[实用新型]一种磷酸的反射窑法生产设备

说明书

技术领域

本实用新型属于无机盐工业的磷酸生产技术领域，是一种以中低品位磷矿石为原料、采取还原氧化法制成磷酸的工艺技术。 

背景技术

我国能源短缺的形势相当严峻，节省能源已成为我们面临的迫切任务。其中，磷矿资源经过数十年的开采，高品位的矿石已经很少，国内可以直接用于湿法磷酸生产的矿石已经所剩无几；剩下的绝大部分是高杂质含量的中、低品位磷矿，开采和利用都非常的困难，特别是对于磷酸行业。 

因此，上世纪80年代，美国西方石油研究公司开发了一种制备工业磷酸的新工艺——窑法磷酸，但这项研究由于存在反应工程技术问题一直未实现工业化。国内技术人员在国外的研究基础上，开发出很多新的窑法磷酸生产方法： 

1、回转窑：这是一种重载、大扭矩、多支点、筒状中空窑炉运行系统，球状物料在窑内随着窑体的旋转而运动；磷的还原在还原区进行，P₄的氧化在氧化区进行，还原区和氧化区都在窑体内，燃料在窑内燃烧直接供热。该技术有很多不足之处：未考虑氧化区与还原区的分隔，物料中的还原炭容易被氧化而出现早然现象，因此炭用量大，同时影响磷的还原；此外回转窑窑内结圈现象严重，影响窑的正常运转而难以实现工业化生产。 

2、隧道窑：这是一条长的直线型隧道，其两侧及顶部有固定的墙壁及拱(平)顶，底部铺设的轨道上运行着窑车，燃烧设备设在隧道窑的中部两侧；采用隔烟或明焰烧成物料放在窑车上，经过预热带、高温带和冷却带；该技术虽然解决了物料在窑内的翻滚破碎和结圈等问题，但还存在氧化区和还原区有效隔离的问题，同时也存在设备体积庞大、机械化程度低，生产过程复杂、还原反应时间长，还原率低，难实现大型工业化生产的问题。 

3、锟道窑：这是隧道窑技术的的一种改进，相对于隧道窑虽然磷矿反应时间缩短，自动化程度提高，但仍然存在体积庞大，成产过程复杂的问题。 

4、环底窑：环底窑结构复杂，操作繁琐，高温下容易发生赌赛现象。 

5、专利号为ZL200920081113.3的专利提供了一种竖窑法，该窑法虽然结构简单、能将氧化区和还原区有效地隔离、窑内不结圈、热量的利用比较合理，但是由于该设备是竖的，而且比较高(20米)，所以很容易对成型原料造成破碎，反应率以及资源利用率因此而降低。 

以上方法均使用煤炭来燃烧放热，没有能更多地利用磷的燃烧放热。 

发明内容

本实用新型针对现有技术的不足，提出一种磷酸的反射窑法生产设备，用此磷酸新型生产设备生产磷酸是采用黄磷代替部分煤炭燃烧，节约能源，最大限度地实现了能源在磷酸生产中的综合利用，大大降低了生产成本。该设备反应率高，窑内不存在结圈现象，设备结构简单，体积小，投资少，操作方便。 

本实用新型提供了一种磷酸的反射窑法生产设备，其反射窑主要结构包括1、炉门；2、加料口；3、P₂O₅出口；4、排渣口；5、黄磷入口；6、空气入口。窑壁采用内衬镁砖；窑顶采用拱式顶，内衬硅砖；窑底用镁铁砂烧结而成。工作原理是首先黄磷经黄磷入口5进入反射窑燃烧，热量通过窑顶、窑壁以及炽热气体反射给复合球粒，复合球粒内发生还原反应生成P₄蒸气，P₄蒸气从复合球粒内析出，并在窑内发生氧化反应，生成P₂O₅，然后经引风机引入水合塔；氧化反应产生的热量也通过窑顶、窑壁以及炽热空气反射给复合球粒；复合残球经过反应之后，体积变小，从排渣口4排出。 

本实用新型提供一种磷酸的反射窑法生产设备，其新生产工艺如下： 

将磷矿石、硅石、焦炭3种原料按要求计量，然后经破碎、粉磨成通过200目的细粉，再加入粘结剂经润磨致密，然后用盘式造球机成球(直径约15mm)。同时，包裹剂(煤和熔点调整剂)也经球磨后加入粘结剂再经润磨致密，用另一台盘式造粒机包裹在上述球粒表面，制成复合球粒。复合球粒送入链篦机利用冷却残球所获的热空气进行干燥和预热，热球进入反射窑，在此球粒进行还原反应，窑内进行氧化反应。 

反应原理如下： 

复合球粒内： 

Ca₁₀(PO₄)₆F₂+15C+9SiO₂→3/2P₄+15CO+9CaO·SiO₂+CaF₂            (1) 

ΔH＝28006kJ/kg(P₄)