本發(fā)明屬于磷化合物的制備及廢棄物的利用方法，涉及一種高效利用碳質(zhì)還原劑窯法還原磷礦制磷酸聯(lián)產(chǎn)輕質(zhì)骨料的方法。本發(fā)明特別適用于采用中低品位磷礦為原料的窯法還原磷礦制備磷酸、同時獲得適用于建筑材料領(lǐng)域中制備(輕質(zhì))混凝土的輕質(zhì)骨料。

背景技術(shù)：

近年來，我國經(jīng)濟迅猛發(fā)展、能源的需求增加以及環(huán)保意識的提高，節(jié)能環(huán)保問題已經(jīng)成為關(guān)注的焦點。同時，我國磷礦資源儲備位居世界第二，但高品位磷礦資源較少、中低品位資源居多。而磷酸作為一種重要的化工原料，在化工、冶金、石油、電子、醫(yī)藥、食品及農(nóng)業(yè)的領(lǐng)域都有廣泛的應(yīng)用，對我國國民經(jīng)濟發(fā)展起著重要作用。

目前，我國工業(yè)生產(chǎn)磷酸的工藝都存在大量問題，其中：1.濕法磷酸只能利用中高品位磷礦制取磷酸，而制得的磷酸中幾乎含有磷礦中除鈣以外的所有雜質(zhì)，凈化工藝復(fù)雜且成本高，同時濕法工藝會帶來大量難以處理的磷石膏，污染環(huán)境；2.熱法磷酸可制備獲得高品質(zhì)磷酸，但主要設(shè)備為電弧爐，其能耗高，同時該工藝也只能利用中高品位磷礦。

現(xiàn)有技術(shù)中，為了解決電能緊張、硫鐵礦資源不足及高品位磷礦逐漸減少等問題，美國Occidental Research Corporation(ORC)于20世紀八十年代提出了窯法磷酸工藝。窯法磷酸工藝是將磷礦石、硅石和碳質(zhì)還原劑外加1％膨潤土混合造球，經(jīng)干燥后送入窯內(nèi)煅燒還原，窯內(nèi)溫度控制在1400℃～1500℃，磷礦中的磷以磷蒸汽的形式從復(fù)合反應(yīng)層球團中還原揮發(fā)出來，同時在窯的中部通入空氣將單質(zhì)磷氧化為五氧化二磷，氧化所放出的熱又可以提供給還原反應(yīng)，含有五氧化二磷的窯氣經(jīng)水化吸收制得磷酸。該工藝能有效地利用中低品位磷礦還原制備高品質(zhì)磷酸，同時具備能耗小、工藝簡單、可合理利用反應(yīng)熱。但是，大量的研究表明該工藝仍存在許多問題，在規(guī)?；墓I(yè)實踐中難以實現(xiàn)，其主要表現(xiàn)在：

①碳燒損：用于窯法磷酸工藝中的普通球團是由磷礦石、硅石、碳質(zhì)還原劑等原料均勻混合制得，在窯內(nèi)溫度升高至磷礦還原溫度前球團中的碳質(zhì)還原便會與窯內(nèi)的氧氣、二氧化碳等反應(yīng)，導(dǎo)致大部分碳質(zhì)還原劑提前燒損未能起到還原磷礦的作用，降低了磷礦還原率；對于該問題目前大多通過在窯內(nèi)通入氮氣等保護氣體、在球團外增加包裹層等方法進行解決，這大大提高了窯法制取磷酸生產(chǎn)成本。

②殘渣難以處理：在窯法磷酸工藝殘渣處理問題上已進行了許多研究，但都未取得實質(zhì)上的突破。2007年，湖北三新磷酸有限公司采用隧道窯法工藝，年產(chǎn)磷酸200千噸，空心磚、耐火磚3.8億塊；但該工藝中的料磚在窯內(nèi)煅燒還原磷礦后往往會出現(xiàn)變形、開裂、粘連等問題，降低了空心磚、耐火磚的質(zhì)量，未能達到殘渣有效利用的問題。而且目前大部分窯法磷酸工藝生產(chǎn)中，由于料球中碳燒損等問題導(dǎo)致磷礦還原率降低，殘球中P₂O₅含量相對較高，這使得目前窯法磷酸工藝中的殘渣不宜作為摻合料用于水泥中，影響了殘渣回收利用的價值。

因此，為了能合理開發(fā)利用我國大量儲備的中低品位磷礦資源，同時達到節(jié)能減排、無環(huán)境污染的目的。針對窯法磷酸工藝存在的問題，開發(fā)新型復(fù)合反應(yīng)層技術(shù)解決窯法磷酸工藝中的普通球團碳質(zhì)還原劑燒損以及碳質(zhì)還原劑用量大的問題、并能合理處理利用殘渣以滿足窯法磷酸的生產(chǎn)及發(fā)展需要是本領(lǐng)域進一步的研究方向。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的旨在克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種高效利用碳質(zhì)還原劑窯法還原磷礦制磷酸聯(lián)產(chǎn)輕質(zhì)骨料的方法。采用本發(fā)明，提供一種滿足窯法磷酸生產(chǎn)需要的以磷礦、硅質(zhì)或鈣質(zhì)原料、造孔材料為主要成分的第二反應(yīng)層包裹磷礦、碳質(zhì)還原劑、硅質(zhì)或鈣質(zhì)原料的第一反應(yīng)層的復(fù)合反應(yīng)層球團，并且該復(fù)合反應(yīng)層球團可在窯法還原磷礦的同時聯(lián)產(chǎn)適用于制備(輕質(zhì))混凝土的輕質(zhì)骨料；采用本發(fā)明，有效解決了現(xiàn)有窯法磷酸工藝中普通球團的碳燒損問題，提高了輕質(zhì)骨料的強度；從而在達到高磷礦還原率、低碳質(zhì)還原劑用量(碳質(zhì)還原劑高效利用)、殘球可處理利用的前提下，為我國開發(fā)利用大量儲備的中低品位磷礦資源提供了一種新的有效方法。

本發(fā)明的內(nèi)容是：高效利用碳質(zhì)還原劑窯法還原磷礦制磷酸聯(lián)產(chǎn)輕質(zhì)骨料的方法，其特征是包括下列步驟：

a、原料預(yù)處理：將磷礦石破碎后投入磨機粉磨(一般可以是40～80min)，制成粒度為D₅₀≤25μm的磷礦石粉；將硅質(zhì)原料或鈣質(zhì)原料分別投入磨機粉磨(一般可以是40～60min)，制成粒度為D₅₀≤60μm的硅質(zhì)原料粉或鈣質(zhì)原料粉；將碳質(zhì)還原劑投入磨機粉磨(一般可以是40～60min)，制成粒度為D₅₀≤60μm的碳質(zhì)還原劑粉；將造孔材料粉碎，制成粒度為D₅₀≤80μm的造孔材料粉；

所述硅質(zhì)原料為硅石，可以是石英粉等；

所述鈣質(zhì)原料為石灰石粉或生石灰；

b、配備第一反應(yīng)層原料：

第一反應(yīng)層原料由磷礦石粉、硅質(zhì)原料粉或鈣質(zhì)原料粉、以及碳質(zhì)還原劑粉組成，其中：

所述碳質(zhì)還原劑粉用量以碳質(zhì)還原劑粉中有效碳(C)計量，所述磷礦石粉的用量以磷礦石粉中P₂O₅的物質(zhì)的量(即摩爾量)計量，所述硅質(zhì)原料粉的用量以硅質(zhì)原料粉中SiO₂的物質(zhì)的量計量，所述鈣質(zhì)原料粉的用量以鈣質(zhì)原料粉中CaO的物質(zhì)的量計量；

所述以有效碳計量的碳質(zhì)還原劑粉的物質(zhì)的量是以P₂O₅計量的磷礦石粉的物質(zhì)的量的6～9倍；

所述以SiO₂計量的硅質(zhì)原料粉的物質(zhì)的量是以P₂O₅計量的磷礦石粉的物質(zhì)的量的0～10.5倍，所述以CaO計量的鈣質(zhì)原料粉的物質(zhì)的量是以P₂O₅計量的磷礦石粉的物質(zhì)的量的0～10.5倍；

c、制備第一反應(yīng)層：

將步驟b配備的第一反應(yīng)層原料磷礦石粉、硅質(zhì)原料粉或鈣質(zhì)原料粉、以及碳質(zhì)還原劑粉投入造球機中混合均勻造球，再過2～6目篩進行篩分，篩上物即為制得的第一反應(yīng)層；

所述第一反應(yīng)層中的碳質(zhì)還原劑粉既是作為第一反應(yīng)層中磷礦石粉的還原劑與磷礦石發(fā)生還原反應(yīng)；同時碳質(zhì)還原劑與磷礦石反應(yīng)產(chǎn)生的一氧化碳又能作為第二反應(yīng)層中磷礦石還原反應(yīng)的還原劑；

所述造球機為現(xiàn)有任何類型的造球機，以圓盤造球機為最優(yōu)選擇；所述篩分所用篩分機為現(xiàn)有任何類型的篩分機；

d、配備第二反應(yīng)層原料：

第二反應(yīng)層原料由磷礦石粉、硅質(zhì)原料粉或鈣質(zhì)原料粉、以及造孔材料粉組成，其中：

所述磷礦石粉的用量以磷礦石粉中P₂O₅的物質(zhì)的量(即摩爾量)計量，所述硅質(zhì)原料粉的用量以硅質(zhì)原料粉中SiO₂的物質(zhì)的量計量，所述鈣質(zhì)原料粉的用量以鈣質(zhì)原料粉中CaO的物質(zhì)的量計量；

所述以SiO₂計量的硅質(zhì)原料粉的物質(zhì)的量是以P₂O₅計量的磷礦石粉的物質(zhì)的量的0.3～10.5倍，所述以CaO計量的鈣質(zhì)原料粉的物質(zhì)的量是以P₂O₅計量的磷礦石粉的物質(zhì)的量的0.3～10.5倍；

所述造孔材料粉的用量為磷礦石粉和硅質(zhì)原料粉或鈣質(zhì)原料粉(磷礦石粉和硅質(zhì)原料粉或鈣質(zhì)原料粉即：磷礦石粉和硅質(zhì)原料粉或磷礦石粉和鈣質(zhì)原料粉，后同)總質(zhì)量的0～15％；

所述造孔材料為天然植物纖維、植物淀粉、煤粉、焦炭粉、有機纖維、以及任何高溫下可燃燒的(顆粒狀及纖維狀)物質(zhì)中的任一種或兩種以上的混合物；

e、制備有外部第二反應(yīng)層的復(fù)合反應(yīng)層球團生球：

取第一反應(yīng)層和第二反應(yīng)層原料，第二反應(yīng)層原料中以P₂O₅計量的磷礦石粉的物質(zhì)的量是第一反應(yīng)層中以P₂O₅計量的磷礦石粉的物質(zhì)的量的0.5～1倍；

將第一反應(yīng)層和第二反應(yīng)層原料投入造球機中混合均勻造球造球，即制得有外部第二反應(yīng)層的復(fù)合反應(yīng)層球團生球；

所述造球機為任何類型的造球機，以圓盤造球機為最優(yōu)選擇；

所述有外部第二反應(yīng)層的復(fù)合反應(yīng)層球團生球的內(nèi)部第一反應(yīng)層既是窯法還原磷礦石時的第一反應(yīng)區(qū)；同時碳質(zhì)還原劑與磷礦石反應(yīng)產(chǎn)生的一氧化碳又能作為復(fù)合反應(yīng)層球團外部的第二反應(yīng)層中磷礦石的還原劑；

所述有外部第二反應(yīng)層的復(fù)合反應(yīng)層球團生球的外部第二反應(yīng)層既是作為內(nèi)部第一反應(yīng)層中碳質(zhì)還原劑的保護層，防止復(fù)合反應(yīng)層球團第一反應(yīng)層中碳燒損問題的出現(xiàn)；又可作為窯法還原磷礦石時還原磷礦石的第二反應(yīng)區(qū)域；同時，外部第二反應(yīng)層中添加的造孔材料在燃燒后形成孔隙既便于產(chǎn)物從復(fù)合反應(yīng)層球團內(nèi)部傳遞到復(fù)合反應(yīng)層球團外部，也增加了第一反應(yīng)層中產(chǎn)生的還原劑物質(zhì)與第二反應(yīng)層中磷礦的接觸面積；

所述有外部第二反應(yīng)層的復(fù)合反應(yīng)層球團生球的外部第二反應(yīng)層通過利用第一反應(yīng)層中碳質(zhì)還原劑還原磷礦產(chǎn)生的一氧化碳進行第二反應(yīng)層中磷礦的還原，從而實現(xiàn)了碳質(zhì)還原劑的高效利用，并且降低了復(fù)合反應(yīng)層球團中的碳質(zhì)還原劑的用量；

f、干燥復(fù)合反應(yīng)層球團的生球：將制得的有外部第二反應(yīng)層的復(fù)合反應(yīng)層球團生球送入干燥設(shè)備中，在100℃～110℃溫度下干燥6h～12h，得到復(fù)合反應(yīng)層球團；所述干燥設(shè)備為現(xiàn)有任何類型的干燥設(shè)備；

g、復(fù)合反應(yīng)層球團入窯煅燒：將復(fù)合反應(yīng)層球團送入窯內(nèi)，以5℃/min～20℃/min的升溫速度為，升溫至1200℃～1350℃，并在1200℃～1350℃下保溫煅燒(還原磷礦，時間為)3～5h，煅燒中產(chǎn)生的窯氣用于制備磷酸；復(fù)合反應(yīng)層球團經(jīng)保溫煅燒后，再經(jīng)自然冷卻，即得到輕質(zhì)骨料；

得到的輕質(zhì)骨料具有多孔、輕質(zhì)、表面強度高、無空心結(jié)構(gòu)的特點，且該輕質(zhì)骨料的容重及強度符合國家標準GB/T17431.1-2010《輕集料及實驗方法》；可作為骨料用于建筑材料領(lǐng)域中制備輕質(zhì)混凝土。

本發(fā)明的內(nèi)容中：步驟b所述以SiO₂計量的硅質(zhì)原料粉的物質(zhì)的量較好的是以P₂O₅計量的磷礦石粉的物質(zhì)的量的0.3～9倍，所述以CaO計量的鈣質(zhì)原料粉的物質(zhì)的量較好的是以P₂O₅計量的磷礦石粉的物質(zhì)的量的0.3～9倍。

本發(fā)明的內(nèi)容中：步驟d所述造孔材料粉的用量較好的為磷礦石粉和硅質(zhì)原料粉或鈣質(zhì)原料粉(磷礦石粉和硅質(zhì)原料粉或鈣質(zhì)原料粉即：磷礦石粉和硅質(zhì)原料粉或磷礦石粉和鈣質(zhì)原料粉，后同)總質(zhì)量的3％～10％。

本發(fā)明的內(nèi)容中：步驟a中所述碳質(zhì)還原劑可以為焦炭或煤或其它碳質(zhì)材料(包括生物質(zhì)材料)。

本發(fā)明內(nèi)容所述高效利用碳質(zhì)還原劑窯法還原磷礦制磷酸聯(lián)產(chǎn)輕質(zhì)骨料的方法，其特征是還可以包括下列步驟：為防止還原后的磷返吸，需保證窯內(nèi)處于正壓狀態(tài)，可以對步驟g所述窯內(nèi)采用強制通風或自然抽風等手段；其中，強制通風是指利用風機等機械設(shè)備驅(qū)使窯內(nèi)氣體流動；自然抽風是指利用煙囪產(chǎn)生的抽力使窯內(nèi)氣體流動。

本發(fā)明的內(nèi)容中：步驟a中所述磷礦石可以為高、中、低品位磷礦中任何品位的磷礦石。

本發(fā)明內(nèi)容所述高效利用碳質(zhì)還原劑窯法還原磷礦制磷酸聯(lián)產(chǎn)輕質(zhì)骨料的方法，還可以包括下列步驟(步驟g中所述煅燒中產(chǎn)生的窯氣用于制備磷酸的具體方法步驟)：

窯氣制酸：將球團入窯煅燒(還原磷礦)中產(chǎn)生的窯氣經(jīng)過凈化處理后送入水化室及吸收塔中水化吸收制取磷酸；具體方法是；球團入窯煅燒(還原磷礦)得到的窯氣主要成分為P₂O₅、CO₂，將窯氣經(jīng)過凈化處理去除CO₂后得到純凈的磷酸酐(P₂O₅)氣體；純凈的磷酸酐氣體在水化室中與噴下的稀磷酸(質(zhì)量百分比濃度為50％～70％H₃PO₄水溶液)相遇進行水化反應(yīng)生成磷酸；水化過程中產(chǎn)生的酸霧進入吸收塔中與塔頂噴下的稀磷酸反應(yīng)生成磷酸；將水化吸收得到的磷酸送入儲酸槽冷卻后即得到成品磷酸；該具體方法同現(xiàn)有技術(shù)。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有下列特點和有益效果：

(1)采用本發(fā)明，形成外部第二反應(yīng)層包裹內(nèi)部第一反應(yīng)層的復(fù)合反應(yīng)層球團結(jié)構(gòu)，該復(fù)合反應(yīng)層球團的第二反應(yīng)層對第一反應(yīng)層中的碳質(zhì)還原劑進行了有效的保護；

(2)采用本發(fā)明，復(fù)合球團外部反應(yīng)層所需的還原劑一氧化碳由內(nèi)部反應(yīng)層磷礦與碳質(zhì)還原劑反應(yīng)產(chǎn)生，復(fù)合反應(yīng)層球團內(nèi)部第一反應(yīng)層中碳質(zhì)還原劑在窯法還原磷礦的同時能夠穩(wěn)定持續(xù)的產(chǎn)生一氧化碳，為第二反應(yīng)層還原磷礦提供充足穩(wěn)定的還原劑，從而有效解決了現(xiàn)有技術(shù)窯法制取磷酸中一氧化碳生成量受窯內(nèi)空氣流速制約的問題；

(3)采用本發(fā)明，復(fù)合反應(yīng)層球團內(nèi)部的第一反應(yīng)可以為外部第二反應(yīng)層中還原磷礦提供還原劑，而且第一反應(yīng)層為第二反應(yīng)層還原磷礦提供的還原劑是第一反應(yīng)層中的碳質(zhì)還原劑還原磷礦時產(chǎn)生的一氧化碳；通過該技術(shù)途徑實現(xiàn)了復(fù)合反應(yīng)層球團中碳質(zhì)還原劑的高效利用，降低了復(fù)合反應(yīng)層球團中碳質(zhì)還原劑的實際用量；

(4)采用本發(fā)明，復(fù)合反應(yīng)層球團外部的第二反應(yīng)層不僅僅起到包裹第一反應(yīng)層保護其中的碳質(zhì)還原劑、防止其燒損的作用，同時第二反應(yīng)層也能夠利用第一反應(yīng)層中碳質(zhì)還原劑還原磷礦時產(chǎn)生的一氧化碳作為還原劑窯法還原第二反應(yīng)層中的磷礦；

(5)本發(fā)明制得的復(fù)合反應(yīng)層球團在窯法還原磷礦中聯(lián)產(chǎn)輕質(zhì)骨料，解決了現(xiàn)有技術(shù)窯法制酸后球團形成空心結(jié)構(gòu)對其強度產(chǎn)生影響的問題，提高了最終輕質(zhì)骨料的強度(滿足國標GB/T 17431.1-2010《輕集料及其實驗方法》)；可作為輕質(zhì)骨料應(yīng)用于混凝土領(lǐng)域，從而同時能夠有效地解決現(xiàn)有窯法磷酸工藝中殘渣大量堆積，成為廢棄物難以處理利用，并破壞生態(tài)環(huán)境、造成環(huán)境污染的問題；

(6)本發(fā)明的反應(yīng)機理是：

①第一反應(yīng)層中的反應(yīng)機理：

Ca₁₀(PO₄)₆F₂+15C+9·z(SiO₂)→3P₂+15CO+9[CaO·(SiO₂)_z]+CaF₂ (1-1)

其中，z≥0；

②第二反應(yīng)層中的反應(yīng)機理：

Ca₁₀(PO₄)₆F₂+15CO+9·z(SiO₂)→3P₂+15CO₂+9[CaO·(SiO₂)_z]+CaF₂ (1-2)

其中，z≥0；

上述2個反應(yīng)式中，反應(yīng)式(1-1)是在磷礦快速還原溫度下，第一反應(yīng)層中的磷礦石粉與碳質(zhì)還原劑發(fā)生的氧化還原反應(yīng)，焦炭作為還原劑還原磷礦生成單質(zhì)磷，同時產(chǎn)生第二反應(yīng)層中還原磷礦所需的還原劑——一氧化碳；反應(yīng)式(1-2)是第一反應(yīng)層中碳質(zhì)還原劑還原磷礦時反應(yīng)產(chǎn)生的CO通過外部第二反應(yīng)層時，與第二反應(yīng)層中的磷礦進行的氧化還原反應(yīng)，一氧化碳作為還原劑與第二反應(yīng)層中的磷礦反應(yīng)產(chǎn)生單質(zhì)磷；

(7)采用本發(fā)明，復(fù)合反應(yīng)層球團的第一反應(yīng)層中以磷礦替代粘結(jié)劑與碳質(zhì)還原劑混合，即能得到可塑性良好的混合物，這是由于磷礦本身就具有良好的可塑性及粘結(jié)性；同時磷礦與碳質(zhì)還原劑的均勻混合物也能夠在高溫下進行氧化還原反應(yīng)；

(8)本發(fā)明產(chǎn)品制備工藝簡單，工序簡便，容易操作，特別適用于采用中低品位磷礦為原料的窯法制備磷酸、同時獲得更高強度的適用于制備(輕質(zhì))混凝土的輕質(zhì)骨料，將具有明顯的經(jīng)濟效益和社會效益，實用性強。

附圖說明

圖1是本發(fā)明方法中復(fù)合反應(yīng)層球團的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖1中：1—第一反應(yīng)層、2—第二反應(yīng)層、2-1—造孔材料；

圖2是本發(fā)明窯法還原磷礦的工藝流程圖；

圖3是本發(fā)明中復(fù)合反應(yīng)層球團第一反應(yīng)層的熱分析圖譜；由圖3可知，當復(fù)合反應(yīng)層球團第一反應(yīng)層的CaO/SiO₂＝1.55，n(C)/5n(P₂O₅)＝1.4時，磷礦初始還原的溫度在1200℃左右，磷礦快速還原的溫度在1260℃左右。

具體實施方式

下面給出的實施例擬對本發(fā)明作進一步說明，但不能理解為是對本發(fā)明保護范圍的限制，該領(lǐng)域的技術(shù)人員根據(jù)上述本發(fā)明的內(nèi)容對本發(fā)明作出的一些非本質(zhì)的改進和調(diào)整，仍屬于本發(fā)明的保護范圍。

實施例1：

高效利用碳質(zhì)還原劑窯法還原磷礦制磷酸聯(lián)產(chǎn)輕質(zhì)骨料的方法，包括下列步驟：

a、原料預(yù)處理：將磷礦石破碎后投入磨機粉磨，制成粒度為D₅₀≤25μm的磷礦石粉；將硅質(zhì)原料分別投入磨機粉磨，制成粒度為D₅₀≤60μm的硅質(zhì)原料粉；將碳質(zhì)還原劑投入磨機粉磨，制成粒度為D₅₀≤60μm的碳質(zhì)還原劑粉；將造孔材料粉碎，制成粒度為D₅₀≤80μm的造孔材料粉；

所述硅質(zhì)原料為硅石，可以是石英粉；

b、配備第一反應(yīng)層原料：

第一反應(yīng)層原料由磷礦石粉、硅質(zhì)原料粉和碳質(zhì)還原劑粉組成，其中：

所述碳質(zhì)還原劑粉用量以碳質(zhì)還原劑粉中有效碳(C)計量，所述磷礦石粉的用量以磷礦石粉中P₂O₅的物質(zhì)的量(即摩爾量)計量，所述硅質(zhì)原料粉的用量以硅質(zhì)原料粉中SiO₂的物質(zhì)的量計量；

所述以有效碳計量的碳質(zhì)還原劑粉的物質(zhì)的量是以P₂O₅計量的磷礦石粉的物質(zhì)的量的7.5倍；

所述以SiO₂計量的硅質(zhì)原料粉的物質(zhì)的量是以P₂O₅計量的磷礦石粉的物質(zhì)的量的5倍；

c、制備第一反應(yīng)層：

將步驟b配備的第一反應(yīng)層原料磷礦石粉、硅質(zhì)原料粉、以及碳質(zhì)還原劑粉投入造球機中混合均勻造球，再過2～6目篩進行篩分，篩上物即為制得的第一反應(yīng)層；

所述第一反應(yīng)層中的碳質(zhì)還原劑粉既是作為第一反應(yīng)層中磷礦石粉的還原劑與磷礦石發(fā)生還原反應(yīng)；同時碳質(zhì)還原劑與磷礦石反應(yīng)產(chǎn)生的一氧化碳又能作為第二反應(yīng)層中磷礦石還原反應(yīng)的還原劑；

所述造球機為現(xiàn)有任何類型的造球機，以圓盤造球機為最優(yōu)選擇；所述篩分所用篩分機為現(xiàn)有任何類型的篩分機；

d、配備第二反應(yīng)層原料：

第二反應(yīng)層原料由磷礦石粉、硅質(zhì)原料粉、以及造孔材料粉組成，其中：

所述磷礦石粉的用量以磷礦石粉中P₂O₅的物質(zhì)的量(即摩爾量)計量，所述硅質(zhì)原料粉的用量以硅質(zhì)原料粉中SiO₂的物質(zhì)的量計量；

所述以SiO₂計量的硅質(zhì)原料粉的物質(zhì)的量是以P₂O₅計量的磷礦石粉的物質(zhì)的量的5倍；

所述造孔材料粉的用量為磷礦石粉和硅質(zhì)原料粉或鈣質(zhì)原料粉(磷礦石粉和硅質(zhì)原料粉或鈣質(zhì)原料粉即：磷礦石粉和硅質(zhì)原料粉或磷礦石粉和鈣質(zhì)原料粉，后同)總質(zhì)量的8％；

所述造孔材料為天然植物纖維、植物淀粉、煤粉、焦炭粉、有機纖維、以及任何高溫下可燃燒的(顆粒狀及纖維狀)物質(zhì)中的任一種或兩種以上的混合物；

e、制備有外部第二反應(yīng)層的復(fù)合反應(yīng)層球團生球：

取第一反應(yīng)層和第二反應(yīng)層原料，第二反應(yīng)層原料中以P₂O₅計量的磷礦石粉的物質(zhì)的量是第一反應(yīng)層中以P₂O₅計量的磷礦石粉的物質(zhì)的量的0.8倍；

將第一反應(yīng)層和第二反應(yīng)層原料投入造球機中混合均勻造球造球，即制得有外部第二反應(yīng)層的復(fù)合反應(yīng)層球團生球；

所述造球機為任何類型的造球機，以圓盤造球機為最優(yōu)選擇；

所述有外部第二反應(yīng)層的復(fù)合反應(yīng)層球團生球的內(nèi)部第一反應(yīng)層既是窯法還原磷礦石時的第一反應(yīng)區(qū)；同時碳質(zhì)還原劑與磷礦石反應(yīng)產(chǎn)生的一氧化碳又能作為復(fù)合反應(yīng)層球團外部的第二反應(yīng)層中磷礦石的還原劑；

所述有外部第二反應(yīng)層的復(fù)合反應(yīng)層球團生球的外部第二反應(yīng)層既是作為內(nèi)部第一反應(yīng)層中碳質(zhì)還原劑的保護層，防止復(fù)合反應(yīng)層球團第一反應(yīng)層中碳燒損問題的出現(xiàn)；又可作為窯法還原磷礦石時還原磷礦石的第二反應(yīng)區(qū)域；同時，外部第二反應(yīng)層中添加的造孔材料在燃燒后形成孔隙既便于產(chǎn)物從復(fù)合反應(yīng)層球團內(nèi)部傳遞到復(fù)合反應(yīng)層球團外部，也增加了第一反應(yīng)層中產(chǎn)生的還原劑物質(zhì)與第二反應(yīng)層中磷礦的接觸面積；

所述有外部第二反應(yīng)層的復(fù)合反應(yīng)層球團生球的外部第二反應(yīng)層通過利用第一反應(yīng)層中碳質(zhì)還原劑還原磷礦產(chǎn)生的一氧化碳進行第二反應(yīng)層中磷礦的還原，從而實現(xiàn)了碳質(zhì)還原劑的高效利用，并且降低了復(fù)合反應(yīng)層球團中的碳質(zhì)還原劑的用量。

f、干燥復(fù)合反應(yīng)層球團的生球：將制得的有外部第二反應(yīng)層的復(fù)合反應(yīng)層球團生球送入干燥設(shè)備中，在105℃溫度下干燥9h，得到復(fù)合反應(yīng)層球團；所述干燥設(shè)備為現(xiàn)有任何類型的干燥設(shè)備；

g、復(fù)合反應(yīng)層球團入窯煅燒：將復(fù)合反應(yīng)層球團送入窯內(nèi)，以12℃/min的升溫速度為，升溫至1280℃，并在1280℃下保溫煅燒(還原磷礦，時間為)4h，煅燒中產(chǎn)生的窯氣用于制備磷酸；復(fù)合反應(yīng)層球團經(jīng)保溫煅燒后，再經(jīng)自然冷卻，即得到輕質(zhì)骨料；

得到的輕質(zhì)骨料具有多孔、輕質(zhì)、表面強度高、無空心結(jié)構(gòu)的特點，且該輕質(zhì)骨料的容重及強度符合國家標準GB/T17431.1-2010《輕集料及實驗方法》；可作為骨料用于建筑材料領(lǐng)域中制備輕質(zhì)混凝土。

實施例2：

高效利用碳質(zhì)還原劑窯法還原磷礦制磷酸聯(lián)產(chǎn)輕質(zhì)骨料的方法，包括下列步驟：

a、原料預(yù)處理：將磷礦石破碎后投入磨機粉磨，制成粒度為D₅₀≤25μm的磷礦石粉；將硅質(zhì)原料分別投入磨機粉磨，制成粒度為D₅₀≤60μm的硅質(zhì)原料粉；將碳質(zhì)還原劑投入磨機粉磨，制成粒度為D₅₀≤60μm的碳質(zhì)還原劑粉；將造孔材料粉碎，制成粒度為D₅₀≤80μm的造孔材料粉；

所述硅質(zhì)原料為硅石，可以是石英粉；

b、配備第一反應(yīng)層原料：

第一反應(yīng)層原料由磷礦石粉、以及碳質(zhì)還原劑粉組成，其中：

所述碳質(zhì)還原劑粉用量以碳質(zhì)還原劑粉中有效碳(C)計量，所述磷礦石粉的用量以磷礦石粉中P₂O₅的物質(zhì)的量(即摩爾量)計量；

所述以有效碳計量的碳質(zhì)還原劑粉的物質(zhì)的量是以P₂O₅計量的磷礦石粉的物質(zhì)的量的6倍；

c、制備第一反應(yīng)層：

將步驟b配備的第一反應(yīng)層原料磷礦石粉、以及碳質(zhì)還原劑粉投入造球機中混合均勻造球造球，再過2～6目篩進行篩分，篩上物即為制得的第一反應(yīng)層；

d、配備第二反應(yīng)層原料：

第二反應(yīng)層原料由磷礦石粉、硅質(zhì)原料粉或鈣質(zhì)原料粉組成，其中：

所述磷礦石粉的用量以磷礦石粉中P₂O₅的物質(zhì)的量(即摩爾量)計量，所述硅質(zhì)原料粉的用量以硅質(zhì)原料粉中SiO₂的物質(zhì)的量計量；

所述以SiO₂計量的硅質(zhì)原料粉的物質(zhì)的量是以P₂O₅計量的磷礦石粉的物質(zhì)的量的0.3倍；

e、制備有外部第二反應(yīng)層的復(fù)合反應(yīng)層球團生球：

取第一反應(yīng)層和第二反應(yīng)層原料，第二反應(yīng)層原料中以P₂O₅計量的磷礦石粉的物質(zhì)的量是第一反應(yīng)層中以P₂O₅計量的磷礦石粉的物質(zhì)的量的0.5倍；

將第一反應(yīng)層和第二反應(yīng)層原料投入造球機中混合均勻造球造球，即制得有外部第二反應(yīng)層的復(fù)合反應(yīng)層球團生球；

f、干燥復(fù)合反應(yīng)層球團的生球：將有外部第二反應(yīng)層的復(fù)合反應(yīng)層球團生球送入干燥設(shè)備中，在100℃溫度下干燥12h，得到復(fù)合反應(yīng)層球團；

g、復(fù)合反應(yīng)層球團入窯煅燒：將復(fù)合反應(yīng)層球團送入窯內(nèi)，以5℃/min的升溫速度為，升溫至1200℃，并在1200℃下保溫煅燒(還原磷礦，時間為)5h，煅燒中產(chǎn)生的窯氣用于制備磷酸；復(fù)合反應(yīng)層球團經(jīng)保溫煅燒后，再經(jīng)自然冷卻，即得到輕質(zhì)骨料；

其它同實施例1，省略。

實施例3：

高效利用碳質(zhì)還原劑窯法還原磷礦制磷酸聯(lián)產(chǎn)輕質(zhì)骨料的方法，包括下列步驟：

a、原料預(yù)處理：將磷礦石破碎后投入磨機粉磨，制成粒度為D₅₀≤25μm的磷礦石粉；將硅質(zhì)原料或鈣質(zhì)原料分別投入磨機粉磨，制成粒度為D₅₀≤60μm的硅質(zhì)原料粉或鈣質(zhì)原料粉；將碳質(zhì)還原劑投入磨機粉磨，制成粒度為D₅₀≤60μm的碳質(zhì)還原劑粉；將造孔材料粉碎，制成粒度為D₅₀≤80μm的造孔材料粉；

所述硅質(zhì)原料為硅石，可以是石英粉；

所述鈣質(zhì)原料為石灰石粉或生石灰；

b、配備第一反應(yīng)層原料：

第一反應(yīng)層原料由磷礦石粉、硅質(zhì)原料粉或鈣質(zhì)原料粉、以及碳質(zhì)還原劑粉組成，其中：

所述碳質(zhì)還原劑粉用量以碳質(zhì)還原劑粉中有效碳(C)計量，所述磷礦石粉的用量以磷礦石粉中P₂O₅的物質(zhì)的量(即摩爾量)計量，所述硅質(zhì)原料粉的用量以硅質(zhì)原料粉中SiO₂的物質(zhì)的量計量，所述鈣質(zhì)原料粉的用量以鈣質(zhì)原料粉中CaO的物質(zhì)的量計量；

所述以有效碳計量的碳質(zhì)還原劑粉的物質(zhì)的量是以P₂O₅計量的磷礦石粉的物質(zhì)的量的9倍；

所述以SiO₂計量的硅質(zhì)原料粉的物質(zhì)的量是以P₂O₅計量的磷礦石粉的物質(zhì)的量的10.5倍，所述以CaO計量的鈣質(zhì)原料粉的物質(zhì)的量是以P₂O₅計量的磷礦石粉的物質(zhì)的量的10.5倍；

c、制備第一反應(yīng)層：

將步驟b配備的第一反應(yīng)層原料磷礦石粉、硅質(zhì)原料粉或鈣質(zhì)原料粉、以及碳質(zhì)還原劑粉投入造球機中混合均勻造球造球，再過2～6目篩進行篩分，篩上物即為制得的第一反應(yīng)層；

d、配備第二反應(yīng)層原料：

第二反應(yīng)層原料由磷礦石粉、硅質(zhì)原料粉或鈣質(zhì)原料粉、以及造孔材料粉組成，其中：

所述磷礦石粉的用量以磷礦石粉中P₂O₅的物質(zhì)的量(即摩爾量)計量，所述硅質(zhì)原料粉的用量以硅質(zhì)原料粉中SiO₂的物質(zhì)的量計量，所述鈣質(zhì)原料粉的用量以鈣質(zhì)原料粉中CaO的物質(zhì)的量計量；

所述以SiO₂計量的硅質(zhì)原料粉的物質(zhì)的量是以P₂O₅計量的磷礦石粉的物質(zhì)的量的10.5倍，所述以CaO計量的鈣質(zhì)原料粉的物質(zhì)的量是以P₂O₅計量的磷礦石粉的物質(zhì)的量的10.5倍；

所述造孔材料粉的用量為磷礦石粉和硅質(zhì)原料粉或鈣質(zhì)原料粉總質(zhì)量的15％；

所述造孔材料為天然植物纖維、植物淀粉、煤粉、焦炭粉、有機纖維、以及任何高溫下可燃燒的(顆粒狀及纖維狀)物質(zhì)中的任一種或兩種以上的混合物；

e、制備有外部第二反應(yīng)層的復(fù)合反應(yīng)層球團生球：

取第一反應(yīng)層和第二反應(yīng)層原料，第二反應(yīng)層原料中以P₂O₅計量的磷礦石粉的物質(zhì)的量是第一反應(yīng)層中以P₂O₅計量的磷礦石粉的物質(zhì)的量的1倍；

將第一反應(yīng)層和第二反應(yīng)層原料投入造球機中混合均勻造球造球，即制得有外部第二反應(yīng)層的復(fù)合反應(yīng)層球團生球；

f、干燥復(fù)合反應(yīng)層球團的生球：將有外部第二反應(yīng)層的復(fù)合反應(yīng)層球團生球送入干燥設(shè)備中，在110℃溫度下干燥6h，得到復(fù)合反應(yīng)層球團；

g、復(fù)合反應(yīng)層球團入窯煅燒：將復(fù)合反應(yīng)層球團送入窯內(nèi)，以20℃/min的升溫速度為，升溫至1350℃，并在1350℃下保溫煅燒(還原磷礦，時間為)3h，煅燒中產(chǎn)生的窯氣用于制備磷酸；復(fù)合反應(yīng)層球團經(jīng)保溫煅燒后，再經(jīng)自然冷卻，即得到輕質(zhì)骨料；

其它同實施例1，省略。

實施例4～9：

高效利用碳質(zhì)還原劑窯法還原磷礦制磷酸聯(lián)產(chǎn)輕質(zhì)骨料的方法，包括下列步驟：

a、原料預(yù)處理：將磷礦石破碎后投入磨機粉磨，制成粒度為D₅₀≤25μm的磷礦石粉；將硅質(zhì)原料或鈣質(zhì)原料分別投入磨機粉磨，制成粒度為D₅₀≤60μm的硅質(zhì)原料粉或鈣質(zhì)原料粉；將碳質(zhì)還原劑投入磨機粉磨，制成粒度為D₅₀≤60μm的碳質(zhì)還原劑粉；將造孔材料粉碎，制成粒度為D₅₀≤80μm的造孔材料粉；

所述硅質(zhì)原料為硅石，可以是石英粉；

所述鈣質(zhì)原料為石灰石粉或生石灰；

b、配備第一反應(yīng)層原料：

第一反應(yīng)層原料由磷礦石粉、硅質(zhì)原料粉或鈣質(zhì)原料粉、以及碳質(zhì)還原劑粉組成，其中：

所述碳質(zhì)還原劑粉用量以碳質(zhì)還原劑粉中有效碳(C)計量，所述磷礦石粉的用量以磷礦石粉中P₂O₅的物質(zhì)的量(即摩爾量)計量，所述硅質(zhì)原料粉的用量以硅質(zhì)原料粉中SiO₂的物質(zhì)的量計量，所述鈣質(zhì)原料粉的用量以鈣質(zhì)原料粉中CaO的物質(zhì)的量計量；

所述以有效碳計量的碳質(zhì)還原劑粉的物質(zhì)的量是以P₂O₅計量的磷礦石粉的物質(zhì)的量的6～9倍(實施例4～9分別為6.5、7、7.5、8、8.3、8.6倍)；

所述以SiO₂計量的硅質(zhì)原料粉的物質(zhì)的量是以P₂O₅計量的磷礦石粉的物質(zhì)的量的0～10.5倍(實施例4～9分別為3、4、6、7、8、9倍)，所述以CaO計量的鈣質(zhì)原料粉的物質(zhì)的量是以P₂O₅計量的磷礦石粉的物質(zhì)的量的0～10.5倍(實施例4～9分別為3、4、6、7、8、9倍)；

c、制備第一反應(yīng)層：

將步驟b配備的第一反應(yīng)層原料磷礦石粉、硅質(zhì)原料粉或鈣質(zhì)原料粉、以及碳質(zhì)還原劑粉投入造球機中混合均勻造球造球，再過2～6目篩進行篩分，篩上物即為制得的第一反應(yīng)層；

d、配備第二反應(yīng)層原料：

第二反應(yīng)層原料由磷礦石粉、硅質(zhì)原料粉或鈣質(zhì)原料粉、以及造孔材料粉組成，其中：

所述磷礦石粉的用量以磷礦石粉中P₂O₅的物質(zhì)的量(即摩爾量)計量，所述硅質(zhì)原料粉的用量以硅質(zhì)原料粉中SiO₂的物質(zhì)的量計量，所述鈣質(zhì)原料粉的用量以鈣質(zhì)原料粉中CaO的物質(zhì)的量計量；

所述以SiO₂計量的硅質(zhì)原料粉的物質(zhì)的量是以P₂O₅計量的磷礦石粉的物質(zhì)的量的0.3～10.5倍(實施例4～9分別為3、4、6、7、8、9倍)，所述以CaO計量的鈣質(zhì)原料粉的物質(zhì)的量是以P₂O₅計量的磷礦石粉的物質(zhì)的量的0.3～10.5倍(實施例4～9分別為3、4、6、7、8、9倍)；

所述造孔材料粉的用量為磷礦石粉和硅質(zhì)原料粉或鈣質(zhì)原料粉總質(zhì)量的0～15％(實施例4～9分別為3、5、6、8、10、12倍)；

所述造孔材料為天然植物纖維、植物淀粉、煤粉、焦炭粉、有機纖維、以及任何高溫下可燃燒的(顆粒狀及纖維狀)物質(zhì)中的任一種或兩種以上的混合物；

e、制備有外部第二反應(yīng)層的復(fù)合反應(yīng)層球團生球：

取第一反應(yīng)層和第二反應(yīng)層原料，第二反應(yīng)層原料中以P₂O₅計量的磷礦石粉的物質(zhì)的量是第一反應(yīng)層中以P₂O₅計量的磷礦石粉的物質(zhì)的量的0.5～1倍(實施例4～9分別為0.6、0.7、0.8、0.8、0.9、0.9)；

將第一反應(yīng)層和第二反應(yīng)層原料投入造球機中混合均勻造球造球，即制得有外部第二反應(yīng)層的復(fù)合反應(yīng)層球團生球；

f、干燥復(fù)合反應(yīng)層球團的生球：將制得的有外部第二反應(yīng)層的復(fù)合反應(yīng)層球團生球送入干燥設(shè)備中，在100℃～110℃中任一溫度下干燥6h～12h中任一時間，得到復(fù)合反應(yīng)層球團；

g、復(fù)合反應(yīng)層球團入窯煅燒：將復(fù)合反應(yīng)層球團送入窯內(nèi)，以5℃/min～20℃/min中任一的升溫速度為，升溫至1200℃～1350℃中任一，并保溫煅燒(還原磷礦，時間為)3～5h中任一，煅燒中產(chǎn)生的窯氣用于制備磷酸；復(fù)合反應(yīng)層球團經(jīng)保溫煅燒后，再經(jīng)自然冷卻，即得到輕質(zhì)骨料；

其它同實施例1，省略。

實施例10：

一種高效利用碳質(zhì)還原劑窯法還原磷礦制磷酸聯(lián)產(chǎn)輕質(zhì)骨料的方法，，包括下列步驟：

a、原料預(yù)處理：將磷礦石破碎后投入磨機粉磨，制成粒度為D₅₀≤25μm的磷礦石粉；將鈣質(zhì)原料投入磨機粉磨，制成粒度為D₅₀≤60μm的鈣質(zhì)原料粉；將碳質(zhì)還原劑投入磨機粉磨，制成粒度為D₅₀≤60μm的碳質(zhì)還原劑粉；

所述鈣質(zhì)原料為石灰石粉；

b、配備第一反應(yīng)層原料：

第一反應(yīng)層原料由磷礦石粉、鈣質(zhì)原料粉和碳質(zhì)還原劑粉組成，其中：

所述碳質(zhì)還原劑粉用量以碳質(zhì)還原劑粉中有效碳(C)計量，所述磷礦石粉的用量以磷礦石粉中P₂O₅的物質(zhì)的量(即摩爾量)計量，所述鈣質(zhì)原料粉的用量以鈣質(zhì)原料粉中CaO的物質(zhì)的量計量；

所述以有效碳計量的碳質(zhì)還原劑粉的物質(zhì)的量是以P₂O₅計量的磷礦石粉的物質(zhì)的量的7倍；所述以CaO計量的鈣質(zhì)原料粉的物質(zhì)的量是以P₂O₅計量的磷礦石粉的物質(zhì)的量的7倍；

c、制備第一反應(yīng)層：

將步驟b配備的第一反應(yīng)層原料磷礦石粉、鈣質(zhì)原料粉、以及碳質(zhì)還原劑粉投入造球機中混合均勻造球造球，再過5目篩進行篩分，篩上物即為制得的第一反應(yīng)層；所述造球機為現(xiàn)有任何類型的造球機，以圓盤造球機為最優(yōu)選擇；所述篩分所用篩分機為現(xiàn)有任何類型的篩分機；

第一反應(yīng)層中的碳質(zhì)還原劑粉與磷礦石粉反應(yīng)產(chǎn)生的一氧化碳作為復(fù)合反應(yīng)層球團外部第二反應(yīng)層中所進行的磷礦還原反應(yīng)的還原劑；

d、配備第二反應(yīng)層原料：

第二反應(yīng)層原料由磷礦石粉和鈣質(zhì)原料粉組成，其中：

所述磷礦石粉的用量以磷礦石粉中P₂O₅的物質(zhì)的量(即摩爾量)計量，所述鈣質(zhì)原料粉的用量以鈣質(zhì)原料粉中CaO的物質(zhì)的量計量；

所述以CaO計量的鈣質(zhì)原料粉的物質(zhì)的量是以P₂O₅計量的磷礦石粉的物質(zhì)的量的7倍；

e、制備有外部第二反應(yīng)層的復(fù)合反應(yīng)層球團生球：

取第一反應(yīng)層和第二反應(yīng)層原料，第二反應(yīng)層原料中以P₂O₅計量的磷礦石粉的物質(zhì)的量是第一反應(yīng)層中以P₂O₅計量的磷礦石粉的物質(zhì)的量的1倍；

將第一反應(yīng)層和第二反應(yīng)層原料投入造球機中混合均勻造球造球，即制得有外部第二反應(yīng)層的復(fù)合反應(yīng)層球團生球；

f、干燥復(fù)合反應(yīng)層球團的生球：將制得的有外部第二反應(yīng)層的復(fù)合反應(yīng)層球團生球送入干燥設(shè)備中，在105℃溫度下干燥6h，得到復(fù)合反應(yīng)層球團；所述干燥設(shè)備為現(xiàn)有任何類型的干燥設(shè)備；

g、復(fù)合反應(yīng)層球團入窯煅燒：將復(fù)合反應(yīng)層球團送入窯內(nèi)，以5℃/min的升溫速度為，升溫至1300℃，并在1300℃保溫煅燒(還原磷礦，時間為)3h，煅燒中產(chǎn)生的窯氣用于制備磷酸；復(fù)合反應(yīng)層球團經(jīng)保溫煅燒后，再經(jīng)自然冷卻，即得到輕質(zhì)骨料；

得到的輕質(zhì)骨料具有多孔、輕質(zhì)、表面強度高、無空心結(jié)構(gòu)的特點，且該輕質(zhì)骨料的容重及強度符合國家標準GB/T17431.1-2010《輕集料及實驗方法》；可作為骨料用于建筑材料領(lǐng)域中制備輕質(zhì)混凝土。

結(jié)果如下表：

實施例11：

一種高效利用碳質(zhì)還原劑窯法還原磷礦制磷酸聯(lián)產(chǎn)輕質(zhì)骨料的方法，包括下列步驟：

a、原料預(yù)處理：將磷礦石破碎后投入磨機粉磨，制成粒度為D₅₀≤25μm的磷礦石粉；將鈣質(zhì)原料投入磨機粉磨，制成粒度為D₅₀≤60μm的鈣質(zhì)原料粉；將碳質(zhì)還原劑投入磨機粉磨，制成粒度為D₅₀≤60μm的碳質(zhì)還原劑粉；

所述鈣質(zhì)原料為石灰石粉或生石灰；

b、配備第一反應(yīng)層原料：

第一反應(yīng)層原料由磷礦石粉、鈣質(zhì)原料粉和碳質(zhì)還原劑粉組成，其中：

所述碳質(zhì)還原劑粉用量以碳質(zhì)還原劑粉中有效碳(C)計量，所述磷礦石粉的用量以磷礦石粉中P₂O₅的物質(zhì)的量(即摩爾量)計量，所述硅質(zhì)原料粉的用量以硅質(zhì)原料粉中SiO₂的物質(zhì)的量計量，所述鈣質(zhì)原料粉的用量以鈣質(zhì)原料粉中CaO的物質(zhì)的量計量；

所述以有效碳計量的碳質(zhì)還原劑粉的物質(zhì)的量是以P₂O₅計量的磷礦石粉的物質(zhì)的量的7倍；所述以CaO計量的鈣質(zhì)原料粉的物質(zhì)的量是以P₂O₅計量的磷礦石粉的物質(zhì)的量的3.5倍；

c、制備第一反應(yīng)層：

將步驟b配備的第一反應(yīng)層原料磷礦石粉、鈣質(zhì)原料粉、以及碳質(zhì)還原劑粉投入造球機中混合均勻造球造球，再過3目篩進行篩分，篩上物即為制得的第一反應(yīng)層；

所述造球機為現(xiàn)有任何類型的造球機，以圓盤造球機為最優(yōu)選擇；所述篩分所用篩分機為現(xiàn)有任何類型的篩分機；

第一反應(yīng)層中的碳質(zhì)還原劑粉與磷礦石粉反應(yīng)產(chǎn)生的一氧化碳作為復(fù)合反應(yīng)層球團外部第二反應(yīng)層中所進行的磷礦還原反應(yīng)的還原劑；

d、配備第二反應(yīng)層原料：

第二反應(yīng)層原料由磷礦石粉和鈣質(zhì)原料粉組成，其中：

所述磷礦石粉的用量以磷礦石粉中P₂O₅的物質(zhì)的量(即摩爾量)計量，所述鈣質(zhì)原料粉的用量以鈣質(zhì)原料粉中CaO的物質(zhì)的量計量；

所述以CaO計量的鈣質(zhì)原料粉的物質(zhì)的量是以P₂O₅計量的磷礦石粉的物質(zhì)的量的3.5倍；

e、制備有外部第二反應(yīng)層的復(fù)合反應(yīng)層球團生球：

取第一反應(yīng)層和第二反應(yīng)層原料，第二反應(yīng)層原料中以P₂O₅計量的磷礦石粉的物質(zhì)的量是第一反應(yīng)層中以P₂O₅計量的磷礦石粉的物質(zhì)的量的1倍；

將第一反應(yīng)層和第二反應(yīng)層原料投入造球機中混合均勻造球造球，即制得有外部第二反應(yīng)層的復(fù)合反應(yīng)層球團生球；

f、干燥復(fù)合反應(yīng)層球團的生球：將制得的有外部第二反應(yīng)層的復(fù)合反應(yīng)層球團生球送入干燥設(shè)備中，在105℃溫度下干燥6h，得到復(fù)合反應(yīng)層球團；所述干燥設(shè)備為現(xiàn)有任何類型的干燥設(shè)備；

g、復(fù)合反應(yīng)層球團入窯煅燒：將復(fù)合反應(yīng)層球團送入窯內(nèi)，以5℃/min的升溫速度為，升溫至1250℃，并在1250℃保溫煅燒4h中任一，煅燒中產(chǎn)生的窯氣用于制備磷酸；復(fù)合反應(yīng)層球團經(jīng)保溫煅燒后，再經(jīng)自然冷卻，即得到輕質(zhì)骨料；

結(jié)果如下表：

實施例12：

一種高效利用碳質(zhì)還原劑窯法還原磷礦制磷酸聯(lián)產(chǎn)輕質(zhì)骨料的方法，包括下列步驟：

a、原料預(yù)處理：將磷礦石破碎后投入磨機粉磨，制成粒度為D₅₀≤25μm的磷礦石粉；將硅質(zhì)原料投入磨機粉磨，制成粒度為D₅₀≤60μm的硅質(zhì)原料粉；將碳質(zhì)還原劑投入磨機粉磨，制成粒度為D₅₀≤60μm的碳質(zhì)還原劑粉；

所述硅質(zhì)原料為石英粉；

b、配備第一反應(yīng)層原料：

第一反應(yīng)層原料由磷礦石粉、硅質(zhì)原料粉和碳質(zhì)還原劑粉組成，其中：

所述碳質(zhì)還原劑粉用量以碳質(zhì)還原劑粉中有效碳(C)計量，所述磷礦石粉的用量以磷礦石粉中P₂O₅的物質(zhì)的量(即摩爾量)計量，所述硅質(zhì)原料粉的用量以硅質(zhì)原料粉中SiO₂的物質(zhì)的量計量；

所述以有效碳計量的碳質(zhì)還原劑粉的物質(zhì)的量是以P₂O₅計量的磷礦石粉的物質(zhì)的量的7倍；所述以SiO₂計量的硅質(zhì)原料粉的物質(zhì)的量是以P₂O₅計量的磷礦石粉的物質(zhì)的量的2.35倍；

c、制備第一反應(yīng)層：

將步驟b配備的第一反應(yīng)層原料磷礦石粉、硅質(zhì)原料粉和碳質(zhì)還原劑粉投入造球機混合均勻，再過5目篩進行篩分，篩上物即為制得的第一反應(yīng)層；

d、配備第二反應(yīng)層原料：

第二反應(yīng)層原料由磷礦石粉、硅質(zhì)原料粉和造孔材料粉組成，其中：

所述磷礦石粉的用量以磷礦石粉中P₂O₅的物質(zhì)的量(即摩爾量)計量，所述硅質(zhì)原料粉的用量以硅質(zhì)原料粉中SiO₂的物質(zhì)的量計量；

所述以SiO₂計量的硅質(zhì)原料粉的物質(zhì)的量是以P₂O₅計量的磷礦石粉的物質(zhì)的量的2.35倍；

所述造孔材料粉的用量為磷礦石粉和硅質(zhì)原料粉總質(zhì)量的5％；

所述造孔材料為天然植物纖維、植物淀粉、煤粉、焦炭粉、有機纖維、以及任何高溫下可燃燒的(顆粒狀及纖維狀)物質(zhì)中的任一種或兩種以上的混合物；

e、制備有外部第二反應(yīng)層的復(fù)合反應(yīng)層球團生球：

取第一反應(yīng)層和第二反應(yīng)層原料，第二反應(yīng)層原料中以P₂O₅計量的磷礦石粉的物質(zhì)的量是第一反應(yīng)層中以P₂O₅計量的磷礦石粉的物質(zhì)的量的1倍；

將第一反應(yīng)層和第二反應(yīng)層原料投入造球機中混合均勻造球造球，即制得有外部第二反應(yīng)層的復(fù)合反應(yīng)層球團生球；

f、干燥復(fù)合反應(yīng)層球團的生球：將制得的有外部第二反應(yīng)層的復(fù)合反應(yīng)層球團生球送入干燥設(shè)備，在105℃溫度下干燥6h，得到復(fù)合反應(yīng)層球團；

g、復(fù)合反應(yīng)層球團入窯煅燒：將復(fù)合反應(yīng)層球團送入窯內(nèi)，以5℃/min的升溫速度為，升溫至1250℃，并在1250℃保溫煅燒4h4，煅燒中產(chǎn)生的窯氣用于制備磷酸；復(fù)合反應(yīng)層球團經(jīng)保溫煅燒后，再經(jīng)自然冷卻，即得到輕質(zhì)骨料；

結(jié)果如下表：

實施例13：

一種高效利用碳質(zhì)還原劑窯法還原磷礦制磷酸聯(lián)產(chǎn)輕質(zhì)骨料的方法，包括下列步驟：

a、原料預(yù)處理：將磷礦石破碎后投入磨機粉磨，制成粒度為D₅₀≤25μm的磷礦石粉；將鈣質(zhì)原料分別投入磨機粉磨，制成粒度為D₅₀≤60μm的硅質(zhì)原料粉或鈣質(zhì)原料粉；將碳質(zhì)還原劑投入磨機粉磨，制成粒度為D₅₀≤60μm的碳質(zhì)還原劑粉；將造孔材料粉碎，制成粒度為D₅₀≤80μm的造孔材料粉；

所述鈣質(zhì)原料為石灰石粉或生石灰；

b、配備第一反應(yīng)層原料：

第一反應(yīng)層原料由磷礦石粉、鈣質(zhì)原料粉及碳質(zhì)還原劑粉組成，其中：

所述碳質(zhì)還原劑粉用量以碳質(zhì)還原劑粉中有效碳(C)計量，所述磷礦石粉的用量以磷礦石粉中P₂O₅的物質(zhì)的量(即摩爾量)計量，所述鈣質(zhì)原料粉的用量以鈣質(zhì)原料粉中CaO的物質(zhì)的量計量；

所述以有效碳計量的碳質(zhì)還原劑粉的物質(zhì)的量是以P₂O₅計量的磷礦石粉的物質(zhì)的量的7倍；所述以CaO計量的鈣質(zhì)原料粉的物質(zhì)的量是以P₂O₅計量的磷礦石粉的物質(zhì)的量的3.5倍；

c、制備第一反應(yīng)層：

將步驟b配備的第一反應(yīng)層原料磷礦石粉、鈣質(zhì)原料粉及碳質(zhì)還原劑粉投入造球機中混勻，再過5目篩進行篩分，篩上物即為制得的第一反應(yīng)層；

d、配備第二反應(yīng)層原料：

第二反應(yīng)層原料由磷礦石粉、鈣質(zhì)原料粉及造孔材料粉組成，其中：

所述磷礦石粉的用量以磷礦石粉中P₂O₅的物質(zhì)的量(即摩爾量)計量，所述硅質(zhì)原料粉的用量以硅質(zhì)原料粉中SiO₂的物質(zhì)的量計量，所述鈣質(zhì)原料粉的用量以鈣質(zhì)原料粉中CaO的物質(zhì)的量計量；

所述以CaO計量的鈣質(zhì)原料粉的物質(zhì)的量是以P₂O₅計量的磷礦石粉的物質(zhì)的量的3.5倍；所述造孔材料粉的用量為磷礦石粉和硅質(zhì)原料粉或鈣質(zhì)原料粉總質(zhì)量的6％；

所述造孔材料為天然植物纖維、植物淀粉、煤粉、焦炭粉、有機纖維、以及任何高溫下可燃燒的(顆粒狀及纖維狀)物質(zhì)中的任一種或兩種以上的混合物；

e、制備有外部第二反應(yīng)層的復(fù)合反應(yīng)層球團生球：

取第一反應(yīng)層和第二反應(yīng)層原料，第二反應(yīng)層原料中以P₂O₅計量的磷礦石粉的物質(zhì)的量是第一反應(yīng)層中以P₂O₅計量的磷礦石粉的物質(zhì)的量的1倍；

將第一反應(yīng)層和第二反應(yīng)層原料投入造球機中混合均勻造球造球，即制得有外部第二反應(yīng)層的復(fù)合反應(yīng)層球團生球；

f、干燥復(fù)合反應(yīng)層球團的生球：將制得的有外部第二反應(yīng)層的復(fù)合反應(yīng)層球團生球送入干燥設(shè)備中，在105℃中任一溫度下干燥6h～12h中任一時間，得到復(fù)合反應(yīng)層球團；

g、復(fù)合反應(yīng)層球團入窯煅燒：將復(fù)合反應(yīng)層球團送入窯內(nèi)，以5℃/min的升溫速度升溫至1300℃，并在1300℃保溫煅燒(還原磷礦，時間為)3～5h中任一，煅燒中產(chǎn)生的窯氣用于制備磷酸；復(fù)合反應(yīng)層球團經(jīng)保溫煅燒后，再經(jīng)自然冷卻，即得到輕質(zhì)骨料；

得到的輕質(zhì)骨料具有多孔、輕質(zhì)、表面強度高、無空心結(jié)構(gòu)的特點，且該輕質(zhì)骨料的容重及強度符合國家標準GB/T17431.1-2010《輕集料及實驗方法》；可作為骨料用于建筑材料領(lǐng)域中制備輕質(zhì)混凝土。

實驗結(jié)果如下表：

實施例14：

一種高效利用碳質(zhì)還原劑窯法還原磷礦制磷酸聯(lián)產(chǎn)輕質(zhì)骨料的方法，還包括下列步驟：為防止還原后的磷返吸，需保證窯內(nèi)處于正壓狀態(tài)，對步驟g所述窯內(nèi)采用強制通風或自然抽風等手段；其中，強制通風是指利用風機等機械設(shè)備驅(qū)使窯內(nèi)氣體流動；自然抽風是指利用煙囪產(chǎn)生的抽力使窯內(nèi)氣體流動。其它同實施例1～13中任一，省略。

實施例15：

高效利用碳質(zhì)還原劑窯法還原磷礦制磷酸聯(lián)產(chǎn)輕質(zhì)骨料的方法，還包括下列步驟(步驟g中所述煅燒中產(chǎn)生的窯氣用于制備磷酸的具體方法步驟)：

窯氣制酸：將球團入窯煅燒(還原磷礦)中產(chǎn)生的窯氣經(jīng)過凈化處理后送入水化室及吸收塔中水化吸收制取磷酸；具體方法是；球團入窯煅燒(還原磷礦)得到的窯氣主要成分為P₂O₅、CO₂，將窯氣經(jīng)過凈化處理去除CO₂后得到純凈的磷酸酐(P₂O₅)氣體；純凈的磷酸酐氣體在水化室中與噴下的稀磷酸(質(zhì)量百分比濃度為50％～70％H₃PO₄水溶液)相遇進行水化反應(yīng)生成磷酸；水化過程中產(chǎn)生的酸霧進入吸收塔中與塔頂噴下的稀磷酸反應(yīng)生成磷酸；將水化吸收得到的磷酸送入儲酸槽冷卻后即得到成品磷酸；該具體方法同現(xiàn)有技術(shù)。其它同實施例1～14中任一，省略。

上述實施例中：步驟a中所述碳質(zhì)還原劑可以為焦炭或煤或其它碳質(zhì)材料(包括生物質(zhì)材料)。

上述實施例中：所述磷礦石可以為高、中、低品位磷礦中任何品位的磷礦石。

上述實施例中：所采用的各原料均為市售產(chǎn)品。

上述實施例中：各步驟中的工藝參數(shù)(溫度、時間、速度等)和各組分用量數(shù)值等為范圍的，任一點均可適用。

本發(fā)明內(nèi)容及上述實施例中未具體敘述的技術(shù)內(nèi)容同現(xiàn)有技術(shù)。

本發(fā)明不限于上述實施例，本發(fā)明內(nèi)容所述均可實施并具有所述良好效果。