專利名稱：用磷礦制取黃磷或直接制取磷酸的工業(yè)化立式隔焰窯的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及用磷礦直接制取黃磷或直接制取磷酸的型工業(yè)化立式隔焰窯。
背景技術(shù)：
黃磷制取工藝發(fā)展至今，其主要工藝就是熱法。主要的反應(yīng)器是有兩種(1) 高爐法，以中品位塊狀磷礦石為原料，硅石為助熔劑，焦炭或部分無(wú)煙煤做燃料 與還原劑，按一定的比例和順序加入高爐，借助熱空氣與赤熱的焦炭燃燒，在高 溫下進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，磷礦在高溫下被赤熱的碳還原成磷蒸氣隨爐氣上升，最后從 高爐爐頂逸出并經(jīng)除塵設(shè)備和冷凝裝置，分離獲得液態(tài)磷產(chǎn)品，爐渣從高爐中以 熔融態(tài)排出，經(jīng)水淬?；笞鲝U渣處理；(2)電爐法，使用電熱作為熱量來(lái)源以 還原物料，電爐的主要爐型有電極呈直線排列的長(zhǎng)圓形電爐和電極呈三角形排列 的圓形或圓三角型電爐。高爐法制黃磷相對(duì)于電熱法，爐氣量是后者的8-10倍， 投資高、焦耗大、磷的收率低、操作不易。目前，全世界的黃磷生產(chǎn)，幾乎全部 是釆用電爐法工藝生產(chǎn)。發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是提供一種投資低、焦耗小、磷回收率高、操作簡(jiǎn)單的 用磷礦制取黃磷或直接制取磷酸的新型工業(yè)化立式隔焰窯。本實(shí)用新型的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的 一種用磷礦制取黃磷或直接制取磷酸的工業(yè)化立式隔焰窯，窯爐1由加溫用的燃燒窯2與窯室內(nèi)隔焰的一個(gè)或多個(gè)中空窯柱3組成分別為燃料燃燒通道5和物料還原通道6，燃料燃燒通道5和物料還原 通道6相互之間用導(dǎo)熱材料隔開。燃燒窯2是一個(gè)分層隔斷窯，其內(nèi)部設(shè)置有隔 板4。本實(shí)用新型所提供的用磷礦制取黃磷或直接制取磷酸的工業(yè)化立式隔焰窯， 使用立式隔焰窯作為制取黃磷的主反應(yīng)器，它吸取了高爐和電爐的優(yōu)點(diǎn)，采取隔 煙方式使用燃料燃燒加熱，節(jié)約了能源，降低了能源成本，沒(méi)有燃燒尾氣混入磷 蒸氣的弊端；若使用黃磷進(jìn)燃燒窯燃燒制磷酸的方式，得到高質(zhì)量磷酸的同時(shí)也 高效利用了燃燒釋放的熱量。這些方式特點(diǎn)降低了能耗，同時(shí)也保證了產(chǎn)品質(zhì)量，從而降低了生產(chǎn)成本。

圖l是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
本實(shí)用新型的采用以下結(jié)構(gòu) 一種用磷礦制取黃磷或直接制取磷酸的工業(yè)化 立式隔焰窯，窯爐l由加溫用的燃燒窯2與窯室內(nèi)隔焰的一個(gè)或多個(gè)中空窯柱3 組成分別為燃料燃燒通道5和物料還原通道6，燃料燃燒通道5和物料還原通道 6相互之間用導(dǎo)熱材料隔開。燃燒窯2是一個(gè)分層隔斷窯，其內(nèi)部設(shè)置有隔板4。立式隔焰窯結(jié)構(gòu)原理如下圖一為立式隔焰窯的剖面圖，為制取黃磷的主反應(yīng)器，燃料燃燒窯長(zhǎng)寬隨產(chǎn) 量不等，在2 5米之間，高約3 25米；中空窯柱外徑在0.4 3.8米，高度為 4-30米，窯柱3個(gè)數(shù)一個(gè)或多個(gè)，其數(shù)量依照燃燒窯大小設(shè)計(jì)。在制黃磷立式隔焰窯的基礎(chǔ)上，將分離得到的磷以蒸氣形式通入燃燒窯內(nèi)燃 燒，形成^05的同時(shí)為磷礦的還原提供熱量，再將燃燒后的含P20s氣體引入水合 吸收系統(tǒng)即可制得磷酸。裝置運(yùn)行說(shuō)明按照窯法磷酸方式配好的制品，造粒成10mm球后，由自動(dòng)進(jìn)料機(jī)從窯柱3 上部進(jìn)料口按照一定速率加入。窯柱內(nèi)料球緩慢向下運(yùn)動(dòng)，從而逐漸進(jìn)入窯柱 3，即物料還原通道6的預(yù)熱帶、高溫帶和冷卻帶。在高溫帶115(TC-155(TC料球 內(nèi)原料開始反應(yīng)，生成磷蒸氣和CO后，渣球進(jìn)入冷卻帶，由鼓入的冷N2初步 冷卻后到約300'C-1000'C出窯柱3，再使用冷空氣冷卻至80°C。換熱空氣150'C 可用作烘干物料使用。用95。/。以上的N2或其他惰性氣體做保護(hù)性氣體，從窯柱底部密封箱鼓入， 與渣球逆流換熱以冷卻渣球，隨后進(jìn)入高溫反應(yīng)帶，把攜帶的熱量傳給物料，保 護(hù)還原出的磷和CO不被氧化，高溫混合氣體繼續(xù)逆流至預(yù)熱段，加熱低溫料球 后于300'C左右從窯柱頂收集，再經(jīng)水噴淋冷卻后即得到黃磷，尾氣中的CO可 通入燃燒窯作為部分燃料。也可以在200'C-500'C溫度任意點(diǎn)抽出含有磷和CO 的氣體，再作為燃料送入燃燒室燃燒為自身反應(yīng)提供熱能。燃燒后的含有P205 的氣體從40(TC左右抽出入水合塔吸收得磷酸。這樣除開始升溫加熱以外，到反應(yīng)正常后磷燃燒放出的熱量足夠供應(yīng)反應(yīng)熱。燃料天然氣和回收的CO與富氧氣混合后從燃燒窯底多點(diǎn)噴入，燃燒釋放的 熱量用以維持窯柱內(nèi)磷還原需要的熱能，燃燒尾氣在隔板4的作用下在燃燒通道 5內(nèi)做折線運(yùn)動(dòng)，與窯柱3內(nèi)料球充分換熱后于200'C左右從窯上部抽出，同樣 作為烘干料球使用。用PLC編程，在燃料燃燒窯內(nèi)和窯柱壁內(nèi)分別多點(diǎn)連續(xù)測(cè)溫和控制，氣體 在線測(cè)定與控制手段來(lái)綜合測(cè)定各點(diǎn)的溫度與氣氛。例1:湖北三新磷酸有限公司于2007年9月建成一條1500噸/年黃磷的立式隔焰 窯中試生產(chǎn)線，燃料燃燒窯長(zhǎng)2.4m，寬2.4m,高9. 0m，窯柱直徑800mm，高10 米，壁厚40mm，使用燒結(jié)碳化硅材質(zhì)，共設(shè)6個(gè)窯柱。使用湖北神農(nóng)架礦業(yè)公 司磷選礦尾礦，與其他原料按比例均勻混合后，制成球狀，進(jìn)干燥窯烘干，再?gòu)?窯柱上部加料口進(jìn)入，通過(guò)預(yù)熱、高溫、冷卻帶。使用98%1^作為保護(hù)氣，冷& 從窯柱底部密封箱鼓入，逆流至高溫帶換熱并保護(hù)生成的磷和CO，再經(jīng)過(guò)預(yù)熱 帶后于40(TC左右收集，水噴淋冷卻后即得到黃磷。將天然氣與富氧助燃?xì)?氧 含量28%)和收集到的CO混合氣通入燃料燃燒窯，燃燒尾氣在窯內(nèi)折流換熱后排 出用作料球烘干。利用立式隔焰窯作為主反應(yīng)器進(jìn)行黃磷生產(chǎn)，與電爐制黃磷相比，折算后窯 爐能耗降低了 40_50%左右，黃磷收率與質(zhì)量和電爐法基本持平，黃磷產(chǎn)品成本 降低了約40-50%。例2:在例l中的立式格煙窯基礎(chǔ)上，增加了水合收酸系統(tǒng)，并利用收集的磷作燃 料在燃燒窯內(nèi)燃燒供熱，同時(shí)將生成的PA引入收酸系統(tǒng)制取磷酸。利用立式隔焰窯作為主反應(yīng)器制磷酸，與電爐制黃磷相比，由于氣量少，燃 燒溫度高，窯爐能耗降低了 80%以上，磷酸質(zhì)量和電爐法黃磷制酸基本持平，磷 酸產(chǎn)品成本降低了約50%。
權(quán)利要求1. 一種用磷礦制取黃磷或直接制取磷酸的工業(yè)化立式隔焰窯，其特征在于窯爐(1)由加溫用的燃燒窯(2)與窯室內(nèi)隔焰的一個(gè)或多個(gè)中空窯柱(3)組成分別為燃料燃燒通道(5)和物料還原通道(6)，燃料燃燒通道(5)和物料還原通道(6)相互之間用導(dǎo)熱材料隔開。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用磷礦制取黃磷或直接制取磷酸的工業(yè)化立式隔 焰窯，其特征在于燃燒窯(2)是一個(gè)分層隔斷窯，其內(nèi)部設(shè)置有隔板(4)。
專利摘要一種用磷礦制取黃磷或直接制取磷酸的工業(yè)化立式隔焰窯，涉及黃磷及磷酸制備技術(shù)領(lǐng)域。其主要包括窯爐，窯爐由加溫用的燃燒窯與窯室內(nèi)隔焰的一個(gè)或多個(gè)中空窯柱組成分別為燃料燃燒通道和物料還原通道，燃料燃燒通道和物料還原通道相互之間用導(dǎo)熱材料隔開。本實(shí)用新型使用立式隔焰窯作為制取黃磷的主反應(yīng)器，它吸取了高爐和電爐的優(yōu)點(diǎn)，采取隔煙方式使用燃料燃燒加熱，節(jié)約了能源，降低了能源成本，沒(méi)有燃燒尾氣混入磷蒸氣的弊端；若使用黃磷進(jìn)燃燒窯燃燒制磷酸的方式，得到高質(zhì)量磷酸的同時(shí)也高效利用了燃燒釋放的熱量。這些方式特點(diǎn)降低了能耗，同時(shí)也保證了產(chǎn)品質(zhì)量，從而降低了生產(chǎn)成本。
文檔編號(hào)C01B25/00GK201125163SQ20072008698
公開日2008年10月1日 申請(qǐng)日期2007年9月14日 優(yōu)先權(quán)日2007年9月14日
發(fā)明者張定斌, 曾富強(qiáng), 湯才洲, 陳長(zhǎng)宏 申請(qǐng)人:湖北三新磷酸有限公司