高爐法制備磷酸的工藝研究和開發(fā).pdf

1、磷酸是制備精細(xì)磷酸鹽和磷復(fù)肥等磷化工產(chǎn)品的基本原料,在工農(nóng)業(yè)和國(guó)防軍工以及電子等尖端科學(xué)領(lǐng)域都有著廣泛的應(yīng)用。目前,生產(chǎn)磷酸的工業(yè)方法主要有三種:濕法磷酸、熱法磷酸、窯法磷酸,各種磷酸制備的工業(yè)方法都存在著不同的原料適應(yīng)性、能耗水平、環(huán)境影響和產(chǎn)品純度。
　　 本課題研究力圖探尋一種原料適應(yīng)性廣、能耗水平較低、環(huán)境影響小和產(chǎn)品純度高的磷酸制備新工藝-高爐法磷酸工藝,利用焦炭(或無(wú)煙煤)為燃料,磷礦和熔劑為原料,在高爐中高溫熔融,

2、磷礦中的磷元素以單質(zhì)磷蒸氣形式還原,同時(shí)熔融物水淬冷凝制備低磷中量營(yíng)養(yǎng)元素(硅、鈣、鎂)肥料,或分離稀有貴重金屬(鎳、鈦)等,因此本課題研究對(duì)實(shí)現(xiàn)磷資源,尤其是低品位磷資源的全面合理綜合利用,提高磷酸工業(yè)技術(shù)水平具有一定的意義。主要研究?jī)?nèi)容及結(jié)論如下:
　　 (1)分析了影響磷礦還原的各種因素(還原時(shí)間、還原溫度、硅鈣比),確定了磷礦還原過程的優(yōu)惠工藝條件。研究表明:在磷礦還原過程中,反應(yīng)溫度是影響磷礦還原率的重要因素,反應(yīng)溫度

3、越高還原速度越快,還原所需的間越短;硅鈣比也是影響磷礦還原的另一個(gè)重要因素,隨著硅鈣摩爾比增大,還原率增加。綜合考慮,硅鈣摩爾比選取0.8～1.0之間比較適宜。磷礦隨反應(yīng)時(shí)間的變化率在1200℃時(shí)很小,但當(dāng)升高溫度到1300℃～1500℃時(shí),磷礦隨反應(yīng)時(shí)間的轉(zhuǎn)化速率比較大,且具有一定的規(guī)律性。
　　 (2)分析了爐渣中的化學(xué)組分對(duì)于爐渣熔點(diǎn)的影響,確定NaCl和KCl作為助熔劑。通過研究加入NaCl和KCl后對(duì)磷礦還原率的影響,

4、發(fā)現(xiàn)兩種熔劑均有利于促進(jìn)磷礦還原率的提升,KCl比NaCl作為助熔劑的作用更為明顯,其增長(zhǎng)幅度在1％～10％之間；加入量高(10％)或加入量低(5％)時(shí)磷礦還原增長(zhǎng)幅度并不明顯,加入量在5％～7％范圍內(nèi)最好。
　　 (3)探討了磷礦還原過程反應(yīng)特性及還原機(jī)理。認(rèn)為:磷礦首先與二氧化硅進(jìn)行脫氟反應(yīng)而生成2CaF2·SiO2和Ca3(PO4)2,生成的Ca3(PO4)2通過擴(kuò)散反應(yīng)通過熔融液相擴(kuò)散致焦炭表面進(jìn)行還原的。假定在高溫下還