[发明专利]一种利用低品位磷矿制备黄磷的方法和制备工艺

说明书

本发明涉及一种利用低品位磷矿制备黄磷的方法，其特征在于，在采矿阶段针对不同磷矿可选择地采取富硅或贫硅措施和在破碎阶段除去含铁化合物以获得适硅、低铁的磷矿粉，通过干燥、煅烧或正浮选或反浮选的方式和干燥、固结成球后的磷矿球团的方式分别进行第一次富化P₂O₅和第二次富化P₂O₅。本发明的制备方法成本低、效率高、环保、提高了黄磷品质，并且有效解决了结拱、塌料、断电极等事故或故障，保证了电炉安全、稳定、高效地运行。

技术领域

本发明涉及黄磷制备领域，尤其涉及一种利用低品位磷矿制备黄磷的方法和循环制备工艺，该方法和循环制备工艺具体为电热法制备黄磷的环保的整体解决方案。

背景技术

我国已探明磷矿储量200.16亿吨，90％以上为低品位磷矿，富磷矿不足8％。近十年来由于磷化工产业发展迅速，磷矿品位不断下降。虽然磷肥生产通过选矿解决了用矿问题，但黄磷用矿品位不断降低，黄磷生产的物耗、能耗、生产成本不断增加，成为长期困扰黄磷企业的一大难题。

中国黄磷生产企业多年来为了节约能耗、降低生产成本，所用磷矿原料均以富矿为主(P₂O₅质量分数≥28％)。经多年过度开采,富矿所剩不多,已很难保证黄磷生产需要。特别严重的是，采块弃粉，采富弃贫，导致大量的低品位磷矿资源无法得到科学的利用，资源破坏严重。

现大多黄磷生产企业由于原料品位过低，造成能耗高、物耗高。以10000吨/年黄磷生产装置计算，年直接损失金额达1000万元以上。

随着选矿技术的发展，特别是国家对磷资源开发利用的高度重视，低品位磷矿已大量采用正(反)浮选工艺进行浮选。所得黄磷专用磷矿粉P₂O₅平均品位达到30％以上(如针对黄磷企业需要，可低于30％)，SiO₂同时也得到富集。但针对黄磷生产特点，需适硅、低铁、低碳的黄磷专用磷矿粉并未引起重视。

黄磷专用磷矿粉电热法制备黄磷存在较多的技术难题，主要原因是黄磷专用磷矿粉粒径细，而且市面上其他球团矿大量使用成本昂贵的有机粘结剂(如腐植酸钠)，虽能保证原料输送需要，但在进入黄磷电炉后，因有机粘结剂的碳化温度低，在未到黄磷电炉反应区时，有机粘结剂就已经碳化，黄磷专用磷矿粉球团即大量粉化，黄磷专用磷矿粉会随黄磷炉气进入黄磷精制系统，导致泥磷量增加，磷回收率降低，增加了黄磷精制难度和精制成本，造成黄磷专用磷矿粉浪费，同时还引起黄磷电炉内物料、压力的不稳定。另外，使用硅酸钠、钠基型膨润土等一般无机粘结剂，成球后经干燥和较长时间焙烧，虽能保证原料输送需要，但由于粘结剂自身NaO、Al₂O₃等有害成分的带入，熔融状态炉料粘度增大，导致磷炉出渣困难，尤其是黄磷电炉内高温状态下反应产生的氟硅酸钠会随炉气进入黄磷精制系统，不仅增加黄磷精制难度和精制成本，还将严重影响黄磷品质。

此外，黄磷电炉运行参数的调整，也存在不少问题。我国黄磷主产区的云南、贵州、四川不少企业，既有使用焦丁的，也有使用白煤的，也有使用兰炭的，使用焦煤粉、兰炭粉和白煤粉的企业很少。黄磷电炉入炉物料水分、粉化量控制不好，炉渣酸度、炉渣残留P₂O₅控制粗放，结拱、塌料、断电极的事故、故障频发。还有尾气利用率低，尾气中的SiF₄大都直接外排，环境污染极大。再者，黄磷生产主要副产物的泥磷，一般都用转锅收磷或直接烧泥磷酸。但残渣没有得到利用，直接当废物倾倒，也造成不少环境污染。由于黄磷生产规模的不断扩大，磷铁的产量也越来越大，市场需求有限，其中富含18％～26％的磷，如何利用也值得探索。