[发明专利]熔融法窑法磷酸生产工艺

说明书

本发明公开了一种熔融法窑法磷酸生产工艺，该工艺将磷矿粉、还原碳粉与低熔点配料混合、研磨、过筛得到混合原料，混合原料在窑炉内发生还原反应生成熔融体和P₄、CO气体，熔融体向窑炉的溢流口流动，并持续进行还原反应，形成熔融流动还原层，生成的P₄、CO气体持续上升，与上方的过剩氧气接触燃烧，生成P₂O₅、CO₂并释放热量，在窑炉上部形成燃烧氧化烟气层，燃烧氧化烟气层的热量通过热辐射持续为熔融流动还原层供热，直至反应完全，含P₂O₅的混合气体从窑炉排出经水洗吸收得到窑法磷酸。本申请利用低熔点配料，在熔融状态下反应和传质，降低燃烧氧化烟气层的P₂O₅、O₂与熔融流动还原层发生反应的几率，避免出现返磷造成磷收率偏低和碳烧失严重的问题。

技术领域

本发明涉及窑法磷酸生产技术领域，特别涉及一种熔融法窑法磷酸生产工艺。

背景技术

窑法磷酸的原理为：在一装置内将磷矿还原反应生成的磷(P₄)和一氧化碳(CO)燃烧所放出的热能用于磷矿还原反应所需吸收的热能(3+4式放热大于1+2式吸热)。窑法磷酸简化的化学反应：

4Ca₅F(PO₄)₃+30C+18SiO₂→3P₄↑+30CO↑+18CaSiO₃+2CaF₂ ΔH＝280061kJ/kg(以P₄计，吸热) (1)

2CaF₂+3SiO₂→2CaSiO₃+SiF₄↑ ΔH＝82kJ/kg(以P₄计，吸热) (2)

P₄+5O₂→2P₂O₅ ΔH＝-25498kJ/kg(以P₄计，放热) (3)

2CO+O₂→2CO₂ ΔH＝-22154kJ/kg(以P₄计，放热) (4)

窑法磷酸的关键是，将磷矿的还原反应与还原产物P₄和CO的氧化反应在同一装置内隔离进行，同时又要实现相互间的高效传热与传质。

现有窑法磷酸生产工艺一般采用隧道窑窑法磷酸技术和回转窑窑法磷酸技术，其存在的技术问题是，隧道窑窑法磷酸技术和回转窑窑法磷酸技术均采用固相还原，原料采用高熔点配料或制成球或制成砖或加表面隔离层，在回转窑或隧道窑中进行反应和传质，实际过程中能实现相互间的传热与传质，但还原和氧化两个过程仅能实现部分隔离，实际磷收率偏低(返磷)，配料中还原碳烧失严重，导致成本高，没有实际工业经济价值。

发明内容

基于此，本申请提供一种熔融法窑法磷酸生产工艺，将磷矿粉、还原碳粉与低熔点配料混合、研磨、过筛得到混合原料，混合原料在窑炉内发生还原反应生成熔融体和P₄、CO气体，熔融体向窑炉的溢流口流动，并持续进行还原反应，形成熔融流动还原层，生成的P₄、CO气体持续上升，与上方的过剩氧气接触燃烧，生成P₂O₅、CO₂并释放热量，在窑炉上部形成燃烧氧化烟气层，燃烧氧化烟气层的热量通过热辐射持续为熔融流动还原层供热，直至反应完全，含P₂O₅的混合气体从窑炉排出经水洗吸收得到窑法磷酸。