適用于窯法磷酸工藝的原料預處理方法和原料預處理工藝系統的制作方法
【專利摘要】本發明公開了一種適用于窯法磷酸工藝的原料預處理工藝系統，包括相互獨立的碳質還原劑、磷礦石和硅石預處理系統，各預處理系統的出口通過輸送設備均連接至內球料混合裝置，碳質還原劑和硅石預處理系統的出口另通過輸送設備均連接至外殼料混合裝置；各預處理系統主要由依次相連的單段破碎設備、中間料倉、磨礦設備、儲料倉和配料裝置組成。本發明還公開了一種適用于窯法磷酸工藝的原料預處理方法，即將碳質還原劑、磷礦石和硅石分別用各自的預處理系統進行預處理，然后送入內球料混合裝置進行造球，預處理后的碳質還原劑和桂石另送入外殼料混合裝置進行混合。本發明具有結構優化合理、成本低、能耗小、能保證窯法磷酸工藝穩定運行等顯著優勢。
【專利說明】適用于窯法磷酸工藝的原料預處理方法和原料預處理工藝 系統
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種制磷酸工藝中的原料預處理方法及設備，尤其涉及一種窯法磷酸 工藝（KPA)中的原料預處理方法及預處理工藝系統。
【背景技術】
[0002] 目前世界上工業生產磷酸的方法主要有兩種。（1)濕法制磷酸：即利用硫酸分解 磷礦石得到稀磷酸和以CaSO 4 ^H2O為主體的固體廢渣(簡稱磷石膏)，將稀磷酸濃縮得到含 磷酸54%左右的濕法磷酸。這種工藝的主要缺點：一是要耗用大量的硫酸；二是廢渣磷石膏 無法得到有效的利用，其中夾帶的硫酸、磷酸和可溶性氟化物均溶于水，自然堆放后被雨水 沖刷，容易對環境造成嚴重污染；三是產品磷酸的雜質含量較高，一般只用于生產肥料；四 是為保證產品的經濟性，必須使用高品位磷礦。（2)熱法制磷酸：即首先將磷礦石、硅石、碳 質固體還原劑置于一臺礦熱電爐中，用電短路形成電弧的能量，將爐內溫度加熱到1300°C 以上，將磷礦石中的磷以P4形式還原出來，同時碳質固體還原劑被轉化為C0,將排出礦熱爐 的P4和CO為主的氣體用水洗滌降溫，P 4被冷卻成固體與氣相分離，得到產品黃磷，含CO的 廢氣在煙囪出口點火燃燒后排入大氣；將得到的P4加熱到80°C左右，使其變為液相，將其 在水化塔中與通入的空氣發生氧化燃燒反應，得到磷酸酐P 2O5，再用水吸收得到磷酸。熱法 制磷酸的主要缺點：一是要耗費大量的電能；二是排出礦熱爐后分離了 P4的氣體還夾帶有 大量的氟化物（以SiF4和HF存在)和少量未沉淀的氣體P 4，這將對大氣環境造成嚴重污染； 三是含大量CO的氣體直接燃燒排空，能源浪費很大；四是為了保證生產的經濟性，同樣需 要使用商品位憐礦石。
[0003] 為了克服電能緊張、硫鐵礦資源不足和高品位磷礦石逐年減少對磷酸生產的影 響，八十年代初美國Occidental Research Corporation (ORC)提出采用KPA法，即用回 轉窯生產磷酸的方法(簡稱窯法磷酸工藝）（參見Frederic Ledar and Won C. Park等，New Process for Technical-Grade Phosphoric Acid, Ind. Eng. Chem. Process Des. Devl985, 24,688-697)，并進行了 0.84m (內）X9. 14m回轉窯中試裝置的中間試驗（參見US4389384 號美國專利文獻)。該方法是將磷礦石、硅石和碳質還原劑(焦粉或煤粉）細磨到50%? 85% - 325目，配加1%的膨潤土造球，經鏈式干燥機干燥預熱后送入窯頭燃燒天然氣的回轉 窯中，球團在窯內還原，控制最高固體溫度為1400°C?1500°C，調整球團CaCVSiO 2摩爾比 為0. 26?0. 55,使球團熔點高于球團中磷礦石的碳熱還原溫度，磷以磷蒸氣的形式從球團 中還原揮發出來，然后在窯的中部空間被通入的空氣氧化成五氧化二磷，氧化放出來的熱 反過來又供給還原反應，最后將含有五氧化二磷的窯氣水化吸收即制得磷酸。
[0004] 上述的窯法磷酸工藝思路顯示了一種良好的工業應用前景，因其原理是利用磷礦 的碳熱還原形成P 4氣體，將磷礦石中的磷轉移到回轉窯的氣相當中，并利用氣固分離原理 使磷與料球中的其余固體物質很好的進行分離，轉移到回轉窯氣相中的P 4氣體可與回轉窯 氣相中的氧發生氧化放熱反應生成P2O5，放出的熱則供給料球中磷礦石的碳熱還原(吸熱反 應)，最后將出回轉窯的含P2O5的窯氣水化吸收，可獲得潔凈度遠高于濕法磷酸的工業磷酸。 由于回轉窯維持磷礦碳熱還原溫度使用的是初級能源，同時磷礦碳熱還原產生的可燃物質 P4與CO在回轉窯內部即可進行燃燒放熱反應，補充提供給維持回轉窯磷礦碳熱還原溫度所 需能量，這與傳統的熱法制磷酸工藝相比，其能耗得到大幅度降低。
[0005] 然而，我們的研究表明，上述的窯法磷酸工藝在規模化的工業應用及實踐中很難 實現，其主要缺陷在于： 1、回轉窯是窯體以一定速度（〇. 5r/min?3r/min)運轉的設備，其優點是可以連續對 送入窯內的固體物料進行機械翻轉、混合，保證窯內固體物料各處受熱的均勻性，但反過來 窯內固體物料亦須承受物料運動的機械摩擦力，如果物料強度小于受到的機械摩擦力將很 容易被破壞。美國ORC公司提出的KPA工藝基本原理是將磷礦石、硅石和碳質還原劑(焦粉 或煤粉）細磨到50%?85% - 325目后制成球團，這三種物質必須緊密地共聚一體，才能在 混合物中CaCVSiO2摩爾比為0. 26?0. 55的條件下，實現混合物料在磷礦石的碳熱還原溫 度下不熔化，同時，磷礦的碳還原才能得以順利進行。但工藝使用的物料球團中配入了還原 劑碳，碳在大于350°C溫度下會與空氣中的氧發生快速的氧化反應轉變成CO 2，如果采用傳 統冶金工業球團在鏈篦機上高溫固結的方法O 900°C)，則球團中的還原碳會被全部氧化， 入回轉窯球團則流失了還原劑，磷的碳熱還原反應自然也無法進行，導致工藝失敗。如果僅 通過添加膨潤土作球團粘結劑在300°C以下進行干燥脫水，則球團抗壓強度僅為IOKN/個 球左右，落下強度< 1次/米；因為膨潤土的作用機理主要是利用其物質結構中的層間水來 調節球團干燥過程中的水分釋放速率，提高球團在干燥過程中的爆裂溫度，其本身對提高 球團強度并無顯著作用。將這種球團送入回轉窯后、且在回轉窯溫度值達到900°C溫度前， 由于承受不住回轉窯內料球運動所受到的機械摩擦力，入窯的球團將大量粉化，粉化后組 成球團的磷礦粉、硅石粉和碳質還原劑等將分離，粉化后的磷礦粉由于不能與碳質還原劑 緊密接觸，將導致磷不能被還原。更為嚴重的是，磷礦粉一旦與硅石粉分開，其熔點將急劇 降低到1250°C以下，這種粉狀磷礦通過回轉窯的高溫還原區（料層溫度為1300°C左右）時， 將全部由固相變成液相，進而粘附在回轉窯窯襯上形成回轉窯的高溫結圈，阻礙物料在回 轉窯內的正常運動，使加入回轉窯的大部分物料從回轉窯加料端溢出回轉窯，無法實現磷 的高溫還原，導致工藝失敗。可見，由于入窯原料存在固有缺陷，至今未見上述的KPA技術 進行過任何工業化、規模化或商業化的應用。
[0006] 2、對于上述配碳磷礦球團的KPA工藝而言，在回轉窯內料層下部的固體料層區屬 于還原帶，料層上部則是回轉窯的氣流區，屬于氧化帶，進料球團從回轉窯窯尾加入，依靠 其自身重力和回轉窯旋轉的摩擦力從回轉窯的窯頭區排出，回轉窯燃燒燃料的燒嘴安裝在 回轉窯窯頭，產生的燃燒煙氣則由窯尾的風機引出，回轉窯內維持微負壓，氣流與物料的運 動方向相反。由于在回轉窯的還原帶（固體料層區）和氧化帶（回轉窯固體料層上部的氣流 區）無機械隔離區，因此，暴露在固體料層區表面的料球將與氧化帶氣流中的〇 2、CO2發生 對流傳質；這一方面會使料球中的還原劑碳在料球被氣流傳熱加熱到磷礦石碳還原溫度前 被部分氧化掉，致使料球在回轉窯還原帶由于碳質還原劑的缺乏，而得不到充分還原；更為 嚴重的是，在回轉窯高溫區暴露于料層表面的料球，會與窯氣中已經還原生成的P 2O5發生 進一步的化學反應，生成偏磷酸鈣、磷酸鈣及其他的偏磷酸鹽或磷酸鹽，進而導致已被還原 到氣相中的磷又重新返回料球，并在料球表面形成一層富含P 2O5的白殼，殼層厚度一般在 300 ii m?1000 ii m，殼層中P2O5含量可高達30%以上；這樣會致使料球轉移到氣相中的P2O 5 不超過60%，造成磷礦中P2O5的收率偏低，進而造成礦產資源的浪費及磷酸生產成本的大幅 度上升，使上述的KPA工藝喪失商業應用和工業推廣價值。有研究人員寄望通過料層中揮 發出的氣體來隔離回轉窯中的還原帶與氧化帶，但在內徑2m的回轉窯中進行的工業試驗 表明，球團表面出現富含P 2O5的白殼現象仍是不可避免的。
[0007] 鑒于上述提及的技術缺陷，按照ORC公司所提出的KPA工藝來生產磷酸，這在規模 化的工業應用及實踐中還存在很大困難。
[0008] Jos印h A. Megy對KPA工藝提出過一些改進的技術方法(參見US7910080B號美國 專利文獻)，即在維持KPA基本工藝方法不變的前提下，通過在回轉窯筒體的窯頭泄料端設 置擋料圈以提高回轉窯的固體物料填充率，與此同時，通過增大回轉窯的直徑以減少回轉 窯內料層的表面積-體積比，降低料層物料暴露在固體料層表面的幾率，以縮短料球中還 原劑碳被回轉窯窯氣中的O 2氧化的時間，減少料球到達回轉窯還原帶前的還原劑碳的燒 損，同時減少回轉窯高溫區中料球表面磷酸鹽或偏磷酸鹽的生成。另外，該工藝還通過在 入回轉窯的物料中加入部分石油焦，以希望利用石油焦中揮發分受熱揮發產生的還原性氣 體，使其覆蓋在料層與回轉窯氣流氧化區之間，以進一步阻止回轉窯氣流中〇 2、P2O5與料球 反應的幾率，以保證工藝的正常進行。然而，提高回轉窯的填充率將使料球在回轉窯內承受 更大的機械摩擦力，進而將造成料球在回轉窯內更大比例的粉化，形成更多的小于磷礦碳 熱還原溫度的低熔點物質，使回轉窯高溫結圈更加迅速和嚴重，從而更早造成工藝的失敗。 而添加少量的石油焦產生的揮發分不足以產生足夠的氣體，難以在回轉窯固體料層與回轉 窯內氣流區之間形成有效的隔離層，若加入量過大，則出回轉窯物料中將夾帶有大量的燃 料，這會導致在后續工藝的渣球冷卻機中，剩余燃料將與冷卻渣球的空氣相遇并迅速燃燒， 燃燒放出的大量熱量不僅增加了出回轉窯高溫渣球冷卻的難度，而且又大大提高了工藝的 生產成本，使工藝的商業化、規模化運用變得不可實現。
[0009] 鑒于上述問題，我們經過反復研究，曾提出過一種克服上述問題的解決方案(參 見CN1026403C、CN1040199C號中國專利文獻)，即采用一種雙層復合球團直接還原磷礦石 生產磷酸的工藝，具體技術解決方案是：先將磷礦石與配入物料制成球團，在回轉窯內，球 團中的P 2O5被還原成磷蒸氣并揮發，在料層上方，磷蒸氣被引入爐內的空氣氧化成P2O 5氣 體，然后在水化裝置中被吸收制得磷酸。該技術方案的最大特點在于：配入的物料球團采 用雙層復合結構，其內層是由磷礦石、硅石(或石灰、石灰石等）和碳質還原劑經磨碎、混勻 后造球而成，其外層是在內層球團上再裹上一層含碳量大于20%的固體燃料，球團的內、夕卜 層配料時添加粘結劑，球團采用干燥固結。球團內層CaCVSiO 2摩爾比可以小于0. 6或大于 6. 5,碳質還原劑為還原磷礦石理論量的1?3倍，球團外層固體燃料配量可以為內層球團 質量的5%?25% ;球團內、外層添加的粘結劑可以是浙青、腐植酸鈉、腐植酸銨、水玻璃、亞 硫酸鹽紙漿廢液、糖漿、木質素磺酸鹽中的一種或多種的組合，其添加量為被添加物料重量 的0.2%?15% (干基)。該球團可以采用干燥固結，固結溫度為80°C?600°C，固結時間為 3min ?120min〇
[0010] 我們提出的上述方法采用在球團上裹一層含固體碳的耐高溫包裹料，包裹時添加 粘結劑，以使外層包裹料能良好地附著在內層球團上。將這種雙層復合球團經干燥固結后 送入回轉窯中，在回轉窯高溫帶（1300°c?1400°C左右）可以很好地實現磷礦石的碳熱還 原。由于在料球表面人為包覆了一層含固體還原劑(碳質物料）的包裹層，該包裹層可將其 內層球團與回轉窯料層上部的含O2和P2O5的氣流氧化區進行有效地物理隔離。當這種復 合球團在回轉窯固體料層中隨回轉窯的旋轉運動上升到回轉窯固體料層表面，并與回轉窯 固體料層上部的含O 2和P2O5的氣流氧化區接觸發生對流傳質時，包裹層中的碳便可與氧化 區中的O 2發生有限的氧化反應(因在工業大型回轉窯中料球暴露在回轉窯料層表面的時間 較短，反應不完全)，使O2不能傳遞到內層球團，保證了內層球團中的還原劑碳不被回轉窯 氣流中的氧所氧化，使磷礦石中P 2O5的還原過程能進行徹底，實現了工藝過程中磷礦P2O5 的高還原率。另一方面，回轉窯料層上部氣流氧化區中的P2O5也不可能與復合球團表層包 裹層中的碳反應，因而阻止了在復合球團上形成磷酸鹽或偏磷酸鹽化合物，消除了原有KPA 工藝料球上富含P2O5白殼的生成，確保了工藝可獲得較高的P2O 5收率。與此同時，該方法中 以固體燃料取代或部分取代了氣體或液體燃料，這可進一步降低磷酸的生產成本。
[0011] 此外，我們提出的上述方法中在造球時還加入了有機粘結劑，這可使復合球團在 干燥脫水后（低于球團中碳氧化溫度)，仍可以達到200kN/個球以上的抗壓強度和10次/ 米以上的落下強度，因此，該復合球團可以抵抗在回轉窯內受到的機械摩擦力而不被粉碎， 克服了原有KPA工藝存在的球團強度差等缺陷，也克服了球團中碳在回轉窯預熱帶過早氧 化的現象，使復合球團在窯內不出現粉化，進而避免了粉料造成的回轉窯高溫結圈致使工 藝失敗，保證了工藝能在設定的條件下順利進行。
[0012] 然而，在我們后續的研究過程中，又發現了一系列新的技術問題，這其中就有部分 技術問題體現在原料的預處理階段。首先，原料預處理階段選用的預處理設備及由此組合 成的預處理工藝系統還不夠合理和科學，這導致原料預處理階段的工藝成本和能耗還相對 較高；更為突出的技術問題是，送入回轉窯的原料成分波動較大，原料的混合不夠均勻，這 導致復合球團中CaCVSiO 2的摩爾比波動較大，這又進一步加重了回轉窯內粉料的高溫結圈 問題，使得工藝失敗的風險進一步增加。
[0013] 因此，為了使現有的窯法磷酸工藝的生產成本和能耗進一步降低以便于進行工業 化、商業化的推廣應用，為了能更穩定地進行長周期生產，在原料準備、原料制粉的原料預 處理階段還亟待本領域技術人員進行繼續的改進和完善。
【發明內容】
[0014] 本發明要解決的技術問題是克服現有技術的不足，提供一種結構優化合理、成本 低、能耗小、能保證后續窯法磷酸工藝穩定運行的適用于窯法磷酸工藝的原料預處理工藝 系統及預處理方法。
[0015] 為解決上述技術問題，本發明提出的技術方案為一種適用于窯法磷酸工藝的原料 預處理工藝系統，所述預處理工藝系統包括相互獨立的碳質還原劑預處理系統、磷礦石預 處理系統和硅石預處理系統，所述碳質還原劑預處理系統、磷礦石預處理系統和硅石預處 理系統的出口通過第一輸送設備均連接至一內球料混合裝置，所述碳質還原劑預處理系統 和硅石預處理系統的出口另通過第二輸送設備均連接至一外殼料混合裝置；所述碳質還原 劑預處理系統主要由依次相連的單段破碎設備、碳質還原劑中間料倉、磨礦設備、碳質還原 劑粉儲料倉和配料裝置組成；所述磷礦石預處理系統主要由依次相連的單段破碎設備、磷 礦石中間料倉、磨礦設備、均化庫和和配料裝置組成；所述硅石預處理系統主要由依次相連 的單段破碎設備、硅石中間料倉、磨礦設備、硅石粉儲料倉和配料裝置組成，或者由依次相 連的兩段一閉路破碎設備、硅石中間料倉、磨礦設備、硅石粉儲料倉和配料裝置組成。
[0016] 上述的原料預處理工藝系統中，優選的，所述單段破碎設備采用錘式破碎機或反 擊式破碎機，或者采用錘式破碎機和反擊式破碎機組合成的聯合式破碎機；所述兩段一閉 路破碎設備主要由依次相連的顎式破碎機、篩分機和圓錐破碎機組成，且圓錐破碎機的出 料口循環連接至篩分機的進料口。
[0017] 上述的原料預處理工藝系統中，優選的，所述碳質還原劑預處理系統中的磨礦設 備采用立式磨或風掃煤磨，該磨礦設備通過粉料收集輸送裝置連接至所述的碳質還原劑粉 儲料倉。
[0018] 上述的原料預處理工藝系統中，優選的，所述磷礦石預處理系統中的磨礦設備采 用立式磨或風掃球磨，該磨礦設備通過粉料收集輸送裝置連接至所述的均化庫。
[0019] 上述的原料預處理工藝系統中，優選的，所述硅石預處理系統中的磨礦設備采用 球磨機和/或高壓輥壓機，該磨礦設備通過粉料收集輸送裝置連接至所述的硅石粉儲料 倉。
[0020] 上述的原料預處理工藝系統中，優選的，所述磨礦設備配備有向粉磨過程補送熱 風的熱風爐。
[0021] 上述的原料預處理工藝系統中，優選的，所述粉料收集輸送裝置包括依次相連的 旋風收粉設備、布袋收粉設備和風機。
[0022] 作為一個總的技術構思，本發明還提供一種適用于窯法磷酸工藝的原料預處理方 法，所述原料預處理方法用到上述的原料預處理工藝系統，所述原料預處理方法包括以下 步驟：將原料碳質還原劑、磷礦石和硅石分別用所述碳質還原劑預處理系統、磷礦石預處理 系統和硅石預處理系統進行預處理，預處理后的碳質還原劑、磷礦石和硅石送入內球料混 合裝置進行混合造球，預處理后的碳質還原劑和硅石另送入外殼料混合裝置進行混合； 所述碳質還原劑預處理系統的工藝過程包括：將碳質還原劑先采用所述單段破碎設備 破碎至粒度在30mm以下(優選6mm?30mm)，然后將破碎后的碎石料送至碳質還原劑中間料 倉，碳質還原劑中間料倉通過計量給料設備將碎石料送至所述磨礦設備進行粉磨，待磨礦 設備將進料粉磨至工藝要求的粒度（一般為-100目以上，優選-200目?-325目）后，由旋 風收粉設備和布袋收粉設備組成的組合式收塵器(或單獨用布袋收粉設備）收集粉料，并輸 送至碳質還原劑粉儲料倉；所述粉磨過程中通過配置的熱風爐不斷補充熱風以干燥粉料中 夾帶的水分； 所述磷礦石預處理系統的工藝過程包括：將磷礦石先采用所述單段破碎設備破碎至粒 度在30mm以下(優選6mm?30mm)，然后將破碎后的碎石料送至磷礦石中間料倉，磷礦石中 間料倉通過計量給料設備將碎石料送至所述磨礦設備進行粉磨，待磨礦設備將進料粉磨至 工藝要求的粒度(一般為-100目以上，優選-100目?-200目）后，由旋風收粉設備和布袋 收粉設備組成的組合式收塵器(或單獨用布袋收粉設備）收集粉料，并輸送至均化庫；所述 粉磨過程中通過配置的熱風爐不斷補充熱風以干燥粉料中夾帶的水分； 所述硅石預處理系統的工藝過程包括：將硅石先采用所述單段破碎設備或兩段一閉路 破碎設備破碎至粒度在30mm以下(優選6mm?30mm)，然后將破碎后的碎石料送至娃石中間 料倉，硅石中間料倉通過計量給料設備將碎石料送至所述磨礦設備進行粉磨，待磨礦設備 將進料粉磨至工藝要求的粒度(一般為-100目以上，優選-100目?-200目）后，由旋風收 粉設備和布袋收粉設備組成的組合式收塵器收集粉料，并輸送至硅石粉儲料倉；所述粉磨 過程中通過配置的熱風爐不斷補充熱風以干燥粉料中夾帶的水分。
[0023] 上述的適用于窯法磷酸工藝的原料預處理方法，優選的，所述均化庫為間隙均化 庫或連續均化庫，所述均化庫采用壓縮空氣對庫內粉料進行攪拌均化，且均化值大于或等 于4。
[0024] 與現有技術相比，本發明的優點在于： (1) 與傳統的多段破碎工藝相比，本發明中原料預處理采用的均是經過優化改進后的 高破碎比的破碎設備，其不僅能顯著降低破碎能耗，而且可降低破碎設備投資和工藝成本； 考慮到硅石的硬度等特性，本發明中對硅石的破碎優選采用了高強度的反擊式一段破碎或 由鄂式破碎機-振動篩-圓錐破碎組成的二段一閉路破碎方法，同樣有效提高了硅石的破 碎效率； (2) 相比傳統工藝中基于常規思路采用的多原料混磨方式，本發明中對每一種主要原 料均配備獨立的破碎設備和磨礦設備，通過單獨破碎、分別磨礦制粉，然后按照工藝規定的 CaCVSiO2摩爾比和還原劑用量配料，可以在很大程度上保證原料配方的穩定性，防止原料 的配比出現較大波動，后續制成的復合球團的熔點能保持一致，解決了由于原料成分波動 造成后續工序中復合球團在回轉窯內結圈的技術難題； (3) 在本發明優選的技術方案中，通過采用磨礦設備配備熱風爐的方式，省去了各種礦 石及原料的干燥工序，工藝流程更為簡化，同時磨礦能耗降低達20%以上； (4) 在本發明優選的技術方案中，磷礦石粉均化采用氣流均化方法，有利于進一步保證 工藝磷礦石化學成分的穩定，使工業化穩定生產成為可能。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0025] 圖1為本發明【具體實施方式】中采用本發明原料預處理工藝系統進行原料預處理 的工藝流程原理圖。
【具體實施方式】
[0026] 以下結合說明書附圖和具體優選的實施例對本發明作進一步描述，但并不因此而 限制本發明的保護范圍。
[0027] 實施例： 一種如圖1所示適用于窯法磷酸工藝的原料預處理工藝系統，預處理工藝系統包括相 互獨立的碳質還原劑預處理系統、磷礦石預處理系統和硅石預處理系統，碳質還原劑預處 理系統、磷礦石預處理系統和硅石預處理系統的出口通過第一輸送設備均連接至一內球料 混合裝置，碳質還原劑預處理系統和硅石預處理系統的出口另通過第二輸送設備均連接至 一外殼料混合裝置。
[0028] 本實施例中采用煤料(焦粉或石油焦）作為碳質還原劑，本實施例的碳質還原劑預 處理系統主要由依次相連的單段破碎設備、煤料中間料倉、磨礦設備、煤粉儲料倉和配料裝 置組成；本實施例中的磷礦石預處理系統主要由依次相連的單段破碎設備、磷礦石中間料 倉、磨礦設備、均化庫和和配料裝置組成；本實施例中的硅石預處理系統主要由依次相連的 兩段一閉路破碎設備、硅石中間料倉、磨礦設備、硅石粉儲料倉和配料裝置組成。
[0029] 本實施例中，碳質還原劑預處理系統和磷礦石預處理系統中用到的單段破碎設備 均采用錘式破碎機，硅石預處理系統中采用的兩段一閉路破碎設備則主要由依次相連的顎 式破碎機、篩分機和圓錐破碎機組成，且圓錐破碎機的出料口循環連接至篩分機的進料口。
[0030] 本實施例中，碳質還原劑預處理系統、磷礦石預處理系統的磨礦設備采用立磨，硅 石預處理系統中的磨礦設備采用球磨機和/或高壓輥壓機，各磨礦設備分別通過各自的粉 料收集輸送裝置連接至煤粉儲料倉、均化庫和硅石粉儲料倉。各磨礦設備配備有向粉磨過 程補送熱風的熱風爐。
[0031] 本實施例中，各粉料收集輸送裝置均包括依次相連的旋風收粉設備、布袋收粉設 備和風機，各風機的出風口連接至各預處理系統對應的熱風爐或直接外排。
[0032] -種如圖1所示本發明的適用于窯法磷酸工藝的原料預處理方法，該原料預處理 方法用到上述本實施例的原料預處理工藝系統，其主要是將原料煤、磷礦石和硅石分別用 上述的碳質還原劑預處理系統、磷礦石預處理系統和硅石預處理系統進行預處理，預處理 后的煤粉、磷礦石粉和硅石粉送入內球料混合裝置進行混合造球，預處理后的煤粉和硅石 粉另送入外殼料混合裝置進行混合；該原料預處理方法具體包括以下步驟： 1. 煤料預處理：將-200mm的煤料(焦粉或石油焦）先采用單段錘式破碎方式(也可采 用反擊式或錘式-反擊式組合破碎）破碎至粒度在12mm以下，然后將破碎后的碎石料送 至煤料中間料倉，煤料中間料倉通過計量給料設備將碎石料送至立式棍磨（即立式磨，也可 采用風掃煤磨）進行粉磨，通過計量給料設備可以穩定磨機的負荷；待立式磨將進料粉磨 至-100目?-325目后，由旋風收粉設備和布袋收粉設備組成的組合式收塵器收集粉料(也 可單獨由高濃度布袋收塵器進行收集)，并輸送至煤粉儲料倉；粉磨過程中通過配置的熱風 爐不斷補充熱風，以便根據原料含水量干燥粉料中夾帶的水分；整個煤料的預處理過程具 有較高的破碎比，能夠節省破碎能耗、降低投資和工藝成本； 2. 磷礦石預處理：將-200mm的磷礦石先采用單段錘式破碎方式(也可采用反擊式或 錘式-反擊式組合破碎）破碎至粒度在12_以下，然后將破碎后的碎石料送至磷礦石中間 料倉，磷礦石中間料倉通過計量給料設備將碎石料送至立式磨（也可采用風掃球磨）進行粉 磨，通過計量給料設備可以穩定磨機的負荷；待立式磨將進料粉磨至-100目?-200目后， 由旋風收粉設備和布袋收粉設備組成的組合式收塵器收集粉料(也可單獨由高濃度布袋收 塵器進行收集)，并輸送至均化庫；粉磨過程中通過配置的熱風爐不斷補充熱風，以便根據 原料含水量干燥粉料中夾帶的水分；整個磷礦石的預處理過程具有較高的破碎比，可以進 一步節省破碎能耗和降低投資； 3. 娃石預處理：將-200mm的娃石先米用兩段一閉路破碎設備(也可米用單段反擊式 破碎設備或反擊式-錘式聯合破碎方式）破碎至粒度在12mm以下，然后將破碎后的碎石料 送至硅石中間料倉，硅石中間料倉通過計量給料設備將碎石料送至高壓輥壓機（也可采用 高壓輥壓聯合球磨的方式）進行粉磨，通過計量給料設備可以穩定磨機的負荷；待磨礦設備 將進料粉磨至-100目?-200目后，由旋風收粉設備和布袋收粉設備組成的組合式收塵器 收集粉料，并輸送至硅石粉儲料倉；粉磨過程中通過配置的熱風爐不斷補充熱風，以便根據 原料含水量干燥粉料中夾帶的水分； 4. 由輸運設備送入煤粉儲料倉中的煤粉，同時作為后續窯法磷酸工藝內球料和外殼 料的原料；由輸運設備送入硅石粉儲料倉中的硅石粉，也同時作為后續窯法磷酸工藝內球 料和外殼料的原料；由輸送設備送入均化庫的磷礦石粉，通過采用壓縮空氣對庫內的磷礦 石粉進行攪拌均化，可以用間隙均化庫，也可以用連續均化庫，其均化值大于4即可；均化 庫本身又作為磷礦石粉的儲料倉。
[0033] 通過采用上述的預處理工藝系統和工藝方法，完成了對窯法磷酸工藝原料的預處 理。
【權利要求】
1. 一種適用于窯法磷酸工藝的原料預處理工藝系統，其特征在于：所述預處理工藝系 統包括相互獨立的碳質還原劑預處理系統、磷礦石預處理系統和硅石預處理系統，所述碳 質還原劑預處理系統、磷礦石預處理系統和硅石預處理系統的出口通過第一輸送設備均連 接至一內球料混合裝置，所述碳質還原劑預處理系統和硅石預處理系統的出口另通過第二 輸送設備均連接至一外殼料混合裝置；所述碳質還原劑預處理系統主要由依次相連的單段 破碎設備、碳質還原劑中間料倉、磨礦設備、碳質還原劑粉儲料倉和配料裝置組成；所述磷 礦石預處理系統主要由依次相連的單段破碎設備、磷礦石中間料倉、磨礦設備、均化庫和和 配料裝置組成；所述硅石預處理系統主要由依次相連的單段破碎設備、硅石中間料倉、磨礦 設備、硅石粉儲料倉和配料裝置組成，或者由依次相連的兩段一閉路破碎設備、硅石中間料 倉、磨礦設備、硅石粉儲料倉和配料裝置組成。
2. 根據權利要求1所述的原料預處理工藝系統，其特征在于：所述單段破碎設備采用 錘式破碎機或反擊式破碎機，或者采用錘式破碎機和反擊式破碎機組合成的聯合式破碎 機；所述兩段一閉路破碎設備主要由依次相連的顎式破碎機、篩分機和圓錐破碎機組成，且 圓錐破碎機的出料口循環連接至篩分機的進料口。
3. 根據權利要求2所述的原料預處理工藝系統，其特征在于：所述碳質還原劑預處理 系統中的磨礦設備采用立式磨或風掃煤磨，該磨礦設備通過粉料收集輸送裝置連接至所述 的碳質還原劑粉儲料倉。
4. 根據權利要求2所述的原料預處理工藝系統，其特征在于：所述磷礦石預處理系統 中的磨礦設備采用立式磨或風掃球磨，該磨礦設備通過粉料收集輸送裝置連接至所述的均 化庫。
5. 根據權利要求2所述的原料預處理工藝系統，其特征在于：所述硅石預處理系統中 的磨礦設備采用球磨機和/或高壓輥壓機，該磨礦設備通過粉料收集輸送裝置連接至所述 的硅石粉儲料倉。
6. 根據權利要求3、4或5所述的原料預處理工藝系統，其特征在于：所述磨礦設備配 備有向粉磨過程補送熱風的熱風爐。
7. 根據權利要求6所述的原料預處理工藝系統，其特征在于：所述粉料收集輸送裝置 包括依次相連的旋風收粉設備、布袋收粉設備和風機。
8. -種適用于窯法磷酸工藝的原料預處理方法，所述原料預處理方法用到權利要求 1?7中任一項所述的原料預處理工藝系統，所述原料預處理方法包括以下步驟：將原料碳 質還原劑、磷礦石和硅石分別用所述碳質還原劑預處理系統、磷礦石預處理系統和硅石預 處理系統進行預處理，預處理后的碳質還原劑、磷礦石和硅石送入內球料混合裝置進行混 合造球，預處理后的碳質還原劑和硅石另送入外殼料混合裝置進行混合； 所述碳質還原劑預處理系統的工藝過程包括：將碳質還原劑先采用所述單段破碎設備 破碎至粒度在30mm以下，然后將破碎后的碎石料送至碳質還原劑中間料倉，碳質還原劑中 間料倉通過計量給料設備將碎石料送至所述磨礦設備進行粉磨，待磨礦設備將進料粉磨至 工藝要求的粒度后，由旋風收粉設備和布袋收粉設備組成的組合式收塵器收集粉料，并輸 送至碳質還原劑粉儲料倉；所述粉磨過程中通過配置的熱風爐不斷補充熱風以干燥粉料中 夾帶的水分； 所述磷礦石預處理系統的工藝過程包括：將磷礦石先采用所述單段破碎設備破碎至 粒度在30mm以下，然后將破碎后的碎石料送至磷礦石中間料倉，磷礦石中間料倉通過計量 給料設備將碎石料送至所述磨礦設備進行粉磨，待磨礦設備將進料粉磨至工藝要求的粒度 后，由旋風收粉設備和布袋收粉設備組成的組合式收塵器收集粉料，并輸送至均化庫；所述 粉磨過程中通過配置的熱風爐不斷補充熱風以干燥粉料中夾帶的水分； 所述硅石預處理系統的工藝過程包括：將硅石先采用所述單段破碎設備或兩段一閉 路破碎設備破碎至粒度在30_以下，然后將破碎后的碎石料送至硅石中間料倉，硅石中間 料倉通過計量給料設備將碎石料送至所述磨礦設備進行粉磨，待磨礦設備將進料粉磨至工 藝要求的粒度后，由旋風收粉設備和布袋收粉設備組成的組合式收塵器收集粉料，并輸送 至硅石粉儲料倉；所述粉磨過程中通過配置的熱風爐不斷補充熱風以干燥粉料中夾帶的水 分。
9.根據權利要求8所述的適用于窯法磷酸工藝的原料預處理方法，其特征在于：所述 均化庫為間隙均化庫或連續均化庫，所述均化庫采用壓縮空氣對庫內粉料進行攪拌均化， 且均化值大于或等于4。
【文檔編號】C01B25/18GK104211034SQ201310218626
【公開日】2014年12月17日 申請日期:2013年6月4日 優先權日:2013年6月4日
【發明者】侯擁和, 吳鎏, 劉詩華 申請人:四川玖長科技有限公司