[发明专利]以煤粉为燃料的脱氟磷酸盐制造方法

说明书

本发明是涉及脱氟磷酸盐的制造方法，特别是涉及一种以煤粉为燃料的高浓度烧结脱氟磷酸盐的制造方法。

在已有技术中，化学と工业Vol 15 №7 707(1962)中介绍了山口太郎等用芒硝和磷酸分解磷矿生产脱氟磷酸盐，原料配比为磷矿∶芒硝∶磷酸＝100∶16～18∶10。先将原料混合后在盘式造粒机成粒，然后湿粒子进回转窑在1350℃下脱氟。这个方法可以使用一般品位的天然磷矿，添加芒硝和磷酸降低了脱氟温度，而不降低原料的熔点，因而操作控制比较稳定。添加磷酸还可以提高产品的含磷量，增加粒子强度，减少窑内飞尘损失，同时炉料粒度均匀，有利于脱氟反应进行。但此法用重油为燃料，这对于缺油的国家和地区就不适宜选用此方法生产脱氟磷酸盐。而且生成的氟化氢(HF)需用Na₂SO₄溶液吸收生成NaHF₂，然后再加工成氟盐，整个脱氟工艺流程复杂，设备又要考虑防腐，这是很麻烦的。

在ХИМИЯ ПРОМЫ.№1 18(1965)中报导，乌克兰的苏姆斯克联合化工厂先后建成一台直径3.2米，长70米和三台直径3.0米，长100米的回转窑装置，以含39.2％P₂O₅希滨精选磷矿为原料，添加～2％的石英后，以天然气为燃料制得含有效P₂O₅38～39％、F＜0.2％的烧结脱氟磷酸盐。但操作控制的要求极为严格，而且生成的氟化氢(HF)需用二至三段水吸收，然后再用石灰处理，脱氟设备既复杂又要防腐，也是较麻烦的。所以在高浓度脱氟磷酸盐的制造过程，燃料和脱氟都是很重要的问题。

本发明的目的是以煤粉为燃料代替重油或天然气，适用于能源以煤为主的国家和地区，煤比油或天然气更为经济易得，达到节约燃料费用、降低产品的成本。

本发明的另一目的是回转窑内产生的氟化氢(HF)气体经干法氟吸收无需另外增加脱氟设备，尾气中的氟含量即符合排放要求。

生产高浓度脱氟磷酸盐的主要原料是磷矿、天然碱或芒硝、石灰石、煤或焦炭。这些原料先分别破碎，磨碎成-100目＞90％，经计量后在间断式或连续式的混矿机中混合。原料的配料比是磷矿∶天然碱或芒硝∶石灰石∶煤或焦炭∶磷酸(以P₂O₅计)＝100∶10～25∶0～55∶0～5∶0～15(重量份数比)，在这里原料配料中的煤最好是无烟煤。按摩尔比计算，配料中钠磷比Na₂O/P₂O₅＝0.2～1(摩尔比)，最佳的钠磷比Na₂O/P₂O₅＝0.25～0.65(摩尔比)。剩余的钙硅比余CaO/SiO₂＝1.8～2.5(摩尔比)，最佳的剩余的钙硅比余CaO/SiO₂＝1.9～2.3(摩尔比)。混合后的原料在成粒机中加入水或磷酸造粒，造粒成直径3～5毫米、含水量为8～12％(重量)的球状。出造粒机的粒料经下料管由回转窑尾部进入窑内，并借助于窑的倾斜度和旋转，物料逐渐向前移动，进行脱水、预热、分解和烧结。

回转煅烧窑是由直径不同的二节长圆筒体焊接构成的，材料都是锅炉钢板。大圆筒(即烧成段)内衬高铝耐火砖，筒长5米；小圆筒(即预烧段)和扩大口内衬普通粘土耐火砖，筒长9米，窑体的倾斜度为2.5％。回转窑的转速可在38～58秒/转范围内调节。回转窑的燃料是用煤粉代替以往的重油或天然气，燃料煤粉中的灰分含量是8～18％(重量)，尤以灰分含量是10～15％(重量)为最佳。煤磨成-180目＞90％细粉送至双螺旋计量器，再由鼓风机把流入喷煤管的煤粉送进窑内燃烧。在以煤粉为燃料时，发现在回转窑内结长窑皮。这是因为煤燃烧后产生的煤灰有一部分落入窑内，而窑内温度高，煤灰的软化点低，软化的煤灰都粘附在物料颗粒表面及窑内壁上起着粘结作用，使物料粘结于窑内壁上形成长窑皮或结成团块。

本发明为了抵消煤灰的影响以及吸收含氟尾气中的氟，采用每100公斤燃料煤中掺入10～20％(重量)的石灰石粉的办法，含有石灰石的煤粉作为燃料喷入回转窑中进行燃烧，可以提高煤灰的熔点，使煤灰生成高熔点的固相硅酸钙(Ca₂SiO₄)，避免了窑内结长窑皮。同时有将近一半的石灰石粉落入窑内，回转窑内的火焰温度高达1300～1500℃，为CaCO₃的分解生成氧化钙(CaO)提供了必要条件。