[发明专利]一种利用密闭环形加热炉生产黄磷的方法及设备

说明书

技术领域

本发明涉及一种生产黄磷的方法及设备，尤其是涉及一种利用密闭环形加热炉生产黄磷的方法及设备。

背景技术

黄磷是一种非常重要的、无法替代的化工原料，用它作原料可以生产出磷酸、农药、洗涤剂、磷肥等多种产品，广泛使用在肥料、食品、医药、电子、纺织、冶金、陶瓷等工业领域，在国防工业上也有重要地位。目前国内外黄磷生产中，电炉法为绝对主导工艺，即将磷矿石、硅石和碳质还原剂混合料加入密闭式电炉内，电炉内输入的三相电流以电阻热形式产生高温，炉料在1300-1500℃高温下熔融并进行化学还原反应，生产出元素磷（P₄）、一氧化碳（CO）等气态物并夹带粉尘逸出，称含磷炉气，含磷炉气进入冷却系统，经冷凝分离精制而得到磷，反应式为：

我国是目前世界第一黄磷生产大国，黄磷产量约占全球总产量的85%，约有黄磷生产企业140余家。黄磷是一种高能耗产品，据统计，2011年全国制磷企业每吨黄磷的平均综合能耗为3.316吨标准煤，在各种工业产品的综合能耗中名列前茅，这使得制磷工业的发展受到制约，同时也说明节能在制磷工业中显得尤为重要和迫切。电炉法制备黄磷过程中的综合能耗包括电炉电、焦炭、动力电、水和汽的消耗（均折算成标煤）等，而电炉系统消耗的电能占黄磷综合能耗70%以上，一般每生产一吨元素磷最少需要耗电13500度，电耗占其制造成本的55-60%，电炉系统节能是黄磷行业节能工作的重点。

近年来，为降低黄磷行业的综合能耗水平，国家相关部门出台了《黄磷单位产品能源消耗限额》、《黄磷行业准入条件》、《黄磷清洁生产评价指标体系》等一系列措施和政策，以促进黄磷行业的清洁生产和节能减排。经过努力，在较多企业实现了如电炉大型化、DCS全过程控制、炉渣回收利用、污水闭路循环等，国内黄磷行业发展取得显著进步。此外，针对黄磷电炉系统的电能消耗大的弊端，各科研单位、企业也在实践中也提出和采用了许多改进的措施，如：1)提高变压器过载；2)三相电极由3根改为6根；3)输电短网由铜排改为管内水冷却铜管；4)改部分构件材质为不锈钢管；5)改变熔池几何形状、尺寸和电极排布等等。以上措施对于黄磷行业能耗控制取得了一定的成效，但电耗高的问题并没有得到实质解决。特别是随着原料磷矿质量的逐年下降，黄磷电耗又呈现上升趋势，甚至超过之前的水平，原料消耗也较过去高。因此，必须继续寻找其他的方法和措施，采用新的技术推进黄磷的节能降耗工作。

电炉法制磷生产过程中除了得到磷产品外，还带有大量的副产物，如：炉渣、磷铁、尾气和泥磷等。其中，生产1吨黄磷可同时产生尾气2500-3000Nm³。对于黄磷尾气的利用，理论上可分为两种途径：由于黄磷尾气的热值在10000KJ/Nm³左右，所以可作为燃料使用，另外，将CO含量为85-95%的尾气净化后作为化工原料可以合成多种碳-化工产品，如合成甲酸钠、甲酸、甲酸甲酯等。但由于适用于碳-化工的磷炉尾气净化技术难度较大、净化成本较高，适用性不强。目前大多数磷化工企业尾气综合利用还处于低水平运用阶段，如仅将磷炉尾气作为原料烘干和泥磷烧制的燃料，其余尾气仍只能白白放空燃烧，既造成了一定的环境污染，又极大地浪费了能源。

基于目前黄磷的生产和研究状况，还没有一种可以切实解决黄磷综合能耗特别是电炉电耗高、尾气利用率低等弊端的生产工艺，因此，寻找一种在密闭环形加热炉内进行，并利用磷炉尾气热值供磷矿石还原为黄磷的工艺，必然为实现国内外黄磷行业可持续发展和资源循环利用提供可能，也将产生良好的经济效益和环保效益。

发明内容

针对上述现有技术中存在的不足，本发明的目的在于提供一种利用密闭环形加热炉生产黄磷的设备及方法。该设备用电量低、运行成本低、投资强度小、易于维护，具有良好的工业化应用前景；利用该设备实现黄磷生产的工艺条件成熟，能充分利用黄磷尾气热值，无需消耗易耗的石墨电极和炭电极，大大降低黄磷生产能耗和成本。

为达到上述发明目的，本发明提供的技术方案是：

提供一种利用密闭环形加热炉生产黄磷的设备，包括对原料（磷矿石、硅石、焦丁）进行破碎的物料破碎机、将破碎后的原料进行筛分的振动筛分机以及将合格粒度物料烘干的烘干机，所述烘干机与通过上料皮带连接计量装置，所述计量装置与混合料仓相连，所述混合料仓与密闭环形加热炉相连；所述密闭环形加热炉分别与炉气处理尾气回收机构及集渣池相连；所述炉气处理尾气回收机构通过尾气回收管线再与密闭环形加热炉相连。