图2所示。高炉法制磷不消耗电能，但对磷矿石的品位与粒度要求较高，由于要保证气相顺利逸出，块状磷矿与焦炭堆密度较小，从而降低了还原速率并提高了还原温度。另外，过量焦炭或无烟煤以及大量空气进入炉体降低了炉气中磷含量并增加了炉气中尘含量。与电炉法相比，高炉法的单位能耗（以标准煤计）更低，但电炉法的热能利用率更高[8]。

窑法磷酸是将磷矿、硅石、焦炭按一定比例混合均匀造球，干燥后送入窑内煅烧，窑内温度一般控制在1 400℃～1 500℃，磷矿中的磷以磷蒸气的形式挥发出来，同时向窑中部通入空气将单质磷氧化成五氧化二磷（氧化反应热可作为磷矿还原反应的热源），最后经水合生成磷酸[9]，工艺流程如图3所示。反应方程式如下：相对于传统湿法磷酸和热法磷酸而言，窑法磷酸具有以下显著优点[10]:(1)原料磷矿品位范围广，可利用低品位的硅质磷矿；(2)能耗和成本更低，由于还原反应与氧化反应在一个反应器内完成[11]，氧化反应放出的热量通过热辐射作为还原反应的热源，充分利用了热量，降低了能耗；(3)生产工艺更加环保。众所周知，湿法磷酸生产会副产磷石膏废渣，由于处理技术和经济效益的限制，磷石膏废渣大部分以堆存的方式处理，对水体及周边环境造成影响；而热法磷酸的副产物黄磷渣及无组织排放的废气也会对环境造成严重污染。窑法磷酸的副产物为经高温烧结的粒状废渣，可用于轻质混凝土或混凝土砌块和墙板的复合填料，且渣中的磷、氟类杂质均以稳定矿物状态存在，不会因被雨水溶出而对周边环境造成污染。

【参考文献】：
期刊论文
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[2]磷矿粉制备球团研究进展[J]. 吴玉元,何东升,谢志豪,胡洋,景绍慧.  化工矿物与加工. 2018(09)
[3]黄磷生产的节能途径与措施[J]. 李枫.  云南化工. 2018(03)
[4]高炉法生产黄磷技术前景分析[J]. 胡绵超.  磷肥与复肥. 2017(11)
[5]磷酸生产工艺分析及展望[J]. 郝成龙.  南方农机. 2017(04)
[6]窑法磷酸工艺研究现状及展望[J]. 李茜,田昊一,康明雄,胡彪,吴元欣.  化工矿物与加工. 2012(06)
[7]回转窑窑法磷酸工艺开发的进展[J]. 李燕凤,白锡柱,孙国超.  磷肥与复肥. 2011(02)
[8]我国窑法磷酸两条技术路线评估与探讨[J]. 宁培栋,殷宪国.  磷肥与复肥. 2006(01)
[9]一段熔融还原法制取磷酸[J]. 王仁远,于宪溥,郭占成,杨学民,王大光.  化工冶金. 1997(04)
[10]回转窑法磷酸制备新工艺的研究现状和前景[J]. 薛生晖.  矿冶工程. 1995(04)

硕士论文
[1]熔融法还原中低品位磷矿的工艺及动力学研究[D]. 李茜.武汉工程大学 2013
[2]高炉法制备磷酸的工艺研究和开发[D]. 王典.郑州大学 2011



本文编号：3589931