黄磷联产钾盐、碳酸钠和氧化铝的节能方法技术

本发明专利技术涉及一种黄磷联产钾盐、碳酸钠和氧化铝的节能方法，其包括：用钾长石取代硅石，与磷矿和焦丁加入黄磷电炉反应制得含P2炉气；对所述炉气进行水洗后再收集粗磷，精制以制得优质黄磷；黄磷熔渣经水淬后去除炉渣并溶出KAlO2，经由过滤，加入CO2，沉淀出Al(OH)3并获得水淬滤液。其中，Al(OH)3经控温转换制得Al2O3。前述水淬滤液经由结晶分离、干燥，从而制得K2CO3和Na2CO3。本发明专利技术将黄磷生产装置改进成了电热法生产黄磷和热分解钾长石的综合系统，普遍适用于传统电热法黄磷电炉的升级改造，显著降低了生产能耗及成本，提高了产品种类和附加值，并且减少了环境污染，具有非常突出的经济效益和节能环保效果。

【技术实现步骤摘要】
黄磷联产钾盐、碳酸钠和氧化铝的节能方法
本专利技术涉及化工领域，尤其涉及一种黄磷联产钾盐、碳酸钠和氧化铝的节能方法。
技术介绍
长石是钾、钠、钙等碱金属或碱土金属的铝硅酸盐矿物，也叫长石族矿物。钾长石(K2O·Al2O3·6SiO2)通常也称正长石。钾长石系列主要是正长石，微斜长石，条纹长石等。钾长石矿是含钾量较高、分布最广、储量最大的非水溶性钾资源。钾长石矿源达60个，其平均氧化钾含量约为11.63％，其储量约达79.14亿吨，按平均含量折算成氧化钾储量约为9.20亿吨。安徽、内蒙古、新疆、四川、山西等省的钾长石分布相对集中，储量丰富，成为当地的优势非金属矿产资源。钾是农作物生长的重要的元素,世界上蕴藏着很多含钾资源,但绝大部分是水难溶性的或不溶性的。我国钾资源丰富,但可溶性钾资源十分贫乏。国外可溶性钾资源足以满足农业的需求，因此，利用水难溶性的钾资源制取钾肥的研究较少。我国从二十世纪60年代初起就开始利用钾长石制取钾肥的研究,先后进行了数十种工艺研究,综合起来可分为:烧结法、高温熔融法、水热法、高炉冶炼法和低温分解法。烧结法：利用石灰石和煤炭作原料，经过粉碎，成球后在立窑煅烧，使其中的氧化钾转化成水溶性，该种方法生产成本低，但生产过程中能耗大，且钾长石中的钾转化率较低(60％～90％)，使其推广受到阻碍。高温熔融法：该法在生产钙镁磷肥的基础上，配入25％～30％的钾长石，高温熔融(1200～1300℃)制得钙镁磷钾复合肥，其产品含有效磷(P2O5)10％～14％，可溶性钾(K2O)4％～5％，该方法生产成本低。水热法：用KOH溶液加压处理钾长石，使钾长石成分为K2O·Al2O3·SiO2·XH2O的沸石类固相。其中K2O为可溶性的，能被植物吸收，且不易流失，是一种缓释肥料，同时，部分SiO2也变成可溶性的，成为农作物的肥料。高炉冶炼法：生产水泥时，按石灰石81.4％～82％、钾长石14.2％～15.6％、铁矿石2.6％～3.2％，萤石1.1％和焦炭3％的比例，破碎后配料混匀入炉，当炉缸温度高达1500℃使K2O挥发，随高温气流带出，同时K2O与炉内CO2作用，生成K2CO3产品，高炉排出的炉渣经加工后制成白色水泥。该方法仅限于水泥厂或磷肥厂，作为副产品生产钾肥。低温分解法：钾长石原料经过颚式破碎机粉碎到6mm以下，雷蒙磨将矿物粉碎到100网目以下，由胶带运输机将矿物运到池中与CaO水浸泡20min，然后经泵打入加温加压炉中，炉中温度控制在100～200℃。经过一定时间后，从炉中流出进入池中与Na2SO4混合浸泡，通过结晶、固液分离等工艺，得到K2SO4，NaOH工业原料。黄磷又名白磷，在工业上用黄磷制备高纯度的磷酸及磷酸盐。利用黄磷易燃产生烟(P4O10)和雾(P4O10与水蒸气形成H3PO4等雾状物质)，在军事上常用来制烟幕弹、燃烧弹。还可用黄磷制造赤磷(红磷)、三硫化四磷(P4S3)、有机磷酸酯、燃烧弹、洗涤剂、农药等。国内现有的黄磷主要用电炉法制取，用磷矿、焦丁(兰炭或白煤)和硅石按配比在电炉内制取。其中，硅石主要用于助熔剂参与碳还原磷酸盐的反应，主要反应为SiO2与磷矿石分解生成的Ca0生成易熔的偏硅酸钙(CaSiO3)。电炉热法制黄磷，能耗高，成本高，附加值低，产品单一，污染严重。而磷又是重要的生命元素，日常生活和国民经济必需产品。如何降低生产能耗和成本，减少污染，提高尾气、炉渣热能的综合利用率，增加附加值是黄磷行业苦苦追求的目标。公布号为CN103910348A的中国专利公开了一种钾长石的利用方法，该方法包括：1、将含有钾长石、磷矿石、石灰石、白云石和焦炭的原料破碎并混合后投入电炉进行反应，反应过程中钾长石中的钾转变为钾的碳酸盐形式存在，并伴随由磷矿石中的磷转变而成的黄磷气体从电炉排出。2、将上述炉气保持在黄磷露点温度以上、碳酸钾沸点温度以下进行收尘，从而使黄磷气体与钾的碳酸盐实现气固分离，气固分离出的黄磷气体进入后续的磷酸制取工序。3、将电炉产生的炉渣、回收的钾的碳酸盐以及制取的磷酸分别传送至同一反应容器内搅拌混合反应，对反应后的液相进行浓缩过滤，然后再将滤液结晶并脱液得到磷酸氢二钾产品，对反应后的下部浆体脱液制得含磷酸氢钙和磷酸氢镁的复合物。该技术方案增加了钾长石生产的副产品，除了传统产品磷酸氢二钾之外，还可同时制取含磷酸氢钙和磷酸氢镁的复合物。然而该技术方案的生产过程仍然需要消耗大量的能源，并且其只能生产少量的黄磷，并不适合黄磷企业的生产。公布号为CN103466576A的中国专利公开了一种用磷矿、钾长石生产磷酸联产碱性肥料的方法。该方法包括以下步骤：将磷矿石、钾长石和焦炭进行配料、粉磨、制球、高炉煅烧得到炉渣和高炉气，高炉气先通过水浴冷却回收粗磷和泥磷，水浴冷却后的高炉气再经除尘回收泥磷；所述的粗磷和泥磷经氧化燃烧后水吸收五氧化二磷气体制备磷酸；所述的炉渣经水淬、烘干、粉磨制得碱性肥料。该技术方案实现了生产磷酸的同时联产碱性肥料，但是其不能生产优质黄磷，并且没有充分利用生产过程中产生的热量，不符合黄磷企业降低生产能耗、提高尾气、炉渣综合利用率的需求。
技术实现思路
针对现有技术之不足，本专利技术提供了一种黄磷联产钾盐、碳酸钠和氧化铝的节能方法，用钾长石取代硅石，与磷矿和焦丁加入黄磷电炉反应制得含P2炉气；对所述炉气进行水洗后再收集粗磷，精制以制得优质黄磷；黄磷熔渣经水淬后去除炉渣并溶出KAlO2，经由过滤、加入对黄磷尾气锅炉所产生尾气进行收集净化得到的CO2后沉淀出Al(OH)3并获得水淬滤液，其中，Al(OH)3经控温转换制得Al2O3，前述水淬液经由结晶分离、干燥，从而制得K2CO3和Na2CO3。根据一个优选实施方式，所述钾长石与磷矿和焦丁的配比为：钾长石:磷矿:焦丁＝(1.57～2.5):(7.5～12):(1.45～2.1)。根据一个优选实施方式，所述磷矿和钾长石混配后综合组分中SiO2与CaO含量的比值为0.357～0.9，从而确保顺利出渣。根据一个优选实施方式，Al(OH)3控温转换的热源为黄磷尾气，其转换温度400℃～700℃。根据一个优选实施方式，所述炉气经洗气后得到的部分黄磷直接转化的磷酸与K2CO3进行反应后制得KH2PO4。根据一个优选实施方式，所述钾长石、磷矿和焦丁为颗粒状，并且颗粒直径为3mm～25mm，所述焦丁还包括兰炭丁和白煤丁。根据一个优选实施方式，所述钾长石、磷矿和焦丁为粉状，其中，粉状钾长石包括钾长石原粉和钾长石精矿粉，粉状磷矿包括磷矿原粉和磷矿精粉，粉状焦煤包括焦煤粉、兰炭粉和白煤粉；在使用粉状物料时，需添加粘结剂，再对物料进行搅拌、成球、干燥和固结。根据一个优选实施方式，所述粘结剂为硅酸盐、海泡石和蒙脱石中的至少一种，并且添加量为1％～15％；所述成球过程的方法为：用压力为4～23MPa的压球机将混配、均化后的粉状物料压制成5～35mm的球团。根据一个优选实施方式，所述CO2还包括球团干燥、固结过程中产生的废气经收集、净化所得到的CO2。根据一个优选实施方式，干燥和固结的方法为：用180℃～400℃，经30～50min干燥；用500℃～1000℃，经10～30min快速烧结；干燥和固结的热源为黄磷尾气，固结后的混合球团抗压强度≥80K本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种黄磷联产钾盐、碳酸钠和氧化铝的节能方法，其特征在于，用钾长石取代硅石，与磷矿和焦丁加入黄磷电炉反应制得含P2炉气；对所述炉气进行水洗后再收集粗磷，精制以制得优质黄磷；黄磷熔渣经水淬后去除炉渣并溶出KAlO2，经由过滤、加入对黄磷尾气锅炉所产生尾气进行收集净化得到的CO2后沉淀出Al(OH)3并获得水淬滤液，其中，Al(OH)3经控温转换制得Al2O3，前述水淬液经由结晶分离、干燥，从而制得K2CO3和Na2CO3。

【技术特征摘要】
1.一种黄磷联产钾盐、碳酸钠和氧化铝的节能方法，其特征在于，用钾长石取代硅石，与磷矿和焦丁加入黄磷电炉反应制得含P2炉气；钾长石与磷矿和焦丁的配比为：钾长石:磷矿:焦丁＝(1.57～2.5):(7.5～12):(1.45～2.1)；当进入磷矿半熔层后，钾长石融化；当钾长石进入熔融层后，反应生成KAlO2和Ca2SiO4；对所述炉气进行水洗后再收集粗磷，精制以制得优质黄磷；黄磷熔渣经水淬后去除炉渣并溶出KAlO2，经由过滤、加入对黄磷尾气锅炉所产生尾气进行收集净化得到的CO2后沉淀出Al(OH)3并获得水淬滤液，其中，Al(OH)3经控温转换制得Al2O3，前述水淬液经由结晶分离、干燥，从而制得K2CO3和Na2CO3。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述磷矿和钾长石混配后综合组分中SiO2与CaO含量的比值为0.357～0.9，从而确保顺利出渣。3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，Al(OH)3控温转换的热源为黄磷尾气，其转换温度400℃～700℃。4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述炉气经洗气后得到的部分黄磷直接转化的磷酸与K2CO3进行反应后制得KH...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄钰雪，
申请(专利权)人：黄钰雪，
类型：发明
国别省市：四川;51