[发明专利]一种旋窑生产黄磷或磷酸的方法及原料

说明书

技术领域

本发明涉及化工领域，具体地，涉及一种旋窑生产黄磷或磷酸的原料以及基于旋窑的黄磷或磷酸生产方法。

背景技术

采用窑法生产磷酸的目的，就是利用当地含杂值多的低品磷矿石资源（价格低）和当地的低价格煤炭资源来生产磷酸与废渣（干渣）综合利用来降低生产成本，增强企业市场竞争力和获得较好的效益。但是各种窑法生产磷酸都有一个共同的致命问题，磷酸杂质含量高，如果采用化学除杂法，除去窑法磷酸中的杂质，其生产成本与同等质的湿法磷酸与热法磷酸没有优势可言，生产成本还有可能高于后两者。

现有的窑法主要用于生产磷酸，用于生产黄磷的报道很少见到。在生产磷酸过程中，直接投放入窑中的成球后的原料在高温与一氧化碳还原气氛存在下，料球中的磷酸钙的钙分子与硅分子热化合反应生成硅酸钙，失去了钙分子的磷分子高温下从料球中蒸发出来，形成单质磷（P₄）气体在一氧化碳还原气体的保护下，单质磷（P₄）气体与一氧化碳汽气体、二氧化碳气体混合成混合体进入窑气中，同时料球中的各种低溶点氧化物，也生成了各种单质物蒸汽气体也一起进入了窑气中。在氧化段单质磷（P₄）气体与窑气中的过剩氧气反应生成五氧化二磷气体时，同时各种单质物蒸汽气体也与窑气中的过剩氧气反应生成各种分子级细度的氧化物杂尘，这些分子级细度氧化物杂尘极其细微，其直径大小与五氧化二磷差不多，无法用干法除尘将这些氧化物杂尘大部分除去，另外由于五氧化二磷气体不能采用水洗除尘，随窑气一起进入磷酸水合器，在磷酸水合器中窑气中的五氧化二磷气体被水或稀磷酸吸收生成磷酸，同时各种分子级细度的氧化物杂尘也进入了磷酸水合器中与稀磷酸化合反应，生成了各种磷化物杂质化合于磷酸中，要想把这些磷化物杂质从磷酸中分离除去，非常困难，成本高昂。

另外采用窑内氧化法生产磷酸，在生产过程中烧成段（煅烧时料球中单质磷（P₄）蒸气气逸出来时的位置）与氧化反应段（单质磷（P₄）气体与窑气中的过剩氧气反应生成五氧化二磷气体时的位置）的区间非常短，温度控制非常难，当料球烧成温度达到时，逸出的单质磷（P₄）气体与窑气中的过剩氧气反应生成五氧化二磷气体，所释放出的热量把预热段的料球温度迅速提高到烧成温度或以上，进入烧成段时又与煤粉或水煤气燃烧时产生的高温相遇，致使料球温度迅速达到熔点成为液态与窑体中耐火砖反应冷却而结圈，由于烧成段与氧化段的距离非常短，调节烧成温度非常困难，导致烧成状况恶化不能正常生产。

也有人提出降低窑头的供氧量，把单质磷（P₄）气体与窑气中的过剩氧气反应生成五氧化二磷气体时的位置，调整到窑的中尾部，在窑体中尾部适当位置开孔，让空气从窑体孔中进入窑内与单质磷（P₄）气体氧化反应，把反应释放出的热量加热料球来降低生产成本，同时增加了烧成段与氧化反应段的长度与反应时间，给烧成段温度调节提供了足够的反应时间，从理论上讲是可以实现的，但窑内反应在降低生产成本的同时也增加了窑气的总量，由于风量增大窑气的总量增加，导致窑气中粉尘总量增加，进入制酸水合塔后造成产品磷酸含杂质含量增大，使得窑法制备磷酸的成本在同等质量下大大高于湿法生产磷酸而无法达到热法磷酸品质。

发明内容

本发明针对现有窑法生产黄磷与磷酸的生产方法的不足之处，提供一种窑法生产黄磷或磷酸的原料以及旋窑生产黄磷或磷酸的降低能耗的生产方法，该原料是将磷矿石、红砂岩、无烟煤、助熔催化剂，按比例混合后，磨细、混匀，以降低原料的化合温度、缩短原料的化合反应时间，在生产阶段向下料管中部与窑头中热料球喷水产生正压力水蒸汽，利用正压力水蒸汽制造窑内无氧环境，阻止空气进入窑内，保护单质磷不被氧化，使得混合窑气能够经干法除尘、水洗后除去大量杂质，提高生成的黄磷或磷酸品质，与电炉法相比，同等质量下能够使得生产降低50%以上。

本发明解决上述问题所采用的技术方案是：

一种生产黄磷或磷酸的原料，将适当重量的磷矿石、红砂岩、焦炭粉、助熔催化剂混合后用制粉设备加工成的粉状混合物，其中磷矿石、红砂岩、无烟煤、助熔催化剂的重量组份为：磷矿石为55-68份、硅石为14-26份、无烟煤为10-15份、助熔催化剂用量为2-8份。

所述助熔催化剂的重量组份为：三氧化二铁0.5-3份，三氧化二铝0.5-3份，氧化镁0.3-2份，氯化钠1-3份。

所述粉状混合物的细度为0.01-0.5mm。