CN101531351B - 一种用中低品位磷矿石制备黄磷的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用中低品位磷矿石制备黄磷的方法。旨在解决现有技术耗电量大，原料品位要求高，对生态环境负面影响极大的技术难题。本发明使用竖窑为生产设备；磷矿石中五氧化二磷的含量低于25％；在原料中添加2％～10％的矿化剂。将物料、硅石、焦炭按5.6∶3∶1的重量比混合，磨粉至200目，均化，加入粘结剂，制成椭球状原料球团，并烘干；然后加入竖窑，预热至1100℃～1200℃，进入还原段，升温至1240℃～1270℃时，用引风机引出磷蒸气，经重力沉降除尘后，两段降温，分离，得到所需的黄磷产品；产生的一氧化碳热气体用于烘干球团；产生的炉渣作为水泥熟料使用。

Description

一种用中低品位磷矿石制备黄磷的方法
技术领域
本发明涉及黄磷生产的技术领域，更具体地说，本发明涉及采用中低品位磷矿石制备黄磷的方法。
背景技术
黄磷(又称白磷)是磷元素的同素异形体之一，为无色至淡黄色的蜡状固体。其主要用于制造肥料，还用于制造磷酸、烟火、火柴、杀虫剂和洗涤剂等，在人类生活中具有重要和广泛用途。
迄今为止，生产黄磷的常用方法是电炉法，即磷矿石在电炉内，在高温条件下还原出磷蒸气，得到高品质黄磷。但是，电炉法需要品位较高的磷矿石为原料；生产过程中要耗费大量的电；同时产生大量炉渣和含磷废水又无法利用，对生态环境负面影响极大。这是本领域中一个急待解决的技术难题。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术的不足之处，提供一种新的黄磷生产方法。
本发明的目的通过下述技术方案予以实现。
除非另有说明，本发明中所采用的百分数均为重量百分数。
本发明提供了一种用中低品位磷矿石制备黄磷的方法，该方法包括以下步骤：
(1)使用竖窑为生产设备；
(2)以中低品位的磷矿石为原料，磷矿石中五氧化二磷的含量低于25％；
(3)在原料中添加2％～10％的矿化剂，所述的矿化剂选自硫或氟中一种，或它们的混合物；
(4)将步骤(3)所得物、硅石、焦炭按5.6∶3∶1的重量比混合，磨粉至200目，均化，加入粘结剂，制成椭球状原料球团，并烘干；
(5)用提升机将步骤(4)所得物加入竖窑，预热至1100℃～1200℃，进入还原段，升温至1240℃～1270℃时，用引风机引出磷蒸气，经重力沉降除尘后，两段降温，分离，得到所需的黄磷产品，产品的质量为符合国家标准GB7816-1998，一级品黄磷含量99.90％；二级品黄磷含量99.50％；
(6)对产生的一氧化碳热气体进行回收，供步骤(4)烘干球团；产生的炉渣作为水泥熟料使用。
其中，步骤(4)所述的粘结剂，选自优质粘土或膨润土；所述的椭球状原料球团的尺寸为10mm×8mm×6mm。
本发明的化学反应原理：
Ca10(PO4)6F2+15C+9SiO2→1.5P4+15CO+9CaOSiO2+CaF2
与现有技术相比，本发明具有以下突出的优点：
1.工艺简单合理——由于采用竖窑作为生产设备，竖窑的基本结构是一个多层的密封体。配置好的物料置于密封的竖窑内，同氧气无法接触，磷蒸气还原出来以后，仍保持在一个还原环境内，可以直接收集磷蒸气。磷的还原率达90％以上，总回收率达80％以上。
2.节约电能，充分利用磷矿资源——面对电力资源紧缺，中高品位的磷矿石日益减少的现状。本发明提供的技术方案，突破传统的电炉法，采用密封竖窑，磷矿石与空气隔绝，不用保护层还原反应能顺利进行。用燃气作热能节约了大量的电能。磷矿石中五氧化二磷的含量低于25％仍可生产出优质黄磷，使大量中低品位的磷矿资源得到有效利用。生产成本降低32％～45％，提高了经济效益。
3.减少对生态环境的负面影响——现有技术中还原磷所需的温度是1350℃～1400℃，而本发明加入矿化剂后，还原温度可降至1200℃左右，炉渣符合水泥熟料的要求。产生的一氧化碳气体则回收用于烘干物料球团。生产过程无含磷污水排放。有效避免“三废”对环境的污染。
具体实施方式
通过下面给出的具体实施例，可以进一步清楚地了解本发明。但它们并不是对本发明保护范围的限定。
实施例1
以五氧化二磷含量22％磷矿石为原料，在原料中添加5％的硫作矿化剂；然后，将配好的物料、硅石、焦炭按5.6∶3∶1的重量比混合，磨粉至200目，均化，加入优质粘土作粘结剂，制成椭球状原料球团，球团尺寸10mm×8mm×6mm，并烘干。用提升机将烘干的原料球团加入竖窑，预热至1150℃，进入还原段，升温至1250℃，用引风机引出磷蒸气，经重力沉降除尘后，两段降温，分离，得到所需的黄磷产品；对产生的一氧化碳热气体进行回收，供烘干原料球团；产生的炉渣作为水泥熟料使用。磷的还原率为92％，总回收率为81％，产品的质量达到国家标准。
实施例2
重复实施例1，有以下不同点：原料的五氧化二磷含量18％，在原料中添加2％的氟作矿化剂，加入粘土作粘结剂，预热至1100℃，升温至1240℃。磷的还原率为90％，总回收率为8％。
实施例3
重复实施例1，有以下不同点：原料的五氧化二磷含量14％，在原料中添加10％的硫作矿化剂，加入粘土作粘结剂，预热至1200℃，升温至1270℃。磷的还原率为94％，总回收率为83％。
实施例4
重复实施例1，有以下不同点：原料的五氧化二磷含量15％，在原料中添加10％的硫作矿化剂，加入优质粘土作粘结剂，预热至1130℃，升温至1250℃。磷的还原率为94％，总回收率为82％。每公斤黄磷的生产成本为4.55元，比现有的电炉法降低43.12％。
实施例5
重复实施例1，有以下不同点：原料的五氧化二磷含量13％，在原料中添加5％的硫作矿化剂，加入优质粘土作粘结剂，预热至1170℃，升温至1240℃。磷的还原率为92％，总回收率为81％。
实施例6
重复实施例1，有以下不同点：原料的五氧化二磷含量11％，在原料中添加3％的硫作矿化剂，加入膨润土作粘结剂，预热至1110℃，升温至1260℃。磷的还原率为90％，总回收率为80％。

Claims (3)

1.一种用中低品位磷矿石制备黄磷的方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：
(1)使用竖窑为生产设备；
(2)以中低品位的磷矿石为原料，磷矿石中五氧化二磷的含量低于25％；
(3)在原料中添加2％～10％的矿化剂，所述的矿化剂选自硫或氟中一种，或它们的混合物；
(4)将步骤(3)所得物、硅石、焦炭按5.6∶3∶1的重量比混合，磨粉至200目，均化，加入粘结剂，制成椭球状原料球团，并烘干；
(5)用提升机将步骤(4)所得物加入竖窑，预热至1100℃～1200℃，进入还原段，升温至1240℃～1270℃时，用引风机引出磷蒸气，经重力沉降除尘后，两段降温，分离，得到所需的黄磷产品；
(6)对产生的一氧化碳热气体进行回收，供步骤(4)烘干球团；产生的炉渣作为水泥熟料使用。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤(4)所述的粘结剂，选自粘土或膨润土。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤(4)所述的椭球状原料球团的尺寸为10mm×8mm×6mm。
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