[发明专利]处理磷矿的系统及其应用

说明书

技术领域

本发明涉及处理磷矿的系统，以及利用该处理磷矿的系统处理磷矿的方法。

背景技术

目前工业化生产磷酸主要方法有热法磷酸、湿法磷酸和窑法磷酸。其中，热法磷酸的生产方法现在国内外普遍采用的均是电炉两步法，此法是将电炉还原磷矿所得的升华磷经过除尘后使磷冷却呈液态，然后将液态磷经燃烧、水化、除雾制成磷酸。该方法的主体设备是电炉，生产过程中，电炉以原料电阻和电机电弧的形式将电能转化成热能，使物料熔融，消耗了大量的电能，该方法属于高能耗、高成本的生产方法。湿法生产是用无机酸分解磷矿粉，分离出粗磷酸，再经净化后制得磷酸产品。湿法磷酸比热法磷酸成本低20％～30％，处于磷酸生产的主导地位。但湿法生产的磷酸纯度不高，且在环保方面存在问题。采用该法生产排出的磷石膏废渣对周边的大气环境和地下水、地表水造成污染。窑法磷酸处理主体设备是回转窑，具体步骤是：将磷矿石、硅石、碳质还原剂加皂土制成碳素球团,在回转窑中进行还原反应和氧化反应。排出窑体的气态P₂O₅经水合后生成磷酸,循环吸收后成浓磷酸。与电炉法磷酸相比,窑法磷酸能耗大大降低，但仍存在以下问题：一、存在窑体结圈问题；二、窑内氧化带和还原带难以截然分开，影响还原反应及氧化反应效果，最终影响磷的回收率及产品质量；三、对成球工艺要求高。因为氧化反应与还原反应均在同一设备进行，所以需将物料球团表面覆盖包裹层，该制球工艺在生产过程中控制难度很大，不易实现。另外，随着高品位磷矿的减少，中、低品位磷矿的利用日益受到关注。

由此，如何探索一条资源适应范围广且能耗低、成本低、污染小的磷矿处理装备及工艺，成为亟待解决的问题。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种处理磷矿的系统，该系统采用的转底炉通过在炉膛内增设辐射管的方式将磷矿的还原反应和氧化反应隔离开来，其中在转底炉的环状炉膛内完成磷矿的还原，在辐射管内完成磷蒸汽的氧化，氧化反应放热由辐射管传递给铺设在炉底的物料，作为还原反应吸热所需的大部分热量来源。该系统不仅将还原反应区和氧化反应区隔离开来，可保障氧化反应和还原反应各自顺利进行，从而保障产品质量；而且磷的还原、氧化反应同一台设备转底炉内完成，既将氧化反应所放热能有效利用，节约运行成本，又节约了设备投资。

根据本发明的一个方面，本发明提供了一种处理磷矿的系统。根据本发明的实施例，该处理磷矿的系统包括：

混料装置，所述混料装置具有磷矿入口、还原剂入口、硅石入口、粘结剂入口和混合物料出口；

成型装置，所述成型装置具有混合物料入口、水入口和含水球团出口，所述混合物料入口与所述混合物料出口相连；

烘干装置，所述烘干装置具有含水球团入口和干燥球团出口，所述含水球团入口与所述含水球团出口相连；以及

转底炉，所述转底炉包括：

沿物料流动方向利用隔墙依次分隔设置的装料段、还原段和出料段，其中，所述装料段设置有进料部件，所述还原段设置有混合气体出口，所述出料段设置有出料部件，所述进料部件与所述干燥球团出口相连；

多个烧嘴，所述多个烧嘴沿周向设置在所述还原段；

多个辐射管，所述多个辐射管沿周向设置在所述还原段，每个辐射管均具有辐射管气体入口、辐射管空气管道接口和辐射管气体出口，所述辐射管气体入口与所述还原段的所述混合气体出口相连；

水化装置，所述水化装置具有炉气入口、磷酸出口和尾气出口，所述炉气入口与所述辐射管气体出口相连。

根据本发明实施例的处理磷矿的系统，采用的转底炉对含有磷矿等的球团进行氧化还原处理，该转底炉通过在炉膛内增设辐射管的方式将磷矿的还原反应和氧化反应隔离开来，其中在转底炉的环状炉膛内完成磷矿的还原，在辐射管内完成磷蒸汽的氧化，氧化反应放热由辐射管传递给铺设在炉底的物料，作为还原反应吸热所需的大部分热量来源。该系统不仅将还原反应区和氧化反应区隔离开来，可保障氧化反应和还原反应各自顺利进行，从而保障产品质量；而且磷的还原、氧化反应同一台设备转底炉内完成，既将氧化反应所放热能有效利用，节约运行成本，又节约了设备投资。

另外，根据本发明上述实施例的处理磷矿的系统还可以具有如下附加的技术特征：

根据本发明的实施例，该系统进一步包括：除尘装置，所述除尘装置具有尾气入口和除尘后尾气出口，所述尾气入口与所述水化装置的所述尾气出口相连。

根据本发明的实施例，所述辐射管的高度不高于所述烧嘴的高度。