本發(fā)明涉及處理磷礦的系統(tǒng)，以及利用前述的處理磷礦的系統(tǒng)處理磷礦的方法。

背景技術(shù)：

目前工業(yè)化生產(chǎn)磷酸主要方法有熱法磷酸、濕法磷酸和窯法磷酸。其中，熱法磷酸的生產(chǎn)方法現(xiàn)在國(guó)內(nèi)外普遍采用的均是電爐兩步法，此法是將電爐還原磷礦所得的升華磷經(jīng)過(guò)除塵后使磷冷卻呈液態(tài)，然后將液態(tài)磷經(jīng)燃燒、水化、除霧制成磷酸。該方法的主體設(shè)備是電爐，生產(chǎn)過(guò)程中，電爐以原料電阻和電機(jī)電弧的形式將電能轉(zhuǎn)化成熱能，使物料熔融，消耗了大量的電能，該方法屬于高能耗、高成本的生產(chǎn)方法。濕法生產(chǎn)是用無(wú)機(jī)酸分解磷礦粉，分離出粗磷酸，再經(jīng)凈化后制得磷酸產(chǎn)品。濕法磷酸比熱法磷酸成本低20％～30％，處于磷酸生產(chǎn)的主導(dǎo)地位。但濕法生產(chǎn)的磷酸純度不高，且在環(huán)保方面存在問(wèn)題。采用該法生產(chǎn)排出的磷石膏廢渣對(duì)周邊的大氣環(huán)境和地下水、地表水造成污染。窯法磷酸處理主體設(shè)備是回轉(zhuǎn)窯，具體步驟是：將磷礦石、硅石、碳質(zhì)還原劑加皂土制成碳素球團(tuán),在回轉(zhuǎn)窯中進(jìn)行還原反應(yīng)和氧化反應(yīng)。排出窯體的氣態(tài)P₂O₅經(jīng)水合后生成磷酸,循環(huán)吸收后成濃磷酸。與電爐法磷酸相比,窯法磷酸能耗大大降低，但仍存在以下問(wèn)題：一、存在窯體結(jié)圈問(wèn)題；二、窯內(nèi)氧化帶和還原帶難以截然分開(kāi)，影響還原反應(yīng)及氧化反應(yīng)效果，最終影響磷的回收率及產(chǎn)品質(zhì)量；三、對(duì)成球工藝要求高。因?yàn)檠趸磻?yīng)與還原反應(yīng)均在同一設(shè)備進(jìn)行，所以需將物料球團(tuán)表面覆蓋包裹層，該制球工藝在生產(chǎn)過(guò)程中控制難度很大，不易實(shí)現(xiàn)。

另外，隨著高品位磷礦的減少，中、低品位磷礦的利用日益受到關(guān)注。如何探索一條資源適應(yīng)范圍廣且能耗低、成本低、污染小的磷礦處理裝備及工藝，成為亟待解決的問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明旨在至少解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的技術(shù)問(wèn)題之一。為此，本發(fā)明的一個(gè)目的在于提出一種轉(zhuǎn)底爐，通過(guò)設(shè)置傳熱板，將還原反應(yīng)和氧化反應(yīng)進(jìn)行明確劃分，在保障熱能高效利用的前提下，使還原反應(yīng)及氧化反應(yīng)各自順利進(jìn)行，從而保障了產(chǎn)品質(zhì)量。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，本發(fā)明提供了一種處理磷礦的系統(tǒng)。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，該系統(tǒng)包括：

混料裝置，所述混料裝置具有磷礦入口、還原劑入口、硅石入口、粘結(jié)劑入口和混合物料出口；

制球裝置，所述制球裝置具有混合物料入口、水入口和含水球團(tuán)出口，所述混合物料入 口與所述混合物料出口相連；

烘干裝置，所述烘干裝置具有含水球團(tuán)入口和干燥球團(tuán)出口，所述含水球團(tuán)入口與所述含水球團(tuán)出口相連；

轉(zhuǎn)底爐，所述轉(zhuǎn)底爐包括：

環(huán)形殼體；

可轉(zhuǎn)動(dòng)的環(huán)形爐底，所述環(huán)形爐底設(shè)置在所述環(huán)形殼體內(nèi)，并與所述環(huán)形殼體共同限定出爐腔空間；

傳熱板，所述傳熱板設(shè)置在所述爐腔空間內(nèi)，并將所述爐腔空間分隔為上層爐腔和下層爐腔，利用隔墻沿物料流動(dòng)方向?qū)⑺鱿聦訝t腔依次分隔為底部連通的進(jìn)料腔室，還原腔室和出料腔室，其中，所述進(jìn)料腔室具有干燥球團(tuán)入口，所述干燥球團(tuán)入口與所述干燥球團(tuán)出口相連，所述還原腔室具有加熱部件，所述出料腔室具有爐料出口；

下層爐腔氣體出口，所述下層爐腔氣體出口位于還原腔室的側(cè)壁上；

上層爐腔氣體入口，所述上層爐腔氣體入口位于上層爐腔的側(cè)壁上或所述環(huán)形殼體的頂部，所述上層爐腔氣體入口與所述下層爐腔氣體出口相連；

上層爐腔空氣入口，所述上層爐腔空氣入口位于上層爐腔的側(cè)壁上或所述環(huán)形殼體的頂部；

上層爐腔氣體出口，所述上層爐腔氣體出口位于上層爐腔的側(cè)壁上；

水化裝置，所述水化裝置具有爐氣入口、磷酸出口和尾氣出口，所述爐氣入口與所述上層爐腔氣體出口相連。

根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的處理磷礦的系統(tǒng)，采用的轉(zhuǎn)底爐對(duì)含有磷礦等的球團(tuán)進(jìn)行氧化還原處理，該轉(zhuǎn)底爐通過(guò)在爐膛內(nèi)增設(shè)傳熱板的方式將磷礦的還原反應(yīng)和氧化反應(yīng)隔離開(kāi)來(lái)，其中在轉(zhuǎn)底爐的下層爐腔內(nèi)完成磷礦的還原，在上層爐腔內(nèi)完成磷蒸汽的氧化，氧化反應(yīng)放熱由傳熱板傳遞給鋪設(shè)在爐底的物料，作為還原反應(yīng)吸熱所需的大部分熱量來(lái)源。該系統(tǒng)不僅將還原反應(yīng)區(qū)和氧化反應(yīng)區(qū)隔離開(kāi)來(lái)，可保障氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)各自順利進(jìn)行，從而保障產(chǎn)品質(zhì)量；而且磷的還原、氧化反應(yīng)同一臺(tái)設(shè)備轉(zhuǎn)底爐內(nèi)完成，既將氧化反應(yīng)所放熱能有效利用，節(jié)約運(yùn)行成本，又節(jié)約了設(shè)備投資。

另外，根據(jù)本發(fā)明上述實(shí)施例的處理磷礦的系統(tǒng)還可以具有如下附加的技術(shù)特征：

根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，該系統(tǒng)進(jìn)一步包括：除塵裝置，所述除塵裝置具有尾氣入口和除塵后尾氣出口，所述尾氣入口與所述水化裝置的所述尾氣出口相連。

根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，所述上層爐腔的高度不大于30厘米。

根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，所述下層爐腔的高度不大于80厘米。

根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，所述轉(zhuǎn)底爐進(jìn)一步包括：耐熱管道，所述耐熱管道與所述下層爐腔氣體出口和所述上層爐腔氣體入口相連。

根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，所述上層爐腔氣體入口鄰近所述爐料出口，所述上層爐腔氣體出口鄰近所述干燥球團(tuán)入口。

根據(jù)本發(fā)明的另一方面，本發(fā)明提供了一種利用前述的處理磷礦的系統(tǒng)處理磷礦的方 法。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，該方法包括：

將磷礦、還原劑、硅石和粘結(jié)劑輸送至混料裝置進(jìn)行混合處理，以便得到混合物料；

將所述混合物料輸送至制球裝置進(jìn)行制球處理，以便得到含水球團(tuán)；

將所述含水球團(tuán)輸送至烘干裝置進(jìn)行烘干處理，以便得到干燥球團(tuán)；

將所述干燥球團(tuán)經(jīng)進(jìn)料腔室輸送至所述轉(zhuǎn)底爐，經(jīng)還原腔室進(jìn)行還原處理，以便得到含磷蒸汽和一氧化碳的混合氣體和爐料，其中，所述爐料經(jīng)出料腔室的爐料出口排出，所述混合氣體經(jīng)下層爐腔氣體出口排出并經(jīng)上層爐腔氣體入口進(jìn)入上層爐腔進(jìn)行氧化處理，以便得到含有五氧化二磷的爐氣和熱量，其中，空氣由上層爐腔空氣入口進(jìn)入上層爐腔內(nèi)，所述熱量通過(guò)傳熱板傳遞至下層爐腔對(duì)所述還原腔室的所述干燥球團(tuán)進(jìn)行加熱；

將所述含有五氧化二磷的爐氣輸送至所述水化裝置進(jìn)行水化處理，以便獲得磷酸和尾氣。

根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的處理磷礦的方法，采用的轉(zhuǎn)底爐對(duì)含有磷礦等的球團(tuán)進(jìn)行氧化還原處理，該轉(zhuǎn)底爐通過(guò)在爐膛內(nèi)增設(shè)傳熱板的方式將磷礦的還原反應(yīng)和氧化反應(yīng)隔離開(kāi)來(lái)，其中在轉(zhuǎn)底爐的下層爐腔內(nèi)完成磷礦的還原，在上層爐腔內(nèi)完成磷蒸汽的氧化，氧化反應(yīng)放熱由傳熱板傳遞給鋪設(shè)在爐底的物料，作為還原反應(yīng)吸熱所需的大部分熱量來(lái)源。該方法不僅將還原反應(yīng)區(qū)和氧化反應(yīng)區(qū)隔離開(kāi)來(lái)，可保障氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)各自順利進(jìn)行，從而保障產(chǎn)品質(zhì)量；而且磷的還原、氧化反應(yīng)同一臺(tái)設(shè)備轉(zhuǎn)底爐內(nèi)完成，既將氧化反應(yīng)所放熱能有效利用，節(jié)約運(yùn)行成本，又節(jié)約了設(shè)備投資。

根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，所述還原處理是在還原性氣氛下進(jìn)行。

根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，所述氧化處理是在氧化性氣氛下進(jìn)行的。

根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，所述還原劑為選自煤、蘭炭和炭黑中的至少一種。

根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，所述磷礦、所述還原劑和所述硅石的粒度均為不大于3mm。

根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，所述還原劑的配入量為反應(yīng)理論量的1.0-1.6倍。

根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，所述還原處理的溫度為1250-1450℃。

根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，該方法進(jìn)一步包括：對(duì)所述尾氣進(jìn)行除塵處理，以便得到除塵后的尾氣。

本發(fā)明的附加方面和優(yōu)點(diǎn)將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過(guò)本發(fā)明的實(shí)踐了解到。

附圖說(shuō)明

本發(fā)明的上述和/或附加的方面和優(yōu)點(diǎn)從結(jié)合下面附圖對(duì)實(shí)施例的描述中將變得明顯和容易理解，其中：

圖1顯示了根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的處理磷礦的系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2顯示了根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的轉(zhuǎn)底爐的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3顯示了根據(jù)本發(fā)明又一個(gè)實(shí)施例的處理磷礦的系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4顯示了根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的利用處理磷礦的系統(tǒng)處理磷礦的方法的流程示意 圖；

圖5顯示了根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的利用處理磷礦的系統(tǒng)處理磷礦的方法的流程示意圖。

具體實(shí)施方式

下面詳細(xì)描述本發(fā)明的實(shí)施例，所述實(shí)施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類(lèi)似的標(biāo)號(hào)表示相同或類(lèi)似的元件或具有相同或類(lèi)似功能的元件。下面通過(guò)參考附圖描述的實(shí)施例是示例性的，僅用于解釋本發(fā)明，而不能理解為對(duì)本發(fā)明的限制。

在本發(fā)明的描述中，術(shù)語(yǔ)“縱向”、“橫向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“頂”、“底”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本發(fā)明而不是要求本發(fā)明必須以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對(duì)本發(fā)明的限制。

需要說(shuō)明的是，術(shù)語(yǔ)“第一”、“第二”僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對(duì)重要性或者隱含指明所指示的技術(shù)特征的數(shù)量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隱含地包括一個(gè)或者更多個(gè)該特征。進(jìn)一步地，在本發(fā)明的描述中，除非另有說(shuō)明，“多個(gè)”的含義是兩個(gè)或兩個(gè)以上。

處理磷礦的系統(tǒng)

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，本發(fā)明提供了一種處理磷礦的系統(tǒng)。參考圖1，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，該系統(tǒng)包括：混料裝置100、制球裝置200、烘干裝置300、轉(zhuǎn)底爐400和水化裝置500。

根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的處理磷礦的系統(tǒng)主要用于處理磷礦以制備磷酸。該轉(zhuǎn)底爐除了處理高品位磷礦，還可處理中、低品位磷礦，完全適應(yīng)我國(guó)90％以上磷礦資源都屬于中、低品位磷礦的資源特點(diǎn)，擁有強(qiáng)大的生命力和良好的發(fā)展前景。

根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，與熱法磷酸相比，本發(fā)明實(shí)施例的處理磷礦的系統(tǒng)充分利用了氧化過(guò)程的反應(yīng)熱，將氧化反應(yīng)放出的熱量通過(guò)輻射管傳遞至轉(zhuǎn)底爐爐底，供給磷礦的還原過(guò)程使用，大大降低了工藝能耗，提高了能源利用率。并且，磷的還原反應(yīng)和氧化反應(yīng)在同一臺(tái)設(shè)備內(nèi)完成，降低了設(shè)備投資，從而降低成本。該轉(zhuǎn)底爐采用普通煤粉做還原劑，不需使用昂貴的焦炭，不僅避免了制焦過(guò)程的環(huán)境污染，而且降低了生產(chǎn)成本。

根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，與窯法磷酸相比，本發(fā)明實(shí)施例的處理磷礦的系統(tǒng)將還原反應(yīng)與氧化反應(yīng)通過(guò)輻射管截然分開(kāi)，保障了還原反應(yīng)與氧化反應(yīng)各自所需氣氛，使反應(yīng)各自順利進(jìn)行，從而保障生產(chǎn)高質(zhì)量進(jìn)行，以確保良好的技術(shù)指標(biāo)，并且，磷的還原率高，達(dá)到85％以上。此外，本發(fā)明實(shí)施例的轉(zhuǎn)底爐不存在窯體結(jié)圈問(wèn)題，使生產(chǎn)順行。而且，該轉(zhuǎn)底爐采用的球團(tuán)制作過(guò)程簡(jiǎn)單易操作，不需進(jìn)行球團(tuán)的二次裹覆。同時(shí)，反應(yīng)過(guò)程中煤的配入量大大降低。

根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，與濕法磷酸相比，本發(fā)明實(shí)施例的處理磷礦的系統(tǒng)不存在磷石膏廢棄物再利用的環(huán)境問(wèn)題，也不需對(duì)產(chǎn)品凈化除雜。

為了便于理解，下面對(duì)處理磷礦的系統(tǒng)的各裝置進(jìn)行解釋說(shuō)明：

混料裝置100：根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，該混料裝置100具有磷礦入口、還原劑入口、硅石入口、粘結(jié)劑入口和混合物料出口，用于將磷礦、還原劑、硅石和粘結(jié)劑進(jìn)行混合處理，得到混合物料。

成型裝置200：根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，該成型裝置200具有混合物料入口、水入口和含水球團(tuán)出口，所述混合物料入口與所述混合物料出口相連，將混合物料進(jìn)行成型處理，得到含水球團(tuán)。

烘干裝置300：根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，該烘干裝置300具有含水球團(tuán)入口和干燥球團(tuán)出口，其中，含水球團(tuán)入口與含水球團(tuán)出口相連，將含水球團(tuán)進(jìn)行烘干處理，得到干燥球團(tuán)。

轉(zhuǎn)底爐400：根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，該轉(zhuǎn)底爐包括：環(huán)形殼體410、可轉(zhuǎn)動(dòng)的環(huán)形爐底420和傳熱板430。其中，環(huán)形爐底420設(shè)置在環(huán)形殼體410內(nèi)，并與環(huán)形殼體410共同限定出爐腔空間，在爐腔空間中進(jìn)行還原反應(yīng)和氧化反應(yīng)?？諝夤艿?圖中未示出)設(shè)置在爐腔空間500的外部，該空氣管道具有多個(gè)分支空氣管路，用于為氧化反應(yīng)提供空氣。傳熱板430設(shè)置在爐腔空間內(nèi)，并將爐腔空間分隔為上層爐腔440和下層爐腔450。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，利用隔墻460沿物料流動(dòng)方向?qū)⑾聦訝t腔450依次分隔為底部連通的進(jìn)料腔室451，還原腔室452和出料腔室453，其中，進(jìn)料腔室451具有布料部件454，該布料部件454由進(jìn)料腔室451向上延伸至環(huán)形殼體410外部，還原腔室452具有加熱部件455，下層爐腔氣體出口456位于還原腔室452的側(cè)壁上，出料腔室453具有爐料出口456。原料由布料部件454進(jìn)入下層爐腔450，在還原腔室452進(jìn)行還原反應(yīng)，還原劑將含磷原料還原生成磷蒸汽和CO，并釋放大量熱能，磷蒸汽和CO由下層爐腔氣體出口456排出，并經(jīng)上層爐腔氣體入口441進(jìn)入上層腔室440，反應(yīng)的雜質(zhì)殘?jiān)蔂t料出口456排出。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，上層爐腔440具有上層爐腔氣體入口441、上層爐腔空氣入口(圖中未示出)和上層爐腔氣體出口442，其中，上層爐腔氣體入口441位于上層爐腔440的側(cè)壁上或環(huán)形殼體410的頂部，上層爐腔氣體入口441與下層爐腔氣體出口456相連，用于將磷蒸汽和CO輸送至上層爐腔進(jìn)行氧化反應(yīng)；上層爐腔空氣入口442位于上層爐腔440的側(cè)壁上，并與分支空氣管路相連，用于為氧化反應(yīng)輸送空氣；上層爐腔氣體出口442位于上層爐腔440的側(cè)壁上，用于排出氧化生產(chǎn)的五氧化二磷和二氧化碳。在上層爐腔內(nèi)，磷蒸汽和CO與氧氣發(fā)生氧化反應(yīng)，釋放大量的熱量，熱量經(jīng)具有良好傳熱性能的傳熱板430傳送至下層爐腔450，用于還原反應(yīng)，實(shí)現(xiàn)熱量的充分利用。

根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，上層爐腔440的高度不大于30厘米。由此，上層爐腔的氧化反應(yīng)放熱能夠被下層爐腔的還原反應(yīng)充分利用，熱利用率高。

根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，下層爐腔450的高度不大于80厘米。由此，上層爐腔的氧化反應(yīng)放熱能更好的傳遞至鋪于爐底的球團(tuán)上，使熱量充分利用。

根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，該轉(zhuǎn)底爐400進(jìn)一步包括：耐熱管道460，該耐熱管道460與下層爐腔氣體出口456和上層爐腔氣體入口441相連。由此，避免高溫氣體腐蝕管道，管道的使用壽命長(zhǎng)。

根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，上層爐腔氣體入口441鄰近爐料出口456，上層爐腔氣體出口442鄰近干燥球團(tuán)入口。

根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，該系統(tǒng)進(jìn)一步包括：驅(qū)動(dòng)裝置700，該驅(qū)動(dòng)裝置700與轉(zhuǎn)底爐400的爐底相連，用于驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)底爐旋轉(zhuǎn)。

水化裝置500：根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，該水化裝置500具有爐氣入口、磷酸出口和尾氣出口，所述爐氣入口與所述輻射管氣體出口相連，將含有五氧化二磷的爐氣進(jìn)行水化處理，得到磷酸和尾氣。

參考圖3，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，該系統(tǒng)進(jìn)一步包括：除塵裝置600，該除塵裝置600具有尾氣入口和除塵后尾氣出口，其中，尾氣入口與水化裝置500的尾氣出口相連，用于對(duì)尾氣進(jìn)行除塵處理，得到除塵后的尾氣。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，尾氣經(jīng)除塵處理后排空。

為了便于理解前述的處理磷礦的系統(tǒng)，將本發(fā)明實(shí)施例的處理磷礦的系統(tǒng)中的轉(zhuǎn)底爐處理磷礦的工藝原理做出如下闡述：本發(fā)明實(shí)施例的轉(zhuǎn)底爐處理的原料是含有磷礦和還原碳的球團(tuán)，通過(guò)轉(zhuǎn)底爐直接還原磷礦生產(chǎn)磷酸的新工藝。工藝的熱源由反應(yīng)生產(chǎn)的P₄、CO氧化放熱、轉(zhuǎn)底爐加熱裝置加熱和含碳球團(tuán)中少部分碳燃燒三者提供。其中，工藝熱源主要來(lái)自于氧化反應(yīng)放熱，轉(zhuǎn)底爐加熱裝置作為啟動(dòng)熱源及正常運(yùn)行時(shí)的補(bǔ)充熱源使用。

當(dāng)含碳球團(tuán)加熱到還原溫度后，在轉(zhuǎn)底爐下層爐膛內(nèi)發(fā)生下述還原反應(yīng)：

2Ca₅(PO₄)₃F+15C+9SiO₂→3/2P₄+15CO+9(CaO·SiO₂)+CaF₂，

ΔH＝28 006kJ/kg(以P₄計(jì))。(1)

上述反應(yīng)所逸出的P₄和CO，隨即被送入上層爐膛與空氣接觸發(fā)生如下氧化反應(yīng)：

P₄+5O₂→2P₂O₅，ΔH＝－25 498kJ/kg(以P₄計(jì))；(2)

CO+1/2O₂→CO₂，ΔH＝－22 154kJ/kg(以P₄計(jì))。(3)

通過(guò)反應(yīng)式(1)(2)(3)可知，對(duì)于1kg磷來(lái)說(shuō)，還原反應(yīng)(1)的產(chǎn)物P₄和CO，氧化時(shí)放出的熱量遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出磷礦還原反應(yīng)(1)的吸熱需要，且尚有富裕熱量用來(lái)加熱爐料，使?fàn)t料升溫至反應(yīng)溫度。本發(fā)明的工藝過(guò)程是磷礦、硅石、煤三者按比例混合、制球，經(jīng)干燥后置于轉(zhuǎn)底爐，把磷的還原和氧化在同一設(shè)備內(nèi)完成，即：在高溫狀態(tài)下，磷礦中的磷在轉(zhuǎn)底爐下層爐膛內(nèi)被碳素還原，P₄以蒸氣狀態(tài)逸出。所產(chǎn)生的P₄和CO送入上層爐膛完成氧化反應(yīng)，所放出的熱量通過(guò)傳熱性能良好的傳熱板傳至下層爐膛，供磷礦中磷還原反應(yīng)所需。

另外，通過(guò)上述反應(yīng)原理可知，磷礦中的磷是被還原成磷呈氣態(tài)逸出，磷礦中的各種雜質(zhì)均留在殘?jiān)?，故可以使用雜質(zhì)含量較多的磷礦。又因?yàn)橛糜诒景l(fā)明的磷礦要加較多的硅石(SiO₂)以提高其熔點(diǎn)，所以對(duì)硅質(zhì)磷礦(含SiO₂較多)而言，其含P₂O₅低至10％～25％的磷礦都可以使用。也就是說(shuō)，本發(fā)明除了處理高品位磷礦，也可處理中、低品位磷礦。

需要說(shuō)明的是，中、低品位磷礦指的是P₂O₅含量小于25％的磷礦。

處理磷礦的方法

根據(jù)本發(fā)明的另一方面，本發(fā)明提供了一種利用前述的處理磷礦的系統(tǒng)處理磷礦的方法。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，該方法包括：

S100混合處理

根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，將磷礦、還原劑、硅石和粘結(jié)劑輸送至混料裝置進(jìn)行混合處理，得到混合物料。

根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，還原劑為選自煤、蘭炭和炭黑中的至少一種。由此，采用普通煤粉做還原劑，不需使用昂貴的焦炭，不僅避免了制焦過(guò)程的環(huán)境污染，而且降低了生產(chǎn)成本。

根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，磷礦、還原劑和硅石的粒度均為不大于3mm。由此，原料的接觸面積大，有利于磷礦中的磷充分被氧化還原生成五氧化二磷，磷的回收率高。

根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，還原劑的配入量為反應(yīng)理論量的1.0-1.6倍。由此，還原劑充分將磷礦中的磷還原為P₄，避免大量還原劑過(guò)量，造成原料浪費(fèi)。

S200成型處理

根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，將混合物料輸送至成型裝置進(jìn)行成型處理，得到含水球團(tuán)。由此，原料的粒徑適宜，便于轉(zhuǎn)底爐進(jìn)行處理。

S300烘干處理

根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，將含水球團(tuán)輸送至烘干裝置進(jìn)行烘干處理，得到干燥球團(tuán)。由此，去除含水球團(tuán)的部分水分。

S400氧化還原處理

根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，將干燥球團(tuán)經(jīng)進(jìn)料腔室輸送至轉(zhuǎn)底爐，經(jīng)還原腔室進(jìn)行還原處理，得到含磷蒸汽和一氧化碳的混合氣體和爐料，其中，爐料經(jīng)出料腔室的爐料出口排出，混合氣體經(jīng)下層爐腔氣體出口排出并經(jīng)上層爐腔氣體入口進(jìn)入上層爐腔進(jìn)行氧化處理，得到含有五氧化二磷的爐氣和熱量，其中，空氣由上層爐腔空氣入口進(jìn)入上層爐腔內(nèi)，該熱量通過(guò)傳熱板傳遞至下層爐腔對(duì)還原腔室的干燥球團(tuán)進(jìn)行加熱。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，磷礦被還原成磷蒸汽的過(guò)程中，磷的還原率可達(dá)到85％以上。

根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，還原處理是在還原性氣氛下進(jìn)行。由此，有利于還原處理的進(jìn)行。

根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，氧化處理是在氧化性氣氛下進(jìn)行的。由此，有利于氧化處理的進(jìn)行。

根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，還原處理的溫度為1250-1450℃。由此，還原處理的活性高，反應(yīng)速度快。

S500水化處理

根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，將含有五氧化二磷的爐氣輸送至水化裝置進(jìn)行水化處理，獲得磷酸和尾氣。

根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的處理磷礦的方法，采用的轉(zhuǎn)底爐對(duì)含有磷礦等的球團(tuán)進(jìn)行氧化還原處理，該轉(zhuǎn)底爐通過(guò)在爐膛內(nèi)增設(shè)傳熱板的方式將磷礦的還原反應(yīng)和氧化反應(yīng)隔離開(kāi)來(lái)，其中在轉(zhuǎn)底爐的下層爐腔內(nèi)完成磷礦的還原，在上層爐腔內(nèi)完成磷蒸汽的氧化，氧化反應(yīng)放熱由傳熱板傳遞給鋪設(shè)在爐底的物料，作為還原反應(yīng)吸熱所需的大部分熱量來(lái)源。該方法不僅將還原反應(yīng)區(qū)和氧化反應(yīng)區(qū)隔離開(kāi)來(lái)，可保障氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)各自順利進(jìn)行，從而保障產(chǎn)品質(zhì)量；而且磷的還原、氧化反應(yīng)同一臺(tái)設(shè)備轉(zhuǎn)底爐內(nèi)完成，既將氧化反應(yīng)所放熱能有效 利用，節(jié)約運(yùn)行成本，又節(jié)約了設(shè)備投資。

根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，所述還原處理是在還原性氣氛下進(jìn)行。

根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，所述氧化處理是在氧化性氣氛下進(jìn)行的。

根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，所述還原劑為選自煤、蘭炭和炭黑中的至少一種。

根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，所述磷礦、所述還原劑和所述硅石的粒度均為不大于3mm。

根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，所述還原劑的配入量為反應(yīng)理論量的1.0-1.6倍。

根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，所述還原處理的溫度為1250-1450℃。

根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，該方法進(jìn)一步包括：對(duì)所述尾氣進(jìn)行除塵處理，以便得到除塵后的尾氣。

下面參考具體實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行說(shuō)明，需要說(shuō)明的是，這些實(shí)施例僅僅是說(shuō)明性的，而不能理解為對(duì)本發(fā)明的限制。

實(shí)施例1

利用本發(fā)明實(shí)施例的處理磷礦的系統(tǒng)處理磷礦制備磷酸，處理的流程如圖5所示，具體步驟如下：

將磨細(xì)至200目占50％以上的磷礦與蘭炭、硅石和粘結(jié)劑按照一定比例混合均勻并用圓盤(pán)造球機(jī)造球，其中P₂O₅品位為21.5％，蘭炭的添加量為理論需要量的1倍，硅石添加量磷礦重量的12％，粘結(jié)劑選取鈉基原料與膨潤(rùn)土，之后用鏈篦機(jī)在100-200℃條件下將制得的含碳球團(tuán)烘干至水分小于2％，干燥后的含碳球團(tuán)布入轉(zhuǎn)底爐下層爐腔進(jìn)行預(yù)熱、還原，還原溫度1300℃，轉(zhuǎn)底爐轉(zhuǎn)速控制在55min/r，還原腔室的圓環(huán)夾角為320℃。還原后得到的含P₄和CO的氣態(tài)物通過(guò)管道送入上層爐腔進(jìn)行氧化反應(yīng)，并伴隨反應(yīng)釋放出大量熱，熱量通過(guò)傳熱板傳至下層爐腔得以回收利用。其中，下層爐腔氣體出口的位置設(shè)置在還原腔室內(nèi)且鄰近出料裝置的位置，上層爐腔氣體入口的位置設(shè)置在上層爐腔內(nèi)，且鄰近出料裝置的正上方，上層爐腔內(nèi)氣體流動(dòng)方向與環(huán)形爐底的旋轉(zhuǎn)方向相反。在還原過(guò)程中，磷的還原率達(dá)到86％。排出的轉(zhuǎn)底爐爐氣直接進(jìn)入水化塔，由循環(huán)酸吸收P₂O₅制成工業(yè)磷酸，尾氣經(jīng)電除塵器后排空。轉(zhuǎn)底爐排出的爐料收集后送入水泥廠二次利用。

實(shí)施例2

利用本發(fā)明實(shí)施例的處理磷礦的系統(tǒng)處理磷礦制備磷酸，處理的流程如圖5所示，具體步驟如下：

將破碎至-2mm占75％以上的磷礦與褐煤、硅石和粘結(jié)劑按照一定比例混合均勻并用壓球機(jī)壓球，其中P₂O₅品位為28％，褐煤的添加量為理論需要量的1.3倍，硅石添加量磷礦重量的2％，粘結(jié)劑采用液體粘結(jié)劑，壓制的球團(tuán)烘干至水分～4％后布入轉(zhuǎn)底爐下層爐腔進(jìn)行預(yù)熱、還原，還原溫度1380℃，轉(zhuǎn)底爐轉(zhuǎn)速控制在65min/r，還原腔室的圓環(huán)夾角為270℃。還原后得到的含P₄和CO的氣態(tài)物通過(guò)管道送入上層爐腔進(jìn)行氧化反應(yīng)，伴隨反應(yīng)釋放出大量熱，熱量通過(guò)傳熱板傳至下層爐腔得以利用。其中，下層爐腔氣體出口的位置設(shè)置在還 原腔室內(nèi)且鄰近出料裝置的位置，上層爐腔氣體入口的位置設(shè)置在上層爐腔內(nèi)，且位于出料裝置的正上方，上層爐腔內(nèi)氣體流動(dòng)方向與環(huán)形爐底的旋轉(zhuǎn)方向相反。在還原過(guò)程中，磷的還原率達(dá)到90％。排出的轉(zhuǎn)底爐爐氣水化后制成磷酸，尾氣經(jīng)除塵后排空。轉(zhuǎn)底爐排出的爐料收集后送入水泥廠二次利用。

在本說(shuō)明書(shū)的描述中，參考術(shù)語(yǔ)“一個(gè)實(shí)施例”、“一些實(shí)施例”、“示例”、“具體示例”、或“一些示例”等的描述意指結(jié)合該實(shí)施例或示例描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點(diǎn)包含于本發(fā)明的至少一個(gè)實(shí)施例或示例中。在本說(shuō)明書(shū)中，對(duì)上述術(shù)語(yǔ)的示意性表述不一定指的是相同的實(shí)施例或示例。而且，描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點(diǎn)可以在任何的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例或示例中以合適的方式結(jié)合。

盡管已經(jīng)示出和描述了本發(fā)明的實(shí)施例，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可以理解：在不脫離本發(fā)明的原理和宗旨的情況下可以對(duì)這些實(shí)施例進(jìn)行多種變化、修改、替換和變型，本發(fā)明的范圍由權(quán)利要求及其等同物限定。