專利名稱：中低品位磷礦制取磷酸和冶金助劑的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及冶金技術(shù)領(lǐng)域，特別是采用中低品位磷礦直接還原制取高濃度磷酸和副產(chǎn) 冶金助劑的方法。
背景技術(shù)：
工業(yè)化生產(chǎn)磷酸的主要方法以下幾種(1)以黃磷為原料，經(jīng)氧化燃燒、水合吸收制 取磷酸；該方法制得的產(chǎn)品質(zhì)量好、濃度高但其原料生產(chǎn)需消耗大量的電能和中高品位的 磷礦，能耗高、成本高，常規(guī)稱為熱法磷酸。(2)用硫酸分解磷礦制取磷酸；該方法生產(chǎn) 成本相對較低，但需要消耗大量的硫酸和優(yōu)質(zhì)磷礦石，產(chǎn)品質(zhì)量差，酸濃度低， 一般只用 于生產(chǎn)肥料，難以滿足工業(yè)磷酸鹽生產(chǎn)用酸要求。而且以上兩種生產(chǎn)方法均有大量的固體 廢渣排放，給環(huán)境造成很大壓力。(3)窯法磷酸生產(chǎn)工藝，該方法用碳作還原劑、二氧化 硅作助劑直接還原磷礦制取磷酸，殘渣一般開發(fā)作建筑磚、水泥熟料等。殘渣利用單一， 經(jīng)濟價值低。
冶金助劑是冶金行業(yè)使用的脫氧、脫硫、脫磷劑等，其有效組分主要是硅、鋁、鈣、 鋇等，常規(guī)使用工業(yè)性產(chǎn)品熔煉生產(chǎn)，成本高、能耗大。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種直接還原中低品位磷礦制取高濃度磷酸和副產(chǎn)冶金助劑的 方法。該方法改變了中低品位磷礦常規(guī)窯法碳熱還原制取磷酸的工藝配方和原料，礦石磷 利用率超過90%，所得磷酸可直接用于磷酸鹽生產(chǎn)，其燒渣進一步碳熱還原生產(chǎn)冶金助劑。 本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的將磷礦石、高嶺土、硅石和煤(或焦)，經(jīng)烘干、破碎、
篩分磨粉，按SiO2/CaO=3.4 0.5、碳含量為總物料中P20s和C02、 CaO、 AI203、 Si02、 MgO、 Fe203還原所需碳的U 3進行配料，經(jīng)混合陳化后，再噴加3 8%的水壓制成需 要的料坯；料坯經(jīng)自然養(yǎng)護和38(TC-50(TC烘干，送入窯內(nèi)進行預(yù)熱和煅燒，在130(TC左 右磷礦石中的磷被煤(或焦)的固體碳還原成單質(zhì)磷并進一步氧化成五氧化二磷隨窯氣去 制取磷酸。煅燒后的渣坯其主要成份為Si02 、 CaO、 Al203和剩余的碳，將其加入電熔 煉爐中，加熱到1500 2000°C，渣坯中的硅、鋁、鈣氧化物被剩余的碳還原成單質(zhì)共晶液 態(tài)合金從熔煉爐中放出，經(jīng)冷卻固化后粉碎成25mm以下的顆粒，即為冶金優(yōu)質(zhì)復(fù)合合金 助劑。熔煉爐產(chǎn)生的高溫尾氣主要是二氧化碳，經(jīng)除塵換熱降溫洗滌后達標排放；除塵得到的粉塵主要含三氧化二鋁，可作為煉鋁或制化學(xué)品氧化鋁的原料，亦可返回與原料一起 制坯；換熱所得的熱源可以用來預(yù)熱料坯和烘干原料；尾氣亦可經(jīng)余熱鍋爐進行熱能回收 產(chǎn)生中高壓蒸汽供熱或發(fā)電，還可直接配氣調(diào)溫用于預(yù)熱料坯和烘干原料。
本發(fā)明煅燒渣坯的利用是以電熱熔煉爐為主要反應(yīng)設(shè)備來完成煅燒渣坯的還原反應(yīng)。 煅燒渣坯的還原用其中的剩余碳作為還原劑，其總反應(yīng)概述如下
2A1203+3C=4AI+3C02 t
2Fe20:!+3C=4Fe+3C02 t
Si02+C = Si+C02 t
2CaO+C=2Ca+C02 t
本發(fā)明解決了目前國內(nèi)窯法磷酸生產(chǎn)燒渣做磚產(chǎn)品單一、質(zhì)量穩(wěn)定性差的推廣應(yīng)用瓶 頸問題，改變了中低品位磷礦常規(guī)窯法碳熱還原制取磷酸的工藝配方和原料，礦石磷利用 率超過90%，所得磷酸可直接用于磷酸鹽生產(chǎn)，其燒渣進一步碳熱還原生產(chǎn)冶金助劑，為 窯法磷酸燒渣的高效綜合利用開發(fā)了新的出路，生產(chǎn)的冶金助劑原料成本低、能耗低。


本發(fā)明的工藝流程圖如下
具體實施例方式
實施例1:
云南尋甸聯(lián)合磷礦(P205: 21-25%、 CaO: 38-41%、 Si02:23-29%)、尋甸高嶺土 (Si02: 45-52%、 AI203: 38-45%)、硅石(Si02:》92%)、煤(固定碳含量>75%)四種原料分別 烘干后用球磨機磨成80%以上通過200目的粉料；按1:0.8:0.5:1.12的重量比例混合后噴 加物料總重量6%的水，用擠壓機壓成①40 60mm的小球狀料坯，自然養(yǎng)護三天，再在 380°C-50(TC烘干，送入窯內(nèi)進行預(yù)熱和在1300。C左右煅燒2-3小時，料坯中的磷被煤(或 焦)的固體碳還原成單質(zhì)磷除去，單質(zhì)磷進一步氧化成五氧化二磷隨窯氣排出去制取磷酸 (按現(xiàn)有的方法進行制備)。煅燒后的渣坯主要成份為A1203: 13 16%、 CaO: 14 16%、 Si02: 39 44%、固定碳24%，將其直接加入電熔煉爐中，加熱到1750 1850°C，渣坯中 的鋁、硅、鈣氧化物被固定碳還原成單質(zhì)共晶液態(tài)合金從熔煉爐中放出，經(jīng)冷卻固化后粉 碎成25mm以下的顆粒，即為冶金優(yōu)質(zhì)復(fù)合助劑A125Si50Ca30的鋁硅鈣合金。熔煉爐產(chǎn) 生的高溫尾氣主要是二氧化碳，經(jīng)除塵換熱降溫洗滌后達標排放；除塵得到的粉塵返回與 原料一起制坯；換熱所得的熱源用來預(yù)熱料坯和烘干原料。 實施例2:
4云南華寧大村磷礦(P205: 21-24%， CaO: 27-34%、 SiO2:30-41%)、高嶺土 (Si02: 47-52%， AI203: 40-45%)、硅砂(Si02:》95%)、煤(固定碳含量》65%)四種原料分別 烘干后用球磨機磨成80%以上通過200目的粉料；按1:1:0:1.2的重量比例混合后噴加物 料總重量4。/。的水，用擠壓機壓成①20-40mm的小球狀料坯，自然養(yǎng)護三天，再在380°C-500 i:烘干，送入窯內(nèi)進行預(yù)熱和在130(TC左右煅燒1.5-2.5小時，料坯中的磷被煤(或焦) 的固體碳還原成單質(zhì)磷除去，單質(zhì)磷進一步氧化成五氧化二磷隨窯氣排出去制取磷酸(按 現(xiàn)有的方法進行制備)。煅燒后的渣坯主要成份為A1203: 17 21%、 CaO: 11 13%、 Si02: 31 39%、固定碳25%，將其直接加入電熔煉爐中，加熱到1550 165(TC，渣坯中的鋁、 硅、鈣氧化物被其中的固定碳還原成單質(zhì)共晶液態(tài)合金從熔煉爐中放出，經(jīng)冷卻固化后粉 碎成25mm以下的顆粒，即為冶金優(yōu)質(zhì)復(fù)合助劑A124Si38Ca18的鋁硅鈣合金。熔煉爐產(chǎn) 生的高溫尾氣主要是二氧化碳，尾氣經(jīng)換熱除塵后直接用于烘干原料，再經(jīng)除塵洗滌后達 標排放；換熱獲得的二次高溫氣體用于預(yù)熱料坯。除塵得到的粉塵主要含三氧化二鋁，用 于生產(chǎn)化學(xué)品氧化鋁。
權(quán)利要求
1、一種中低品位磷礦制取磷酸和冶金助劑的方法，其特征在于用中低品位磷礦石、高嶺土、硅石和煤或焦為原料，原料經(jīng)烘干、破碎、篩分磨粉后，按SiO2/CaO＝3.4～0.5、碳含量為總物料中P2O5和CO2、CaO、AI2O3、SiO2、MgO、Fe2O3還原所需碳的1.1～3進行配料，經(jīng)混合、陳化，再噴加適量的水等制成需要的料坯；料坯經(jīng)自然養(yǎng)護和烘干，送入窯內(nèi)進行預(yù)熱和煅燒，含五氧化二磷的窯氣去制取磷酸；煅燒后的渣坯加入電熔煉爐中進行碳熱還原，冷卻固化后粉碎成顆粒，即為冶金優(yōu)質(zhì)復(fù)合合金助劑。
2、根據(jù)權(quán)利要求l所述的中低品位磷礦制取磷酸和冶金助劑的方法，其特征在于電熔煉爐中的碳熱還原反應(yīng)中溫度為1500 2000°C。
全文摘要
本發(fā)明是一種中低品位磷礦制取磷酸和冶金助劑的方法。用中低品位磷礦石、高嶺土、硅石和煤或焦為原料，原料經(jīng)烘干、破碎、篩分磨粉后，按SiO₂/CaO＝3.4～0.5、碳含量為總物料中P₂O₅和CO₂、CaO、Al₂O₃、SiO₂、MgO、Fe₂O₃還原所需碳的1.1～3進行配料，經(jīng)混合、陳化，再噴加適量的水等制成需要的料坯；料坯經(jīng)自然養(yǎng)護和烘干，送入窯內(nèi)進行預(yù)熱和煅燒，含五氧化二磷的窯氣去制取磷酸；煅燒后的渣坯加入電熔煉爐中進行碳熱還原，冷卻固化后粉碎成顆粒，即為冶金優(yōu)質(zhì)復(fù)合合金助劑。本發(fā)明礦石磷利用率超過90％，所得磷酸可直接用于磷酸鹽生產(chǎn)，其燒渣進一步碳熱還原生產(chǎn)冶金助劑，生產(chǎn)的冶金助劑原料成本低、能耗低。
文檔編號C01B25/18GK101462703SQ20091009401
公開日2009年6月24日 申請日期2009年1月8日 優(yōu)先權(quán)日2009年1月8日
發(fā)明者倪天銀 申請人:云南常青樹投資有限公司