用磷矿直接制取黄磷或磷酸的工业化立式隔烟窑炉制造技术

一种用磷矿直接制取黄磷或磷酸的工业化立式隔烟窑炉，涉及黄磷及磷酸制备技术领域。本装置的窑体主要由物料通道、燃磷通道和燃料通道组成，通道之间用耐火导热材料隔开，物料通道上部与燃磷通道下部通过磷气输送通道连通，助燃风通道连入燃磷通道，燃料通道与燃磷通道上部都有排气口。本实用新型专利技术使用立式隔焰窑作为制取黄磷的主反应器，采取隔烟方式使用燃料燃烧加热，节约了能源，降低了能源成本，没有燃烧尾气混入磷蒸气的弊端；将磷气通入燃磷通道燃烧并为磷还原供热，同时将窑气水吸收后制得磷酸，得到高质量磷酸的同时也高效利用了燃烧释放的热量。这些方式在保证产品质量的同时降低了能耗与能源费用，极大地降低了生产成本。（*该技术在2018年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种制取黄磷或磷酸的窑炉，特别是一种立式隔焰窑炉。
技术介绍
磷酸制取工艺发展至今，其主要工艺有两种(l)湿法用硫酸分解中高品 位磷矿石制取磷酸，该方法需要大量优质磷矿石和硫酸，同时产生大量磷石膏废 渣，生产的磷酸杂质含量高，净化工艺复杂，成本高；(2)热法用电炉法生产 单质黄磷，然后在燃烧塔内燃烧吸收制取磷酸，该方法需要大量电能和中高品位 磷矿块矿，环境污染严重，这也几乎是目前全世界生产黄磷的唯一方法。还有一 种是窑法磷酸，其原理与热法磷酸相似，但将磷单质的还原与氧化过程置于一个 设备中，这样磷单质与副产的一氧化碳燃烧释放的热量可以用来提供磷单质还原 所需的热量，大大节省能耗，且可利用PA^1(M的中低品位磷矿石，然而此工 艺还未能十分成功应用在规模化工业生产中。窑法磷酸从提出理论以来，主要集中于两条研究路线，首先是回转窑法磷酸， 后来提出隧道窑法磷酸，主要是以磷还原与氧化过程所在的主反应器的不同来区 分的。(1)回转窑是一种重载、大扭矩、多支点、筒状中空窑炉运行系统；球 状物料在窑内随着窑体的旋转而运动，磷的还原在还原区进行，磷的氧化在氧化 区进行，还原区和氧化区都在窑体内；燃料在窑内燃烧直接供热；(2)隧道窑 一般是一条长的直线型隧道，其两侧及顶部有固定的墙壁及拱顶，底部铺设的轨 道上运行着窑车，燃烧设备设在隧道窑的中部两侧；采用隔烟或明焰烧称，物料 放在窑车上，经过预热带、高温带和冷却带。回转窑由于窑体在不断旋转运动，温度难以做到精细控制，窑体容易结圈； 而且球料在运动过程中不断碰撞、摩擦，造成球料破碎比例较大，从而产生大量 粉尘，影响制酸质量；含五氧化二磷窑气出气温度高，腐蚀性大，设备难以承受; 采用复合球料等化学保护方法保护剂占去部分球料体积，而且增加加工成本。隧道窑由于是静止设备，物料在窑车上水平运动，基本不会产生粉尘。然而 隧道窑存在的问题是球料无论是化学还是物理保护的成本都很高昂，工业化难度 大；气密性差，漏风难以避免，窑内气相控制难度很大；窑车窑具重量大，带热 多，热量利用率低，造成隧道窑热效率较低等。
技术实现思路
本技术的目的是提供投资低、能耗小的一种利用磷矿直接制取黄磷或磷 酸的工业化立式隔烟窑炉。本技术的目的是这样实现的 一种用磷矿直接制取黄磷或磷酸的工业化 立式隔烟窑炉，包括窑体，窑体安装在支撑基础上，窑体上部的设有进料斗，下 部设有冷却料斗和卸料装置，保护气体充入口伸入到窑体中，窑体内设有物料通 道、燃磷通道和燃料通道，各通道间用耐火导热材料隔开；物料通道的上部都有 磷气排出口，并与磷气输送通道相连通，磷气输送通道与燃磷通道下部磷气入口 相通，助燃风通道通过助燃风入口与燃磷通道连通;燃料通道上部设烟气排出口 ， 燃磷通道上部设有磷燃烧窑气排出口。物料通道、燃磷通道和燃料通道为一个或 多个。磷气输送通道设置在窑体的内部或外部。本技术所提供的用磷矿直接制取黄磷或磷酸的工业化立式隔烟窑炉，可 以灵活地选择生产黄磷或是磷酸。它可以作为制取黄磷的主反应器，只需将产生 的磷气直接从磷气排出口排出冷却即可得到黄磷，它吸取了高炉和电炉的优点， 采取隔烟方式使用一次能源燃料燃烧加热，不需要利用电能加热，降低了能源成 本，同时也保证了黄磷的质量；生产磷酸时，将磷气多做一次燃烧循环，引入燃 磷通道燃烧成五氧化二磷，且燃烧释放的热量又能补充给物料还原反应，能耗低， 生产成本低，磷酸质量好。相比于回转窑和隧道窑，使用立式隔焰窑炉不仅可以 避免粉尘、腐蚀性大、需要额外保护、窑具带热多等问题，还能有效降低窑气处 理气量，减少水合系统设备投资与运行电耗，并且能够使用其它燃料，从而降低 能源费用。附图说明图1是本技术生产磷酸的结构示意图。 图2是图1的A—A侧视图。 图3是图1的B — B侧视图。 图4是图1是C一C侧视图。具体实施方式本技术的采用以下结构-包括窑体l，窑体1安装在支撑基础17上，窑体上部的设有进料斗2，下部 设有冷却料斗7和卸料装置8，保护气体充入口 9伸入到窑体1中，窑体1内设 有物料通道3、燃磷通道4和燃料通道5，各通道间用耐火导热材料隔开；物料 通道3的上部都有磷气排出口 12，并与磷气输送通道6相连通，磷气输送通道6 与燃磷通道4下部磷气入口 13相通，助燃风通道14通过助燃风入口 15与燃磷 通道4连通；燃料通道5上部设烟气排出口 10，燃磷通道4上部设有磷燃烧窑 气排出口 11。物料通道3、燃磷通道4和燃料通道5为一个或多个。磷气输送通道6设置在窑体1的内部或外部。本技术为中高温立式窑，窑内物料通道3可选择圆形或方形，圆形通道 直径在0100—400mm，方形通道长边长度为600 — 3000mm，短边长度200-500ram， 高为3 — 30m，可设任意个数通道；燃烧通道长宽不等，以产量而定，窑总高为 15—50m(包括上部料斗)。燃料通道5和燃磷通道4均匀分布在物料通道3周围， 以均匀平稳地供热为目的。物料通道3其物料烧成温度在1100—155(TC，燃磷 通道4的温度为1200—160(TC，烧成周期为2—6小时。各通道间的传热耐火材 料选刚玉质或碳化硅质耐火材料。本技术的各组成部分叙述如下1、 窑体从内至外依次采用重质耐火材料、轻质保温材料、保温棉或浇注 料，保证良好的保温效果，节约能源；2、 料斗用以承放生球料的料斗，球料在料斗中自然堆积到一定的高度，一般为800—2000mm的料柱以保证窑内的密封性；3、 物料通道球料在窑内升温、反应的通道；物料从该通道内从上部加入，依靠重力从下部卸出。在该通道内完成升温和还原反应。4、 燃磷通道产生的磷蒸汽气回到燃磷通道进行氧化燃烧，释放大量的热 以供应还原反应需热；5、 燃料通道额外补充的燃料在此通道内燃烧；6、 磷气输送通道物料通道产生的磷气收集汇合到此通道，连通磷气排出 口与磷气入口；7、 冷却料斗反应完全的球料在此料斗内与氮气换热，进行冷却；8、 排料装置冷却后的球料，温度在100—20(TC之间，在排料装置的控制 下以一定的速度排出；9、 保护气体充入口冷惰性保护气体通过这里充入到冷却料斗中；10、 烟气排出口燃料燃烧后的烟气，温度约30(TC，从烟气排出口排出， 用以烘干成型球料；11、 窑气排出口 200—800。C的窑气从此口排出，经换热后进入吸收塔；12、 磷气排出口物料通道产生的磷气从磷气排出口进入到磷气输送通道;13、 磷气入口磷气输送通道的磷气从此口进入燃磷通道；14、 助燃风通道磷气燃烧需要的助燃风从此通道进入；15、 助燃风入口磷气燃烧需要的助燃风从此入口进入燃磷通道；16、 燃料烧嘴燃料从此烧嘴喷入燃料通道；17、 基座起到支撑整个窑体的作用。 装置运行说明先将立式隔焰窑炉下部的卸料装置8关闭，将窑炉内物料通道3全部用废渣料填满，形成充实的料柱。然后窑炉进行升温，达到要求的温度后，将制好经烘干后水分含量不超过2%的03O-5Omm的球料输送至窑体顶部料斗，球料经重力与 窑下部排料的作用而缓慢下落，进入物料通道3，在通道内升至反应温度1200 一135(TC，球料开始反应，产生磷蒸气和一氧化碳，球料在缓慢向下运动中逐渐 完成反应后，进入立式窑本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用磷矿直接制取黄磷或磷酸的工业化立式隔烟窑炉，包括窑体（１），窑体（１）安装在支撑基础（１７）上，窑体上部的设有进料斗（２），下部设有冷却料斗（７）和卸料装置（８），保护气体充入口（９）伸入到窑体（１）中，其特征在于：窑体（１）内设有物料通道（３）、燃磷通道（４）和燃料通道（５），各通道间用耐火导热材料隔开；物料通道（３）的上部都有磷气排出口（１２），并与磷气输送通道（６）相连通，磷气输送通道（６）与燃磷通道（４）下部磷气入口（１３）相通，助燃风通道（１４）通过助燃风入口（１５）与燃磷通道（４）连通；燃料通道（５）上部设烟气排出口（１０），燃磷通道（４）上部设有磷燃烧窑气排出口（１１）。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张定斌，汤才洲，曾富强，
申请(专利权)人：湖北三新磷酸有限公司，
类型：实用新型
国别省市：42[中国|湖北]