專利名稱：采用制磷豎式磚窯制取磷酸并副產(chǎn)耐火磚的方法及設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本 發(fā)明涉及磷酸制備技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種通過豎式磚窯制取磷酸并副產(chǎn)耐火磚的方法；本發(fā)明還涉及制備磷酸過程中所用的制磷豎式磚窯。
背景技術(shù)：
窯法磷酸從提出以來，起初主要集中于兩條研究路線回轉(zhuǎn)窯法磷酸和隧道窯法磷酸，經(jīng)多種試驗論證之后，現(xiàn)在窯法磷酸的研究方向基本上都集中到豎式窯爐上，豎式窯爐基本工藝路線為配料、成球、烘干、裝料、預(yù)熱、還原、冷卻、破碎、卸料，還原氣體燃燒供熱。然而，在實(shí)際操作中，物料受熱不均，在同一斷面上溫差很大，邊部物料溫度過高，燒成時間過長，中心物料溫度過低，達(dá)不到還原溫度，還原率過低，難以保證生產(chǎn)的順利進(jìn)行。
發(fā)明內(nèi)容
一種采用制磷豎式磚窯制取磷酸并副產(chǎn)耐火磚的方法，其特征在于以磷礦粉、硅質(zhì)原料和碳質(zhì)原料為主要原料，配料并混合均勻，加入粘結(jié)劑，陳化；將陳化后的原料壓制成不同形狀、尺寸的磚坯，經(jīng)干燥后碼放到豎式磚窯的磚坯通道中；啟動制磷豎式磚窯的燃燒系統(tǒng)，將磚坯通道還原區(qū)溫度升至1150 1550°C，啟動卸料升降裝置，磚坯由上而下依次通過磚坯通道的預(yù)熱區(qū)、還原區(qū)和冷卻區(qū)；還原區(qū)抽出的磷蒸氣和一氧化碳引入燃燒室中燃燒，氧化時釋放的大量熱能為磚坯通道中的還原區(qū)提供輻射熱，經(jīng)充分換熱后的煙氣進(jìn)入磷酸吸收裝置吸收后得到磷酸產(chǎn)品；從制磷豎式磚窯下部出料口卸出的磚坯即為耐火磚制品。工作時可以向磚坯通道預(yù)熱區(qū)和冷卻區(qū)鼓入惰性氣體。工作時可以從磚坯通道冷卻區(qū)下部補(bǔ)入空氣，與磚體逆流換熱，并燃燒余碳，為磷還原區(qū)提供熱量。一種制磷豎式磚窯，包括窯體，窯體上部設(shè)有碼垛平臺，窯體內(nèi)設(shè)有磚坯通道和燃燒室，磚坯通道和燃燒室之間設(shè)有導(dǎo)熱隔墻，磚坯通道上設(shè)有還原氣體出口，燃燒室內(nèi)開有燃料入口、煙氣出口和空氣入口，磚坯通道底部裝有卸料系統(tǒng)。磚坯通道下部開設(shè)有冷空氣入口。磚坯通道上部開設(shè)有惰性氣體入口。窯體內(nèi)設(shè)有空氣預(yù)熱管，空氣預(yù)熱管與空氣入口相通。磚坯通道的截面為圓形或多邊形。卸料系統(tǒng)由卸料升降裝置以及與卸料升降裝置相配合的卸料控制裝置構(gòu)成。本發(fā)明提供的采用制磷豎式磚窯制取磷酸并副產(chǎn)耐火磚的方法及設(shè)備，具有以下有益效果1、通過碼垛系統(tǒng)和卸料系統(tǒng)的控制，使物料在窯內(nèi)有序地運(yùn)行，可實(shí)現(xiàn)分層進(jìn)料及分層出料，很好地控制了物料的燒成工藝指標(biāo)；2、窯內(nèi)溫度分布穩(wěn)定，同一截面上溫差小，物料受熱均勻，窯壁與窯中心的溫差在10 30°C以內(nèi)，解決了物料過燒和欠燒的情況； 3、窯內(nèi)透氣性好，磷還原率可穩(wěn)定在95%以上，且磷蒸氣運(yùn)行阻力小，磷損耗低；4、窯體結(jié)構(gòu)緊湊，密封性好，磷蒸氣和一氧化碳燃燒釋放的熱量都集中在物料上，熱利用率遠(yuǎn)高于隧道窯；5、窯內(nèi)工藝控制穩(wěn)定，燒成后的尾渣磚極少破損，通過改變配方和密度，可以產(chǎn)出多種耐火保溫磚，建筑保溫磚等產(chǎn)品，具有較好的經(jīng)濟(jì)效益；6、該制磷方法解決了目前窯法磷酸所存在熔融結(jié)圈、反吸、過早氧化和堵窯的難題，也不需要對物料表面進(jìn)行包裹，且正常工作時運(yùn)行狀態(tài)平穩(wěn)，故障率極低，是一種低投入、低成本、高收益的窯法磷酸工藝。
下面 結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式如圖1所示，本發(fā)明包括窯體14，窯體14上部設(shè)有碼垛系統(tǒng)，窯體14內(nèi)設(shè)有磚坯通道8和燃燒室5，磚坯通道8和燃燒室5之間設(shè)有導(dǎo)熱隔墻7，磚坯通道8上設(shè)有還原氣體出口 15，燃燒室5內(nèi)開有燃料入口 6、煙氣出口 4和空氣入口 13，磚坯通道8底部裝有卸料系統(tǒng)。碼垛系統(tǒng)由窯體14上部的碼垛平臺2以及磚坯運(yùn)輸機(jī)械手1構(gòu)成。磚坯通道8 下部開設(shè)有冷空氣入口 9。磚坯通道8上部開設(shè)有惰性氣體入口 3。窯體16內(nèi)設(shè)有空氣預(yù)熱管12，空氣預(yù)熱管12與空氣入口 13相通。磚坯通道8的截面為圓形或多邊形。卸料系統(tǒng)由卸料升降裝置10以及與卸料升降裝置10相配合的卸料控制裝置11構(gòu)成。本發(fā)明中燃燒室5可布局在磚坯通道8的兩側(cè)或四周；磚坯通道8可以有一組或多組，采用多組方案時可共用燃燒室5。根據(jù)生產(chǎn)工藝的要求，還可將多個制磷豎式磚窯進(jìn)行串并聯(lián)，讓前一個或并聯(lián)的幾個窯爐的還原氣體出口 15通過連接后面一個或并聯(lián)的幾個窯爐的燃料入口，實(shí)行多個窯爐同時工作，以提高產(chǎn)量。燃燒室主要以磚體還原區(qū)抽出的磷蒸氣、一氧化碳為燃料，不足時以其他燃料補(bǔ)充。壓制成型的磚坯，可以是實(shí)心、也可做成空心；可以做成帶扣邊的，也可做成各種形狀的；在磚體碼垛過程中，可加入適量的砌筑粘結(jié)劑，以保證磚體不錯位、整體下移。實(shí)施例一條1000噸85%磷酸/年副產(chǎn)8000噸/年耐火磚的生產(chǎn)線，主要設(shè)備為制磷豎式磚窯，為單個磚坯通道的窯體，總長4. 5m、寬2. 0m、高15m，燃燒室分布在磚坯通道的還原區(qū)兩側(cè)。在窯體砌筑時，選用同規(guī)格、同形狀的耐火磚將通道填滿，啟動燃燒系統(tǒng)， 將溫度升高至1150 1500°C。選取磷礦粉、硅石和焦炭，粉磨至200目，配成含Ca0:22%、Si20:44%、P205:16%、 焦炭約占物料的10%，混合均勻，加入粘結(jié)劑，陳化；將陳化后的原料壓制成不同形狀、尺寸的磚坯，磚坯強(qiáng)度不低于1兆帕，干燥后的磚坯置于碼垛平臺2上，采用人工或磚坯運(yùn)輸機(jī)械手1將磚坯從碼垛平臺2安放到磚坯通道8，磚坯通道8自上而下分為預(yù)熱區(qū)、還原區(qū)和冷卻區(qū)，磚坯進(jìn)入預(yù)熱區(qū)后，在300°C左右溫度條件下，從惰性氣體入口 3中鼓入適量惰性氣體，以防止磚坯中的碳粉被提前還原。磚坯繼續(xù)下行，與還原區(qū)上升的高溫氣體換熱， 進(jìn)入還原區(qū)反應(yīng)，還原出來的磷蒸氣和一氧化碳由還原區(qū)氣體出口 15抽出，經(jīng)燃料(磷、 一氧化碳、補(bǔ)充燃料)入口 6送入燃燒室5進(jìn)行氧化燃燒，熱量通過導(dǎo)熱窯墻7為磚坯通道8中的磚體提供熱量，使磚坯中的磷元素繼續(xù)還原，燃燒后的煙氣由煙氣出口 4導(dǎo)入磷酸吸收裝置，成為磷酸產(chǎn)品；經(jīng)還原后的磚體繼續(xù)下降至冷卻區(qū)，與空氣或富氧空氣預(yù)熱管 12換熱，加熱后空氣從空氣入口 13進(jìn)入燃燒室5，作為磷、一氧化碳和補(bǔ)充燃料燃燒的助燃風(fēng)，同時，從下部冷空氣鼓入管9鼓入適量冷空氣，與冷卻區(qū)的磚體進(jìn)行換熱，并燃燒余碳， 為上部的還原區(qū)提供熱量。當(dāng)磚坯冷卻至200°C左右，由自動卸料升降裝置10和自動卸料控制裝置11共同完成卸料動作。此過程物料運(yùn)行平穩(wěn)，磚體中磷還原率可達(dá)95%以上，熱
量的利用率高。 在生產(chǎn)過程中 ，磚體無破碎，無反吸，卸料裝置正常運(yùn)行，制磷豎式磚窯窯壁無結(jié)皮。窯內(nèi)溫度分布穩(wěn)定，同一截面上溫差小，物料受熱均勻，解決了物料過燒和欠燒的情況； 耐火磚制品內(nèi)磷含量小于1%，耐火強(qiáng)度在1250°C以上。
權(quán)利要求
1.一種采用制磷豎式磚窯制取磷酸并副產(chǎn)耐火磚的方法，其特征在于以磷礦粉、硅質(zhì)原料和碳質(zhì)原料為主要原料，配料并混合均勻，加入粘結(jié)劑，陳化；將陳化后的原料壓制成不同形狀、尺寸的磚坯，經(jīng)干燥后碼放到豎式磚窯的磚坯通道中；啟動制磷豎式磚窯的燃燒系統(tǒng)，將磚坯通道還原區(qū)溫度升至1150 1550°C，啟動卸料升降裝置，磚坯由上而下依次通過磚坯通道的預(yù)熱區(qū)、還原區(qū)和冷卻區(qū)；還原區(qū)抽出的磷蒸氣和一氧化碳引入燃燒室中燃燒，氧化時釋放的大量熱能為磚坯通道中的還原區(qū)提供輻射熱，經(jīng)充分換熱后的煙氣進(jìn)入磷酸吸收裝置吸收后得到磷酸產(chǎn)品；從制磷豎式磚窯下部出料口卸出的磚坯即為耐火磚制品。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的采用制磷豎式磚窯制取磷酸并副產(chǎn)耐火磚的方法，其特征在于工作時可以向磚坯通道預(yù)熱區(qū)和冷卻區(qū)鼓入惰性氣體。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的采用制磷豎式磚窯制取磷酸并副產(chǎn)耐火磚的方法，其特征在于工作時可以從磚坯通道冷卻區(qū)下部補(bǔ)入空氣，與磚體逆流換熱，并燃燒余碳，為磷還原區(qū)提供熱量。
4.一種制磷豎式磚窯，包括窯體(14)，其特征在于窯體(14)上部設(shè)有碼垛平臺(2)， 窯體(14)內(nèi)設(shè)有磚坯通道⑶和燃燒室(5)，磚坯通道⑶和燃燒室(5)之間設(shè)有導(dǎo)熱隔墻(7)，磚坯通道(8)上設(shè)有還原氣體出口(15)，燃燒室(5)內(nèi)開有燃料入口(6)、煙氣出口 (4)和空氣入口(13)，磚坯通道(8)底部裝有卸料系統(tǒng)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的制磷豎式磚窯，其特征在于磚坯通道(8)下部開設(shè)有冷空氣入口(9)。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的制磷豎式磚窯，其特征在于磚坯通道(8)上部開設(shè)有惰性氣體入口(3)。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的制磷豎式磚窯，其特征在于窯體(14)內(nèi)設(shè)有空氣預(yù)熱管 (12)，空氣預(yù)熱管(12)與空氣入口 (13)相通。
8.根據(jù)權(quán)利要求4或5或6所述的制磷豎式磚窯，其特征在于磚坯通道(8)的截面為圓形或多邊形。
9.根據(jù)權(quán)利要求4所述的制磷豎式磚窯，其特征在于卸料系統(tǒng)由卸料升降裝置(10) 以及與卸料升降裝置(10)相配合的卸料控制裝置(11)構(gòu)成。
全文摘要
一種采用制磷豎式磚窯制取磷酸并副產(chǎn)耐火磚的方法及設(shè)備，將制磷原料磷礦粉、硅粉及碳粉等原料配料混合均勻，壓制成一定尺寸的磚坯，經(jīng)烘干后，從窯爐的上部按一定次序碼放入磚坯通道；調(diào)整自動卸料控制系統(tǒng)的卸料速度以控制碼垛好的磚坯整體下移，磚體整齊有序、平穩(wěn)地在磚坯通道中經(jīng)歷預(yù)熱、還原和冷卻階段。該方法集合了普通立窯和隧道窯的優(yōu)點(diǎn)，可以保證型料在窯內(nèi)安全平穩(wěn)地運(yùn)行，且窯內(nèi)氣氛易于控制，且投資小，熱利用率高，還原率穩(wěn)定控制在95％以上。
文檔編號C01B25/18GK102219197SQ20101014576
公開日2011年10月19日 申請日期2010年4月14日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月14日
發(fā)明者張定斌, 張繼華, 徐南清, 湯才洲, 章玲, 鄭曉波 申請人:湖北三新磷酸有限公司