本发明专利技术涉及一种用磷矿、钾长石生产磷酸联产碱性肥料、合成氨的方法，包括如下步骤：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并得到高炉尾气；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；炉渣经水淬、烘干、粉磨制得碱性肥料；高炉尾气经变换、脱硫、脱碳、气体精制后合成氨。本发明专利技术直接将回收泥磷后的尾气净化后作为合成氨的原料，对物料全面综合利用，杜绝尾气排放污染环境；解决了以往磷蒸汽氧化时易发生爆炸的问题；得到的煅烧产物炉渣不需再次提纯，经过简单的水淬、烘干、粉磨即可得到作物可吸收的碱性肥料，步骤简单，得到的碱性肥料养分多样、丰富。
【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术涉及，包括如下步骤：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并得到高炉尾气；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；炉渣经水淬、烘干、粉磨制得碱性肥料；高炉尾气经变换、脱硫、脱碳、气体精制后合成氨。本专利技术直接将回收泥磷后的尾气净化后作为合成氨的原料，对物料全面综合利用，杜绝尾气排放污染环境；解决了以往磷蒸汽氧化时易发生爆炸的问题；得到的煅烧产物炉渣不需再次提纯，经过简单的水淬、烘干、粉磨即可得到作物可吸收的碱性肥料，步骤简单，得到的碱性肥料养分多样、丰富。【专利说明】
本专利技术涉及，属于资源综合利用和化工生产
。
技术介绍
磷酸的工业化生产工艺主要分为三种:湿法磷酸、热法磷酸和窑法(或高炉法)磷酸。湿法磷酸指使用硫酸分解中高品味磷矿制取磷酸。热法磷酸指以电炉法黄磷为原料，经燃烧氧化、水合制取磷酸，该方法所得磷酸质量好，但能耗大。这两种传统生产工艺都要以高品位磷矿做原料，且有大量固体废渣排放，环境污染严重。窑法(或高炉法)磷酸是指以碳做还原剂，含二氧化硅物料做助剂直接还原磷矿制取磷酸，固体残渣一般用作水泥熟料、矿渣棉、过滤材料及冶金助剂等。随着我国磷矿资源的贫化，高品位磷矿将在十年左右枯竭，窑法磷酸可直接以中低品味磷矿为原料生产磷酸，这预示着窑法磷酸工艺有广阔的发展前旦-5^ O自上世纪90年代以来，我国对以中低品味磷矿为原料的窑法(或高炉法)磷酸进行了大量研究，含二氧化硅物料助剂也从单一的硅石逐渐发展为硅石和铝矾土混合物、硅石和石灰石混合物、硅石和高岭土混合物以及钾长石，添加不同助剂可以将提取磷后的固体残渣生产出不同的产品，以提高最终产品的价值，获取最大的经济效益。中国专利文献CN101585521 (申请号200910094694.9)公开了磷矿石和钾长石生产磷酸及可溶性钾盐的方法，该方法将一定比例的磷矿石、钾长石和焦炭制球，煅烧后将煅烧产物在柠檬酸溶液中浸泡，滤液经结晶提纯，得到可溶性钾盐，磷矿中的磷被还原成磷蒸汽并挥发出来，经氧化后水合`制取磷酸。因我国可溶性钾资源匮乏，该方法在制取磷酸的同时能将不溶性钾岩石中的钾转变成可溶性钾，具有重要意义。但其窑气经氧化后直接除尘，净化后的气体水合制取磷酸，已有实验测试证明粉尘中也含有大量的磷，除尘后反而降低了磷的转化率；而且，该方法将煅烧产物在柠檬酸溶液中浸泡，滤液经结晶提纯，得到可溶性钾盐，不仅步骤繁琐，得到的可溶性钾养分单一，满足不了农作物对各种养分的需求。中国专利文献CN101767779A (申请号为200910300004.0)公开了一种使用高炉生产磷酸的方法，该方法以磷矿石、石灰石、硅石和焦炭为原料高炉法制备磷酸，高炉气中粉尘通过三级回收方式回收泥磷，泥磷氧化燃烧制备磷酸，该方法中磷的回收率提高到98%。但其煅烧残渣未能转化为有价值的商品，直接排放造成环境污染。上述两种方法中高炉(窑炉)气均氧化后再进行除尘处理，尾气中大量的CO直接被氧化成CO2排空，造成CO资源的浪费。目前尚无任何生产磷酸联产碱性肥料、合成氨的公开报道，也无任何利用窑法磷酸尾气合成氨的公开报道。
技术实现思路
针对现有技术中不溶性钾资源难以利用以及高炉(窑炉)尾气直接排放造成环境污染及资源浪费的不足，本专利技术提供，以磷矿和钾长石为原料高炉法生产磷酸联产碱性肥料并合成氨，同时为中低品位磷矿的资源综合利用开辟一条新的途径。专利技术概述为缓解我国钾资源主要靠进口的现状，本专利技术以钾长石为含二氧化硅助剂，通过高温烧结制取磷酸，同时将不溶性含钾岩石中的钾转化成农作物可吸收利用的有效钾，所得固体残渣无需提纯，经水淬、烘干、粉磨得到含硅钙镁钾磷养分的碱性肥料。制取磷酸过程中含大量CO的高炉尾气不氧化，先经过冷却脱磷和除尘工艺进一步回收粉尘中的磷，再作为合成氨的原料，进行进一步综合利用。专利技术详述术语说明磷矿石:本专利技术所述的磷矿石除高品位磷矿外还包括中低品位磷矿，主要成分为Ca3 (PO4) 2。钾长石:本专利技术所述的钾长石主要成分为K20.Al2O3.6Si02。碱性肥料:本专利技术所述的碱性肥料是指含硅钙镁钾磷养分的肥料。磷的溢出率:指磷矿高炉煅烧后溢出的磷蒸气占原有磷矿中磷的比例。本专利技术技术方案如下:，包括如下步骤:(I)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并得到高炉尾气；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；(2)步骤(1)所述的高炉尾气先进行湿法氧化法脱硫；高炉尾气经脱硫后进入变换工序，所述的变换工序为尾气中的一氧化碳与水在催化剂存在下反应制得氢气，所得氢气与氮气按摩尔比为2.5~2.9:1混合,得合成氨原料气；(3)将合成氨原料气经脱硫、脱碳、气体精制后进入合成塔生产合成氨。合成氨降温冷却液化分离出系统，未反应的氢气氮气循环使用。脱硫主要除去含硫杂质，脱碳主要除去合成氨原料气中的二氧化碳、一氧化碳等含碳杂质，气体精制主要进一步除去合成氨原料气中的二氧化碳、一氧化碳等杂质。本专利技术步骤(2)中尾气湿法氧化法脱硫、变换工序，步骤(3)中合成氨原料气脱硫、合成氨原料气脱碳、合成氨原料气体精制、合成氨分离及未反应氢氮气循环均按照合成氨领域常规操作即可。本专利技术步骤(1)中，优选的，配料过程中磷矿和钾长石按质量比为1:0.5~1.2混合，焦炭加入量为完全还原磷所需理论量的2~3倍；优选的，配料完成后物料粉磨至80~150目；优选的，煅烧温度在1100~1350°C，煅烧时间30~120分钟；优选的，高炉气除尘回收泥磷的方式为:先后利用文氏管和纤维除雾器进行除尘回收泥磷；优选的，水浴冷却是通过接磷池常温水冷却或串联的三级吸收塔常温水浴淋洗冷却；优选的，经除尘后得到的高炉尾气中⑶体积百分含量> 12% ；优选的，所述的粗磷和泥磷经氧化燃烧所需空气量为完全燃烧磷所需空气理论量的2~3倍；吸收五氧化二磷气体采用常规方法循环吸收。优选的，所述的炉渣水淬I~10秒内温度降至90~100°C ;所述的炉渣水淬后烘干至含水量< 2wt%。本专利技术步骤(2)中变换工序所用催化剂为合成氨领域常规催化剂，市售产品。本专利技术高炉尾气按照合成氨领域常规操作制备合成氨。本专利技术得到的煅烧炉渣不需再次提纯，经过简单的水淬、烘干、粉磨即可得到作物可吸收的碱性肥料。本专利技术的原理为:磷矿石中的主要成分为Ca3(PO4)2，钾长石主要成分为K20.Al2O3 MSiO2,在闻温下,钾长石中的钾被磷矿中少量分解的钙置换,将钾长石中的不溶性钾变为水溶性钾，同时生产二氧化硅，而二氧化硅在碳还原磷矿中磷时能大大降低反应温度，进一步促进磷矿中钙的分解和磷蒸汽的产生。分解出的钙又和钾长石中的钾置换，不断循环，使反应顺利进行。其主要反应如下:Ca2++K20.Al2O3.6Si02 — 2K++CaAl2Si208+4Si02Ca3 (PO4) 2+3Si02+5C — P2 丨 +3CaSi03+5C0 ?`本专利技术具有以下优点和有益效果:1、本专利技术首次直接将回收泥磷本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用磷矿、钾长石生产磷酸联产碱性肥料、合成氨的方法，包括如下步骤：（1）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并得到高炉尾气；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；（2）步骤（1）所述的高炉尾气先进行湿法氧化法脱硫；高炉尾气经脱硫后进入变换工序，所述的变换工序为尾气中的一氧化碳与水在催化剂存在下反应制得氢气，所得氢气与氮气按摩尔比为2.5～2.9：1混合，得合成氨原料气；（3）将合成氨原料气经脱硫、脱碳、气体精制后进入合成塔生产合成氨。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：胡兆平，庞世花，刘阳，张西兴，杨位红，
申请(专利权)人：贵州金正大生态工程有限公司，
类型：发明
国别省市：
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