[00131794]熔融-还原氧化法磷酸生产工艺技术

该项目为四川省科技支撑计划项目,计划编号为2008GZ0098,属于酸碱盐工程技术研究领域。 该项目的工艺是区别于现有的湿法磷酸和热法磷酸的“第三种”磷酸生产方法,是一种高效、清洁、可持续发展的新技术,在国内外均属首创。它集成了冶金行业的熔池熔炼和干法水泥行业的悬浮预热技术,极大提高了磷资源的利用效率,实现了能量的循环利用。该技术可以处理中低品位磷矿,对磷矿中的多种元素进行了综合利用。 该项目的工艺路线是原料磷矿、硅矿经原料制备工序制粉混合后进入旋风预热工序预热,热物料在一段炉中形成熔融流体后流入二段炉中进行还原氧化反应,炉气经过制酸工序得产品磷酸并副产氟盐,硅酸钙炉渣作为副产品水泥熟料,磷铁亦作为副产品。 该项目工艺构想的提出是受有色冶金和黑色冶金熔池熔炼技术及干法水泥悬浮预热技术的影响,集合了顶吹和侧吹熔炼技术、悬浮预热技术;过程将熔融、还原氧化分开是因为磷矿石的还原所需的热量很大,这样可以降低还原氧化炉的热负荷,同时熔融过程所需的热量为系统总热量的41%,熔融过程产生的高温尾气用于干燥原料,除去水分,避免产生负反应,提高了热效率,降低能耗;另一方面物料以熔融态加入Ⅱ段炉中,避免炉内粉尘飞扬,炉气洁净,产生的磷酸酸质干净。另外采用熔池侧吹避免了喷枪与高温熔体直接接触,延长了喷枪的寿命。该工艺使用的炉体、喷吹形式及悬浮预热技术在国内外均处于行业领先水平,并均为在磷化工领域的首次应用。 国内现有的磷酸厂家基本上都是以热法生产工业磷酸产品,成本较高,产品利润较低。而本项目是采用熔融-还原氧化法磷酸工艺生产工业磷酸,产品成本比热法可降低31.7％,有巨大的成本优势。 该项技术将改变我国磷酸企业高污染、高能耗、低收益的现状,解决磷矿日益贫化后难以利用的问题。熔融-还原氧化法磷酸工艺是一种清洁生产工艺,生产高品质磷酸的同时,将磷矿石中多种元素的综合利用,过程无三废排放。通过跨学科的技术嫁接,既解决了传统热法磷酸工艺高耗能的问题,又解决了湿法磷酸产生大量磷石膏的问题。是磷化工企业在磷矿品位日益贫化,能源日益紧缺,环保压力日益增大的现状下走出的另一条清洁、节能、可持续发展道路,该项目具有大型化、规模化、高效化的优势,将极大地带动磷化工产业发展,提升产业水平。 该项目拥有国家专利15项,其中发明专利11项,已授权5项,国外专利2项,授权实用新型4项。 该项目的工艺创新性主要体现在： （1）该工艺是不同于现有磷酸生产方法的一种全新工艺,它将悬浮预热技术、喷射冶金技术、熔融熔炼技术和煤气、元素磷氧化燃烧制备磷酸技术结合成一体,打破传统磷化工行业技术局限性,实现了多学科、多领域的交叉利用; （2）该工艺攻克了国内外中低品位磷矿直接利用的难题,是世界磷酸工业生产技术的重大突破,也是目前大型磷矿产基地及磷化工产业急需解决的重大关键问题; （3）该工艺创造性的将磷矿石的熔化过程与还原氧化过程分开,将占总能耗约40%熔化过程置于熔融炉内完成,可使磷矿中的挥发成分和60～70%的氟逸出,减少还原氧化炉烟气量,即增加还原氧化炉炉气P2O5浓度和纯度,同时,也降低了单台炉子的热负荷; （4）该工艺将干法水泥技术中使用的悬浮预热技术成功应用于熔融炉上,回收了熔融炉高温尾气中约80%的热量,并利用到高熔点且难熔的磷矿物料熔化过程中,实现了能量的循环利用,降低了系统能耗; （5）该工艺将冶金行业使用的熔池熔炼技术成功应用于还原氧化炉上,强化了熔池的传质和传热,实现了氧化放热供给还原需热,使热量在系统内循环利用; （6）该工艺成功运用了喷射冶金技术,在还原氧化炉上使用了顶吹与侧吹,并将二者有机结合在一起,强化了炉内的传质传热,强化了热量利用效率; （7）该工艺成功运用了顶侧复吹的熔池熔炼技术,实现了磷矿石还原过程中磷、氟等可挥发物质与熔渣的快速、彻底分离,极大提高了磷矿的还原效率和还原速率; （8）该工艺由于将熔融与还原氧化分开,使得还原氧化炉烟气中含氟量极低,产品磷酸品质能够达到国家标准; （9）该工艺过程对环境友好,无“三废”排放,并实现了矿产资源的综合利用。该工艺主产品为尾气中的五氧化二磷,含氟废气用于生产氟盐,废渣为硅酸钙是优质的水泥熟料产品,少量磷铁可用于冶金中的合金添加剂和脱氧剂,实现了原料中磷、硅、氟、钙、铁资源的高效、综合利用,且无三废排放,具有良好的环保效益。 该项目的设备创新性主要体现在： （1）设计了一种新型的熔融炉,即上部结合了旋风预热器的反射炉; （2）设计了一种新型的还原氧化炉,即顶侧复吹竖炉,该炉体配备了一支从炉顶插入炉膛的顶吹喷枪和若干支从炉墙下倾浸没熔池的侧吹喷枪; （3）为增加还原氧化炉炉衬使用寿命,公司与濮阳濮耐高温材料（集团）股份有限公司联合研制了适应于本技术的新型耐火材料,使用效果良好; （4）为增加浸没侧吹喷枪的使用寿命,经多方论证后设计使用了水冷保护的下倾浸没侧吹喷枪,取得了良好的效果。