專利名稱：利用磷礦選礦后的含磷尾礦制取磷酸并副產建筑用磚的方法
技術領域：
本發明涉及一種制備磷酸和建筑用磚的方法，特別是一種采用含P2O5≥6％磷礦選礦尾礦或低品位磷礦直接制取高濃度磷酸和建筑用磚的方法。
背景技術：
磷酸的工業化生產方法主要有以下幾種(1)濕法磷酸用硫酸分解磷礦石制取磷酸，該方法需要大量優質磷礦石和硫酸，同時產生大量磷石膏廢渣。(2)熱法磷酸用電爐法生產黃磷，然后燃燒吸收制取磷酸，該方法需要大量電能和中高品位磷礦塊礦。(3)新的窯法工藝這種工藝生產中未見成功應用，但專利方法中有報道，如長沙礦冶院的專利號為93111447.0，名稱為一種直接還原磷礦石生產磷酸的方法的發明專利，該方法需要中品位磷礦石，磷的利用率只有80％左右；化工部化肥研究所的專利申請號為89100292.8，名稱為一種制取高濃度磷酸的方法，也需要中品位磷礦石。
發明內容
本發明的目的是提供一種利用磷礦采選過程中的P2O5≥6％含磷廢渣和尾礦為原料，制取高濃度磷酸和建筑用磚，其磷的利用率超過90％，其中溫燒制的磚塊符合國家標準的要求的用磷礦選礦后的尾礦制取磷酸并副產建筑用磚的方法。
本發明的目的是這樣實現的一種利用磷礦選礦后的含磷尾礦制取磷酸并副產建筑用磚的方法，其特征在于將含磷尾礦和碳質還原劑，硅石粉混合后加入得到混合料，再加入粘和劑混合經陳腐均化，真空擠出機擠出或壓磚機壓成坯體，經烘干后再浸釉1-3次，碼入隧道窯車在隧道窯內經預熱，升溫到1280℃-1450℃，使料塊中的焦碳與磷礦反應生成磷蒸氣P4和一氧化碳，往窯內通入空氣使P4和CO氧化成P2O5和CO2，把含有P2O5的高溫氣體抽出來經換熱器降溫后入水化塔并用循環酸吸收得磷酸，反應完畢后的磚塊經冷卻換熱后即為建筑磚產品。
含磷尾礦的P2O5≥6％，按照重量比為尾礦∶硅石粉＝1∶0.6-2；碳質還原劑為焦碳，煤或煤矸石，以含固定C含量計加入量P2O5％∶C％＝1∶0.5-1。
粘合劑選用高嶺土或聚乙烯醇或甲基纖維素，其加入量為混合料總重量的3-10％，使物料的塑性指數≥6。
烘干后的磚坯外掛的釉漿由高嶺土，硅石粉，焦碳，甲基纖維素，聚乙烯醇中的一種或幾種配合而成。釉漿重量比為高嶺土∶硅石粉∶焦碳∶甲基纖維素或聚乙烯醇＝30-50∶20-30∶20-30∶3-5。
本發明所提供的利用磷礦選礦后的尾礦制取磷酸并副產建筑用磚的方法，利用礦山和選礦廢渣制酸，制磚，是三廢利用項目。礦中的P2O5≥6％即可使用，改變了過去認為P2O5≤12％就不能利用，不作為儲量計算的現狀，使的含磷廢渣都成為了有用資源。
可以充分利用磷蒸氣和CO氧化反應中放出的熱量，減少燃料消耗，確保燒成建筑磚塊能耗不高于燒結頁巖磚能耗，其質量標準也符合GB51010，GB13544，GB13545的要求。
本發明可以利用含碳煤矸石作碳質還原劑，它同時提供AL2O3和SiO2成分。這都是本發明中有用的成分。而煤矸石中的易揮發成分則在升溫段揮發后被抽走，不會進入磷酸吸收過程中，保證了磷酸質量達到GB2091要求，減少磷酸提純成本。
除燃料外，本發明用原料都是工業廢渣或礦山廢渣，有良好的社會和經濟效益。
具體實施例方式
本發明的工作原理如下本發明是以隧道窯為主要反應設備來完成磷礦的還原和磷的氧化反應，通過煙氣吸收塔吸收制得磷酸。磷礦的還原用焦碳或煤或煤矸石等含碳原料作為還原劑，加入硅石粉，高齡土參與還原反應，生成硅酸鈣(CaO·SiO2)，鋁酸三鈣(3CaO·Al2O3)，他們是形成磚塊強度的主要成分。
反應如下
反應產生的磷蒸氣及CO氣體在窯內供給定量的O2使之發生氧化反應
氧化反應放出的熱量用于維持反應溫度，可以減少燃料用量，以節約能源，降低成本。
為了防止料塊中的碳被過早氧化，本發明將料塊浸漬1-3層釉漿，并且控制窯內的氣氛為弱氧化氣氛。釉漿層由硅石粉，高齡土，焦碳粉，甲基纖維素，聚乙烯醇等中的一種或幾種配合而成。在升溫過程中可以減少焦碳的過早氧化，同時弱氧化氣氛有利于易揮發性物質逸出，在進入升溫段1220℃時抽走，減少進入還原段煙氣的雜質含量，提高磷酸質量。
本發明的工藝流程如下磷尾礦、硅石粉、焦碳粉、高嶺土、粘合劑等按比例配料，混料后放入陳化庫陳腐使水分串均勻，然后用壓磚機(實心磚)或真空擠磚機(多孔或空心)成型后入烘干窯烘干，烘干后浸釉1-3層，再裝車入隧道窯。經過預熱、升溫到1400℃高溫段完成磷的還原和氧化反應，反應后的含P2O5氣體及時導出經過換熱器換熱后引入水合塔，用循環酸吸收、冷卻、過濾得成品磷酸。收霧器收下的磷酸純度高，直接用于調整成品酸濃度使用。氣體出收霧器后再入氟回收塔回收氟氣后放入大氣中。磚塊反應完畢經換熱冷卻后從窯尾卸出既為建筑用磚，其質量符合相關國家標準要求。
本發明窯內的工作過程如下浸釉后的磚塊碼入窯車上入窯后關上窯門，所有窯車向前進一個車位，在整個窯內的時間為≥4小時，其中主反應段時間≥3小時。在窯內升溫到1220℃和降溫到1220℃設定兩個零壓力點。在預熱，升溫到1220℃溫度段內的氣體抽出用于烘干窯烘干磚坯；在升溫1220℃-1450℃-1220℃溫度段的氣體是含有P2O5的氣體，及時抽出換熱后入水合塔制產品；在降溫1220℃-60℃段氣體用冷空氣換熱抽出用于烘干窯烘干磚坯使用。在整個過程中采用PLC自動控制技術，有效控制窯內的溫度、壓力、O2、CO、CO2濃度。確保反應完全，達到節能降耗的目的。
例用湖北神農架礦業公司磷選礦尾礦，宜昌周邊地區高嶺土、焦碳粉、硅石粉，化學分析見附表1，按照表1結果配比混合物料，比例為重量比尾礦∶硅石粉＝1∶1，C％∶P2O5％＝0.5-1∶1.混合料要求細度≥120目；在混合料中摻入高嶺土，甲基纖維素，其加入量為混合料的3-10％，擠出成型要求塑性≥6，壓型成型不作塑性要求。混合料先放入陳化庫陳腐后用真空擠出機(多孔、空心)或壓型機(實心)壓成符合建筑尺寸要求的磚塊在20M/1.9M×1.5M烘干窯中余熱干燥，出窯水分≤2％，浸釉2次后水分控制在≤6％，碼入1.5×1.5M窯車上入36.98M/1.9×1.5M隧道窯經過預熱，升溫到1400℃，料塊在窯內總時間為12小時.其運行過程用PLC編程自動控制.反應后的磚塊中殘留P2O5≤0.8％，其質量達到國家標準；磷酸符合GB2091標準要求。
本發明中烘干后的磚坯外掛的釉漿由高嶺土，硅石粉，焦碳，甲基纖維素或聚乙烯醇中的一種或幾種配合而成。具體重量比為高嶺土∶硅石粉∶焦碳∶甲基纖維素或聚乙烯醇＝30-50∶20-30∶20-30∶3-5。
附表一原材料化學分析
權利要求
1.一種利用磷礦選礦后的含磷尾礦制取磷酸并副產建筑用磚的方法，其特征在于將含磷尾礦和碳質還原劑，硅石粉混合后加入得到混合料，再加入粘和劑混合經陳腐均化，真空擠出機擠出或壓磚機壓成坯體，經烘干后再浸釉1-3次，碼入隧道窯車在隧道窯內經預熱，升溫到1280℃-1450℃，使料塊中的焦碳與磷礦反應生成磷蒸氣P4和一氧化碳，往窯內通入空氣使P4和CO氧化成P2O5和CO2，把含有P2O5的高溫氣體抽出來經換熱器降溫后入水化塔并用循環酸吸收得磷酸，反應完畢后的磚塊經冷卻換熱后即為建筑磚產品。
2.根據權利要求1所述的利用磷礦選礦后的含磷尾礦制取磷酸并副產建筑用磚的方法，其特征在于含磷尾礦的P2O5≥6％，按照重量比為尾礦∶硅石粉＝1∶0.6-2；碳質還原劑為焦碳，煤或煤矸石，以含固定C含量計加入量P2O5％∶C％＝1∶0.5-1。
3.根據權利要求1所述的利用磷礦選礦后的含磷尾礦制取磷酸并副產建筑用磚的方法，其特征在于粘合劑選用高嶺土或聚乙烯醇或甲基纖維素，其加入量為混合料總重量的3-10％，使物料的塑性指數≥6。
4.根據權利要求1所述的利用磷礦選礦后的含磷尾礦制取磷酸并副產建筑用磚的方法，其特征在于烘干后的磚坯外掛的釉漿由高嶺土，硅石粉，焦碳，甲基纖維素或聚乙烯醇中的一種或幾種配合而成。
5.根據權利要求1或4所述的所述的利用磷礦選礦后的含磷尾礦制取磷酸并副產建筑用磚的方法，其特征在于釉漿重量比為高嶺土∶硅石粉∶焦碳∶甲基纖維素或聚乙烯醇＝30-50∶20-30∶20-30∶3-5。
全文摘要
本發明公開了一種利用磷礦選礦后的含磷尾礦制取磷酸并副產建筑用磚的方法，是對含P
文檔編號C01B25/18GK1837129SQ200610018780
公開日2006年9月27日 申請日期2006年4月14日 優先權日2006年4月14日
發明者張定斌, 湯才洲 申請人:湖北三新磷酸有限公司