[发明专利]中低品位磷矿制取磷酸和冶金助剂的方法

说明书

技术领域

本发明涉及冶金技术领域，特别是采用中低品位磷矿直接还原制取高浓度磷酸和副产冶金助剂的方法。

背景技术

工业化生产磷酸的主要方法以下几种：(1)以黄磷为原料，经氧化燃烧、水合吸收制取磷酸；该方法制得的产品质量好、浓度高但其原料生产需消耗大量的电能和中高品位的磷矿，能耗高、成本高，常规称为热法磷酸。(2)用硫酸分解磷矿制取磷酸；该方法生产成本相对较低，但需要消耗大量的硫酸和优质磷矿石，产品质量差，酸浓度低，一般只用于生产肥料，难以满足工业磷酸盐生产用酸要求。而且以上两种生产方法均有大量的固体废渣排放，给环境造成很大压力。(3)窑法磷酸生产工艺，该方法用碳作还原剂、二氧化硅作助剂直接还原磷矿制取磷酸，残渣一般开发作建筑砖、水泥熟料等。残渣利用单一，经济价值低。

冶金助剂是冶金行业使用的脱氧、脱硫、脱磷剂等，其有效组分主要是硅、铝、钙、钡等，常规使用工业性产品熔炼生产，成本高、能耗大。

发明内容

本发明的目的是提供一种直接还原中低品位磷矿制取高浓度磷酸和副产冶金助剂的方法。该方法改变了中低品位磷矿常规窑法碳热还原制取磷酸的工艺配方和原料，矿石磷利用率超过90％，所得磷酸可直接用于磷酸盐生产，其烧渣进一步碳热还原生产冶金助剂。

本发明的目的是这样实现的：将磷矿石、高岭土、硅石和煤(或焦)，经烘干、破碎、筛分磨粉，按SiO₂/C_aO＝3.4～0.5、碳含量为总物料中P₂O₅和CO₂、CaO、AI₂O₃、SiO₂、MgO、Fe₂O₃还原所需碳的1.1～3进行配料，经混合陈化后，再喷加3～8％的水压制成需要的料坯；料坯经自然养护和380℃-500℃烘干，送入窑内进行预热和煅烧，在1300℃左右磷矿石中的磷被煤(或焦)的固体碳还原成单质磷并进一步氧化成五氧化二磷随窑气去制取磷酸。煅烧后的渣坯其主要成份为：SiO₂、CaO、AI₂O₃和剩余的碳，将其加入电熔炼炉中，加热到1500～2000℃，渣坯中的硅、铝、钙氧化物被剩余的碳还原成单质共晶液态合金从熔炼炉中放出，经冷却固化后粉碎成25mm以下的颗粒，即为冶金优质复合合金助剂。熔炼炉产生的高温尾气主要是二氧化碳，经除尘换热降温洗涤后达标排放；除尘得到的粉尘主要含三氧化二铝，可作为炼铝或制化学品氧化铝的原料，亦可返回与原料一起制坯；换热所得的热源可以用来预热料坯和烘干原料；尾气亦可经余热锅炉进行热能回收产生中高压蒸汽供热或发电，还可直接配气调温用于预热料坯和烘干原料。

本发明煅烧渣坯的利用是以电热熔炼炉为主要反应设备来完成煅烧渣坯的还原反应。煅烧渣坯的还原用其中的剩余碳作为还原剂，其总反应概述如下：

2Al₂O₃+3C＝4AI+3CO₂↑

2Fe₂O₃+3C＝4Fe+3CO₂↑

SiO₂+C＝Si+CO₂↑

2CaO+C＝2Ca+CO₂↑

本发明解决了目前国内窑法磷酸生产烧渣做砖产品单一、质量稳定性差的推广应用瓶颈问题，改变了中低品位磷矿常规窑法碳热还原制取磷酸的工艺配方和原料，矿石磷利用率超过90％，所得磷酸可直接用于磷酸盐生产，其烧渣进一步碳热还原生产冶金助剂，为窑法磷酸烧渣的高效综合利用开发了新的出路，生产的冶金助剂原料成本低、能耗低。

附图说明

本发明的工艺流程图如下

具体实施方式

实施例1：