磷礦熱法處理工藝,包括電爐法制磷、高爐法制磷、窯法磷酸及熔融還原法煉磷,闡述4種方法的基本原理以及其在原料、工藝、產(chǎn)品等方面的優(yōu)缺點,并展望磷礦熱法處理工藝的發(fā)展趨勢。 

【文章來源】：磷肥與復肥. 2020,35(11)

【文章頁數(shù)】：3 頁

【部分圖文】：

電爐法制磷工藝流程

高爐法制磷是將磷礦石、硅石、過量焦炭或無煙煤按一定比例及順序送入高爐，在高爐內(nèi)焦炭或無煙煤首先與熱空氣發(fā)生氧化反應以提供熱源，過量的焦炭或無煙煤再與熔融態(tài)的磷礦石在高溫下反應生成單質(zhì)磷蒸氣（反應方程見式（1）），磷蒸氣與其他爐氣一并從高爐頂部逸出，依次經(jīng)過除塵設備和冷凝精制裝置后獲得成品磷[7]。工藝流程如圖2所示。高爐法制磷不消耗電能，但對磷礦石的品位與粒度要求較高，由于要保證氣相順利逸出，塊狀磷礦與焦炭堆密度較小，從而降低了還原速率并提高了還原溫度。另外，過量焦炭或無煙煤以及大量空氣進入爐體降低了爐氣中磷含量并增加了爐氣中塵含量。與電爐法相比，高爐法的單位能耗（以標準煤計）更低，但電爐法的熱能利用率更高[8]。

窯法磷酸是將磷礦、硅石、焦炭按一定比例混合均勻造球，干燥后送入窯內(nèi)煅燒，窯內(nèi)溫度一般控制在1 400℃～1 500℃，磷礦中的磷以磷蒸氣的形式揮發(fā)出來，同時向窯中部通入空氣將單質(zhì)磷氧化成五氧化二磷（氧化反應熱可作為磷礦還原反應的熱源），最后經(jīng)水合生成磷酸[9]，工藝流程如圖3所示。反應方程式如下：相對于傳統(tǒng)濕法磷酸和熱法磷酸而言，窯法磷酸具有以下顯著優(yōu)點[10]:(1)原料磷礦品位范圍廣，可利用低品位的硅質(zhì)磷礦；(2)能耗和成本更低，由于還原反應與氧化反應在一個反應器內(nèi)完成[11]，氧化反應放出的熱量通過熱輻射作為還原反應的熱源，充分利用了熱量，降低了能耗；(3)生產(chǎn)工藝更加環(huán)保。眾所周知，濕法磷酸生產(chǎn)會副產(chǎn)磷石膏廢渣，由于處理技術和經(jīng)濟效益的限制，磷石膏廢渣大部分以堆存的方式處理，對水體及周邊環(huán)境造成影響；而熱法磷酸的副產(chǎn)物黃磷渣及無組織排放的廢氣也會對環(huán)境造成嚴重污染。窯法磷酸的副產(chǎn)物為經(jīng)高溫燒結的粒狀廢渣，可用于輕質(zhì)混凝土或混凝土砌塊和墻板的復合填料，且渣中的磷、氟類雜質(zhì)均以穩(wěn)定礦物狀態(tài)存在，不會因被雨水溶出而對周邊環(huán)境造成污染。

【參考文獻】：
期刊論文
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[7]回轉窯窯法磷酸工藝開發(fā)的進展[J]. 李燕鳳,白錫柱,孫國超.  磷肥與復肥. 2011(02)
[8]我國窯法磷酸兩條技術路線評估與探討[J]. 寧培棟,殷憲國.  磷肥與復肥. 2006(01)
[9]一段熔融還原法制取磷酸[J]. 王仁遠,于憲溥,郭占成,楊學民,王大光.  化工冶金. 1997(04)
[10]回轉窯法磷酸制備新工藝的研究現(xiàn)狀和前景[J]. 薛生暉.  礦冶工程. 1995(04)

碩士論文
[1]熔融法還原中低品位磷礦的工藝及動力學研究[D]. 李茜.武漢工程大學 2013
[2]高爐法制備磷酸的工藝研究和開發(fā)[D]. 王典.鄭州大學 2011



本文編號：3589931