專利名稱：用磷礦制取黃磷或直接制取磷酸的工業化立式隔焰窯的制作方法
技術領域：
本實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化立式隔焰窯。
背景技術：
黃磷制取工藝發展至今，其主要工藝就是熱法。主要的反應器是有兩種(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 溫下進行化學反應，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 高爐爐頂逸出并經除塵設備和冷凝裝置，分離獲得液態磷產品，爐渣從高爐中以 熔融態排出，經水淬粒化后作廢渣處理；(2)電爐法，使用電熱作為熱量來源以 還原物料，電爐的主要爐型有電極呈直線排列的長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，幾乎全部 是釆用電爐法工藝生產。發明內容本實用新型的目的是提供一種投資低、焦耗小、磷回收率高、操作簡單的 用磷礦制取黃磷或直接制取磷酸的新型工業化立式隔焰窯。本實用新型的目的是這樣實現的 一種用磷礦制取黃磷或直接制取磷酸的工業化立式隔焰窯，窯爐1由加溫用的燃燒窯2與窯室內隔焰的一個或多個中空窯柱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相互之間用導熱材料隔開。燃燒窯2是一個分層隔斷窯，其內部設置有隔 板4。本實用新型所提供的用磷礦制取黃磷或直接制取磷酸的工業化立式隔焰窯， 使用立式隔焰窯作為制取黃磷的主反應器，它吸取了高爐和電爐的優點，采取隔 煙方式使用燃料燃燒加熱，節約了能源，降低了能源成本，沒有燃燒尾氣混入磷 蒸氣的弊端；若使用黃磷進燃燒窯燃燒制磷酸的方式，得到高質量磷酸的同時也 高效利用了燃燒釋放的熱量。這些方式特點降低了能耗，同時也保證了產品質量，從而降低了生產成本。
圖l是本實用新型的結構示意圖。
具體實施方式
本實用新型的采用以下結構 一種用磷礦制取黃磷或直接制取磷酸的工業化 立式隔焰窯，窯爐l由加溫用的燃燒窯2與窯室內隔焰的一個或多個中空窯柱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相互之間用導熱材料隔開。燃燒窯2是一個分層隔斷窯，其內部設置有隔板4。立式隔焰窯結構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器，燃料燃燒窯長寬隨產 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個數一個或多個，其數量依照燃燒窯大小設計。在制黃磷立式隔焰窯的基礎上，將分離得到的磷以蒸氣形式通入燃燒窯內燃 燒，形成^05的同時為磷礦的還原提供熱量，再將燃燒后的含P20s氣體引入水合 吸收系統即可制得磷酸。裝置運行說明按照窯法磷酸方式配好的制品，造粒成10mm球后，由自動進料機從窯柱3 上部進料口按照一定速率加入。窯柱內料球緩慢向下運動，從而逐漸進入窯柱 3，即物料還原通道6的預熱帶、高溫帶和冷卻帶。在高溫帶115(TC-155(TC料球 內原料開始反應，生成磷蒸氣和CO后，渣球進入冷卻帶，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，隨后進入高溫反應帶，把攜帶的熱量傳給物料，保 護還原出的磷和CO不被氧化，高溫混合氣體繼續逆流至預熱段，加熱低溫料球 后于300'C左右從窯柱頂收集，再經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，到反應正常后磷燃燒放出的熱量足夠供應反應熱。燃料天然氣和回收的CO與富氧氣混合后從燃燒窯底多點噴入，燃燒釋放的 熱量用以維持窯柱內磷還原需要的熱能，燃燒尾氣在隔板4的作用下在燃燒通道 5內做折線運動，與窯柱3內料球充分換熱后于200'C左右從窯上部抽出，同樣 作為烘干料球使用。用PLC編程，在燃料燃燒窯內和窯柱壁內分別多點連續測溫和控制，氣體 在線測定與控制手段來綜合測定各點的溫度與氣氛。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 窯中試生產線，燃料燃燒窯長2.4m，寬2.4m,高9. 0m，窯柱直徑800mm，高10 米，壁厚40mm，使用燒結碳化硅材質，共設6個窯柱。使用湖北神農架礦業公 司磷選礦尾礦，與其他原料按比例均勻混合后，制成球狀，進干燥窯烘干，再從 窯柱上部加料口進入，通過預熱、高溫、冷卻帶。使用98%1^作為保護氣，冷& 從窯柱底部密封箱鼓入，逆流至高溫帶換熱并保護生成的磷和CO，再經過預熱 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氣(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器進行黃磷生產，與電爐制黃磷相比，折算后窯 爐能耗降低了 40_50%左右，黃磷收率與質量和電爐法基本持平，黃磷產品成本 降低了約40-50%。例2:在例l中的立式格煙窯基礎上，增加了水合收酸系統，并利用收集的磷作燃 料在燃燒窯內燃燒供熱，同時將生成的PA引入收酸系統制取磷酸。利用立式隔焰窯作為主反應器制磷酸，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，磷酸質量和電爐法黃磷制酸基本持平，磷 酸產品成本降低了約50%。
權利要求1. 一種用磷礦制取黃磷或直接制取磷酸的工業化立式隔焰窯，其特征在于窯爐(1)由加溫用的燃燒窯(2)與窯室內隔焰的一個或多個中空窯柱(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)相互之間用導熱材料隔開。
2、 根據權利要求1所述的用磷礦制取黃磷或直接制取磷酸的工業化立式隔 焰窯，其特征在于燃燒窯(2)是一個分層隔斷窯，其內部設置有隔板(4)。
專利摘要一種用磷礦制取黃磷或直接制取磷酸的工業化立式隔焰窯，涉及黃磷及磷酸制備技術領域。其主要包括窯爐，窯爐由加溫用的燃燒窯與窯室內隔焰的一個或多個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熱材料隔開。本實用新型使用立式隔焰窯作為制取黃磷的主反應器，它吸取了高爐和電爐的優點，采取隔煙方式使用燃料燃燒加熱，節約了能源，降低了能源成本，沒有燃燒尾氣混入磷蒸氣的弊端；若使用黃磷進燃燒窯燃燒制磷酸的方式，得到高質量磷酸的同時也高效利用了燃燒釋放的熱量。這些方式特點降低了能耗，同時也保證了產品質量，從而降低了生產成本。
文檔編號C01B25/00GK201125163SQ20072008698
公開日2008年10月1日 申請日期2007年9月14日 優先權日2007年9月14日
發明者張定斌, 曾富強, 湯才洲, 陳長宏 申請人:湖北三新磷酸有限公司