[发明专利]利用磷矿粉和碳粉生产黄磷的方法

说明书

技术领域

本发明涉及化工领域，具体地说，涉及一种利用磷矿粉和碳粉生产黄磷的方法。

背景技术

我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块矿为主(P₂O₅质量分数≥28％)。经多年过度开采,富矿块矿所剩不多,已很难保证黄磷生产需要。而大量的高品位粉矿无法在黄磷生产中得到利用。目前大多数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。所得磷精矿P₂O₅平均品位达到30％以上。高品位磷矿原粉、磷精矿粉和其它加工磷矿粉用于黄磷生产已成为业内研究重点。

黄磷生产的另一主要原料—碳素，一般都以块状焦丁、兰炭丁、白煤丁为主，成本相对较高。而焦炭、兰炭和白煤加工企业大量的焦粉、兰炭粉和白煤粉因压块(或成球)困难，加工成本高，尤其是添加了腐植酸钠、硅酸钠等钠盐后导致Na₂O的过量带入，严重影响黄磷生产的稳定性和黄磷质量。大量廉价的焦粉、兰炭粉和白煤粉无法在黄磷生产中得到应用。

发明内容

本发明的目的是提供一种原料廉价易得、低成本的利用磷矿粉和碳粉生产黄磷的方法。

为了实现本发明目的，本发明的一种利用磷矿粉和碳粉生产黄磷的方法，将磷矿粉和碳粉按黄磷生产配比混合，加入粘结剂，得到混合物料，将所述混合物料压制成球团，经干燥、固结，再配入硅石，送入黄磷电炉中制得黄磷。

本发明中使用的磷矿粉为磷矿原粉、磷精矿粉或其它加工后的磷矿粉。

本发明中使用的碳粉为焦炭粉、兰炭粉、白煤粉或其它煤粉。

本发明中使用的粘结剂为经控制Na₂O、Al₂O₃有害成分含量在0.1-1.2％范围内的改性粗磷酸、硅酸盐、海泡石和膨润土中的一种或多种，添加量为磷矿粉和碳粉总重的1-14.7％。

由于磷矿粉品位高，碳粉固定碳高，灰分和挥发分低是生产黄磷的优质原料，加入粘结剂后压制成球，由于磷矿粉和碳素的充分混合，在电炉内物料非常均匀，大大加速了磷的还原反应。

前述的方法，压制球团步骤具体为：用压力为4-23MPa的压球机将物料压制成直径为5-30mm的磷煤球团。

干燥方法为：用180℃-400℃高温将磷煤球团快速烘干，所用设备为成都乐氏化工工程有限公司和四川卡森科技有限公司联合研制的专用干燥机。

固结方法为：用400℃-1200℃高温将磷煤球团快速焙烧。所用设备为成都乐氏化工工程有限公司和四川卡森科技有限公司联合研制的专用固结机。固结后磷煤球团的强度≥80kg/cm²，转鼓指数≥75％，水分为0。

在磷煤球团干燥、固结步骤中，可以利用黄磷尾气，使黄磷尾气利用率提高43％以上，对改善黄磷生产环境，实现清洁生产效果显著。

前述方法还包括在加入粘接剂的同时，按黄磷生产配比补足硅石粉。

本发明具有以下优点：

(一)利用质优价廉的磷矿粉和碳粉，既不影响黄磷生产工况和黄磷质量，又可大大降低生产成本，黄磷生产成本平均降低800元/吨以上。以10000吨/年黄磷装置计算，每年可增加利润800万元以上，解决磷矿粉和碳粉的综合利用问题。

(二)本发明中使用的粘结剂对黄磷生产无任何副作用，且成本低廉，海泡石粉和膨润土粉还可提高磷煤球团的SiO₂含量，改性粗磷酸还可提高磷煤球团的P₂O₅品位。

(三)本发明提供的黄磷生产方法，由于干燥和固结温度低于碳素的燃点，不会造成碳素损失。

(四)磷煤球团干燥固结后，球团强度≥80kg/cm²，转鼓指数≥75％，水分为0，完全满足入炉生产黄磷的要求，且由于磷煤球团含水率为0，彻底解决了黄磷电炉因原料带入水分导致结拱、塌料和断电极的问题。

具体实施方式

以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。若未特别指明，实施例中所用的技术手段为本领域技术人员所熟知的常规手段，所用原料均为市售商品。

实施例1利用磷矿粉和焦炭粉生产黄磷的方法