專利名稱：利用磷礦選礦后的含磷尾礦制取磷酸并副產(chǎn)建筑用磚的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)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(shù)：
磷酸的工業(yè)化生產(chǎn)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(yōu)質(zhì)磷礦石和硫酸，同時產(chǎn)生大量磷石膏廢渣。(2)熱法磷酸用電爐法生產(chǎn)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(chǎn)中未見成功應(yīng)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(chǎn)磷酸的方法的發(fā)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?zhí)枮?9100292.8，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(fā)明內(nèi)容
本發(fā)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?zé)频拇u塊符合國家標(biāo)準(zhǔn)的要求的用磷礦選礦后的尾礦制取磷酸并副產(chǎn)建筑用磚的方法。
本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的一種利用磷礦選礦后的含磷尾礦制取磷酸并副產(chǎn)建筑用磚的方法，其特征在于將含磷尾礦和碳質(zhì)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(jīng)陳腐均化，真空擠出機(jī)擠出或壓磚機(jī)壓成坯體，經(jīng)烘干后再浸釉1-3次，碼入隧道窯車在隧道窯內(nèi)經(jīng)預(yù)熱，升溫到1280℃-1450℃，使料塊中的焦碳與磷礦反應(yīng)生成磷蒸氣P4和一氧化碳，往窯內(nèi)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(jīng)換熱器降溫后入水化塔并用循環(huán)酸吸收得磷酸，反應(yīng)完畢后的磚塊經(jīng)冷卻換熱后即為建筑磚產(chǎn)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(zhì)還原劑為焦碳，煤或煤矸石，以含固定C含量計(jì)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(shù)≥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(fā)明所提供的利用磷礦選礦后的尾礦制取磷酸并副產(chǎn)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(xiàng)目。礦中的P2O5≥6％即可使用，改變了過去認(rèn)為P2O5≤12％就不能利用，不作為儲量計(jì)算的現(xiàn)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(yīng)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(jié)頁巖磚能耗，其質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)也符合GB51010，GB13544，GB13545的要求。
本發(fā)明可以利用含碳煤矸石作碳質(zhì)還原劑，它同時提供AL2O3和SiO2成分。這都是本發(fā)明中有用的成分。而煤矸石中的易揮發(fā)成分則在升溫段揮發(fā)后被抽走，不會進(jìn)入磷酸吸收過程中，保證了磷酸質(zhì)量達(dá)到GB2091要求，減少磷酸提純成本。
除燃料外，本發(fā)明用原料都是工業(yè)廢渣或礦山廢渣，有良好的社會和經(jīng)濟(jì)效益。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明的工作原理如下本發(fā)明是以隧道窯為主要反應(yīng)設(shè)備來完成磷礦的還原和磷的氧化反應(yīng)，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(yīng)，生成硅酸鈣(CaO·SiO2)，鋁酸三鈣(3CaO·Al2O3)，他們是形成磚塊強(qiáng)度的主要成分。
反應(yīng)如下
反應(yīng)產(chǎn)生的磷蒸氣及CO氣體在窯內(nèi)供給定量的O2使之發(fā)生氧化反應(yīng)
氧化反應(yīng)放出的熱量用于維持反應(yīng)溫度，可以減少燃料用量，以節(jié)約能源，降低成本。
為了防止料塊中的碳被過早氧化，本發(fā)明將料塊浸漬1-3層釉漿，并且控制窯內(nèi)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(fā)性物質(zhì)逸出，在進(jìn)入升溫段1220℃時抽走，減少進(jìn)入還原段煙氣的雜質(zhì)含量，提高磷酸質(zhì)量。
本發(fā)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(jī)(實(shí)心磚)或真空擠磚機(jī)(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(jīng)過預(yù)熱、升溫到1400℃高溫段完成磷的還原和氧化反應(yīng)，反應(yīng)后的含P2O5氣體及時導(dǎo)出經(jīng)過換熱器換熱后引入水合塔，用循環(huán)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(diào)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(yīng)完畢經(jīng)換熱冷卻后從窯尾卸出既為建筑用磚，其質(zhì)量符合相關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)要求。
本發(fā)明窯內(nèi)的工作過程如下浸釉后的磚塊碼入窯車上入窯后關(guān)上窯門，所有窯車向前進(jìn)一個車位，在整個窯內(nèi)的時間為≥4小時，其中主反應(yīng)段時間≥3小時。在窯內(nèi)升溫到1220℃和降溫到1220℃設(shè)定兩個零壓力點(diǎn)。在預(yù)熱，升溫到1220℃溫度段內(nèi)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(chǎn)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(shù)，有效控制窯內(nèi)的溫度、壓力、O2、CO、CO2濃度。確保反應(yīng)完全，達(dá)到節(jié)能降耗的目的。
例用湖北神農(nóng)架礦業(yè)公司磷選礦尾礦，宜昌周邊地區(qū)高嶺土、焦碳粉、硅石粉，化學(xué)分析見附表1，按照表1結(jié)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(xì)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?；旌狭舷确湃腙惢瘞礻惛笥谜婵諗D出機(jī)(多孔、空心)或壓型機(jī)(實(shí)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(jīng)過預(yù)熱，升溫到1400℃，料塊在窯內(nèi)總時間為12小時.其運(yùn)行過程用PLC編程自動控制.反應(yīng)后的磚塊中殘留P2O5≤0.8％，其質(zhì)量達(dá)到國家標(biāo)準(zhǔn)；磷酸符合GB2091標(biāo)準(zhǔn)要求。
本發(fā)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(xué)分析
權(quán)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(chǎn)建筑用磚的方法，其特征在于將含磷尾礦和碳質(zhì)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(jīng)陳腐均化，真空擠出機(jī)擠出或壓磚機(jī)壓成坯體，經(jīng)烘干后再浸釉1-3次，碼入隧道窯車在隧道窯內(nèi)經(jīng)預(yù)熱，升溫到1280℃-1450℃，使料塊中的焦碳與磷礦反應(yīng)生成磷蒸氣P4和一氧化碳，往窯內(nèi)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(jīng)換熱器降溫后入水化塔并用循環(huán)酸吸收得磷酸，反應(yīng)完畢后的磚塊經(jīng)冷卻換熱后即為建筑磚產(chǎn)品。
2.根據(jù)權(quán)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(chǎn)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(zhì)還原劑為焦碳，煤或煤矸石，以含固定C含量計(jì)加入量P2O5％∶C％＝1∶0.5-1。
3.根據(jù)權(quán)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(chǎn)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(shù)≥6。
4.根據(jù)權(quán)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(chǎn)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(jù)權(quán)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(chǎn)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(fā)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(chǎn)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(yōu)先權(quán)日2006年4月14日
發(fā)明者張定斌, 湯才洲 申請人:湖北三新磷酸有限公司