[发明专利]隧道窑生产工业级磷酸的方法

说明书

技术领域

本发明涉及工业级磷酸的制备，特别是涉及一种隧道窑生产工业级磷酸的方法。

背景技术

磷酸的工业化生产方法主要有湿法、热法及新出现的窑法。湿法主要是用硫酸分解磷矿石制取磷酸，该方法需要大量优质磷矿石和硫酸，同时还产生大量磷石膏废渣。热法主要是用电炉法生产黄磷，然后燃烧，吸收五氧化二磷制取磷酸，该方法需要中高品位的磷矿以及大量的电能。目前，窑法制取磷酸的技术主要分回转窑、隧道窑两大类，但都尚处于研究之中，还没有真正成熟并投入工业化生产。

隧道窑因类似山洞的隧道而得名，广泛应用于陶瓷、耐火材料、建材、粉末冶金等行业，其主要优点是燃料消耗低、热效率高、自动化程度高、劳动条件好等；主要缺点是基建投资大、热工制度不易经常调整、钢材用量较大、附属设备较多，故多用于产量大、品种较单一的产品。隧道窑有多种分类方法，可按烧成温度高低、烧成品种、热源、燃烧方式、窑内运输设备、通道数等来分类。隧道窑属于逆流操作的热工设备，即窑车上的坯体用推车机在窑内与气流反向做连续或间隙移动，并沿窑车前进方向依次完成预热、烧成、冷却过程。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种隧道窑生产工业级磷酸的方法，以提高磷矿的还原效率，节省燃料，减少设备的腐蚀及机械损耗，降低生产成本。

为了解决上述技术问题，本发明采用如下的技术方案：

本发明隧道窑生产工业级磷酸的方法包括如下步骤：

(1)原料处理：取磷矿、硅石和无烟煤粉碎至180～220目，按P₂O₅∶SiO₂∶C＝0.5～1.5∶3.5～5.5∶0.8～1.8(重量)的比例将磷矿粉、硅石粉和无烟煤粉混合均匀，加入粘结剂后制成料块，料块用包裹剂包膜后烘干；

(2)隧道窑还原：将料块送入隧道窑，加热至1350～1380℃，加热2～3小时后，把废料从窑中推出；

(3)水化：将来自隧道窑的气体送入水化塔进行水化吸收，得粗酸，粗酸净化后制得工业级磷酸。

上述粗酸净化的具体操作为：将粗酸经板框压滤机过滤、反应釜脱色后再经管式过滤器过滤即得工业级磷酸。

采用前述方法生产工业级磷酸的磷矿可以扩大至中品位或低品位磷矿。

前述隧道窑生产工业级磷酸的方法，所述粘结剂为高岭土，用量为混合料干基的4～6％。

前述隧道窑生产工业级磷酸的方法，所述包裹剂为浓度35～45％的高岭土浆料。

优选的，隧道窑生产工业级磷酸采用如下方法：

(1)原料处理：取磷矿、硅石和无烟煤粉碎至200目，按P₂O₅∶SiO₂∶C＝1∶4.71∶0.95(重量)的比例将磷矿粉、硅石粉和无烟煤粉混合均匀，加入高岭土作为粘结剂，用量为混合料干基的5％，制成料块，料块用浓度40％的高岭土浆料包膜后烘干；

(2)隧道窑还原：将料块送入隧道窑，加热至1365℃，加热2.5小时后，把废料从窑中推出；

(3)水化：将来自隧道窑的气体送入水化塔进行水化吸收，得粗酸，将粗酸经板框压滤机过滤、反应釜脱色后再经管式过滤器过滤即得工业级磷酸。

前述隧道窑生产工业级磷酸的方法中，所述隧道窑的内腔截面形状扁平并且狭窄，窑内温升迅速、温度分布均匀、燃料消耗少，热效率高；加热室和燃烧室是一个整体，这能使窑内温度迅速上升，从而节约燃料，同时减少了燃料产生的污染；各温段采用气幕分隔，可以减少设备的腐蚀及机械的损耗，并充分回收利用了系统热量，也降低了燃料消耗。隧道窑的内衬材料为锆英砖或刚玉砖。

本发明技术方案的关键：

(1)隧道窑的窑型设计

多次试验中，通过观察隧道窑内的温升情况、温度分布情况和燃料消耗情况，对不同规格窑型的热工性能进行比较、评估，发明人发现，当窑的内腔截面采用扁平且窄的结构，并将加热室、燃烧室在结构上合并为一个整体时，窑内温升迅速、温度分布均匀、燃料消耗最少，热效率高。基于此，本发明最终确定了隧道窑的外形、结构、尺寸等主要技术参数。

(2)隧道窑的内衬材料选择

由于本技术中，隧道窑内处于高温、强腐蚀的恶劣工作状况，不能采用常规内衬材料，经过对不同内衬材料的反复试验，确定采用锆英砖或刚玉砖作为隧道窑的内衬材料。锆英砖或刚玉砖均具有高强度、高硬度、耐高温、耐腐蚀等诸多优良性能，能长期确保隧道窑内壁的完整，从而能长期保证正常、连续的生产。

(3)燃料及其方式