[发明专利]一种低品位磷矿转底炉法生产黄磷的方法

说明书

技术领域

本发明涉及钢铁冶金技术领域，具体指一种低品位磷矿转底炉法生产黄磷的方法。

背景技术

转底炉煤基直接还原技术是一种用来焙烧含碳矿料球团的煤基直接还原技术，其工艺特点是：将含金属氧化物物料与固体煤粉混合造球，使之以薄料层的形态均匀布于转底炉环形料床上，然后在1200～1400℃的高温下敞焰加热，实现物料的快速还原以获得还原产物。

黄磷生产属高能耗产业。据1995年全国19个生产厂统计，每克黄磷的电能消耗为12941～19070kw h，平均为15780kw h。黄磷是一种高能耗产品，其平均综合能耗为9.177 t标煤。黄磷生产高耗能的主要原因是：1、现有技术中，黄磷的生产在电炉中进行，电炉以原料电阻和电机电弧的形式将电能转换成热能，使炉料熔融，消耗大量的电能，另外黄磷生产中产生大量高温炉渣，这些高温炉渣的热能被全部或部分浪费，这是导致电炉生产黄磷工艺能耗高的主要部分，现有技术中降低电炉生产黄磷的能耗的改进也主要集中在提高对高温炉渣热能的利用上；2、由于原料的加工和输送、混合中的碰撞和摩擦以及化学反应中一些组份在高温时的挥发，尤其在生产操作不正常时，将会产生大量粉尘，进而会有许多粉尘进入炉气而被带入冷凝系统，形成大量的泥磷，减低了磷的产量，为降低泥磷的量，提高磷的产量，使粉尘进过除尘后再进入冷凝系统，但同时又增加了能耗。

随着高品位磷矿的减少，低品位磷矿的应用提到议事日程。如果仍然采用现有的电炉法冶炼黄磷，通过上面分析可知，其能耗非常高，同时由于采用的是低品位磷矿，磷矿中杂质多，其能耗会更高；如果采用选矿工艺，首先将磷矿富集后采用电炉冶炼，但这又增加了生产流程、设备投资，而且资源的回收率也难获高值。

发明内容

针对现有技术存在的上述问题，本发明解决的技术问题是：如何直接利用低品位磷矿，尽可能地降低制磷操作工艺中的耗能，同时提高磷回收率。

解决该技术问题，本发明是这样实现的：一种低品位磷矿转底炉法生产黄磷的方法，包括如下步骤：

1）磷矿粉、煤粉和硅石均匀混合后造球，其中按重量份磷矿粉100～200，煤粉20.5～48.4，硅石0～38.2，所述磷矿粉、煤粉和硅石混合造球的球团粒度-200目的在总球团数中占80%以上；

2）所述球团干燥20～30分钟；

3）经过干燥的球团通过布料装置均匀地布于转底炉料床上形成料层，所述球团随转底炉料床移动先进入转底炉加热区加热到1000～1200℃温度之间，再进入转底炉温度在1200～1500℃之间的还原区进行还原，还原时间为30～40分钟；

4）所述球团在转底炉还原区经过还原反应产生CO或/和CO₂、磷蒸汽和炉渣，所述CO或/和CO₂及磷蒸汽从转底炉中排出进入冷凝器进行沉积得到黄磷。

进一步地，所述步骤4）得到炉渣进入精制系统，所述精制系统用于对炉渣中的泥磷进行二次回收。

所述步骤3）中球团进入转底炉在转底炉加热区加热到1000℃,转底炉还原区的温度为1200℃，球团在还原区的还原时间为40分钟。

相对于现有技术，本发明具有如下优点：

1、本发明采用转底炉进行黄磷的生产，该生产工艺不受电力供应地区和电力供应时段的影响，适用范围广。

2、在电炉生产黄磷的工艺中，进入电炉反应的炉料为磷矿石，硅石和焦炭，而在本发明中进入旋转炉中的炉料为磷矿石，硅石和煤粉，将焦炭改为煤粉，省去了炼焦环节，节约能源，改善环境。

3、在电炉生产黄磷的工艺中，需要将进入电炉的炉料熔融，熔融炉渣对电弧吸收好、能量利用率高，避免电弧对炉衬的过度侵蚀保护炉衬，但炉渣熔融过程消耗大量能量，而本发明中不需要将炉料熔融，炉渣也无需熔融，而直接排出，因此本发明的冶炼温度低，能耗小，同时本发明中不需要用水冲渣也减少水资源的消耗。

4、本发明中进入转底炉的炉料是磷矿石粉，硅石和煤粉，由于炉料均为粉状，进而对原料的要求降低，可以适用低品位的磷矿还原，减少选矿过程资源的浪费。

5、转底炉工艺比较成熟，进过冷凝器的炉气便于回收利用，同时节约能源，又不会污染环境。

附图说明

图1-本发明工艺流程示意图。

具体实施方式

下面参见附图对本发明作进一步详细说明。

一种低品位磷矿转底炉法生产黄磷的方法，包括如下步骤：