專利名稱：：磷礦石直接生產(chǎn)五氧化二磷的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明屬于磷化工
技術(shù)領(lǐng)域：
，具體介紹了一種用中低品位磷礦石直接加熱熔融生產(chǎn)五氧化二磷的方法。
背景技術(shù)：
：五氧化二磷是磷酸的酸酐，是制取磷酸的重要中伺體，目前世界上生產(chǎn)五氧化二磷工藝方法是將黃磷在絕干空氣中氧化燃燒，生成高溫的五氧化二磷蒸氣，該蒸氣經(jīng)冷卻后析出制得五氧化二磷產(chǎn)品。在工業(yè)上，五氧化二磷水合便生成磷酸，五氧化二磷是磷酸的代名詞，為了深入了解本發(fā)明的技術(shù)背景，有必要介紹磷酸的生產(chǎn)方法。目前世界上生產(chǎn)磷酸的工業(yè)方法有三種一種是用硫酸分解磷礦石得到磷酸，稱為濕法磷酸；一種是用電爐將磷礦石用焦炭還原成黃磷，再將黃磷在另一套裝置中氧化成五氧化二磷經(jīng)水合得到磷酸，稱為電熱法磷酸；第三種方式為窯法磷酸，是將磷礦石、硅石、焦炭按一定比例混合配礦后，造?；虺尚筒⒂糜再|(zhì)等材料浸漬包被，送入回轉(zhuǎn)窯或隧道窯中進(jìn)行固態(tài)還原氧化反應(yīng)，產(chǎn)生h蒸氣與C0可燃性混合氣體,該混合氣體直接與空氣發(fā)生氧化反應(yīng)，生成PA和C02氣體并放出大量熱量，該反應(yīng)熱提供給混合物料還原反應(yīng)吸熱所需，氧化產(chǎn)生的PA氣體經(jīng)水合制成磷酸。以上三種磷酸生產(chǎn)工藝各有特點和缺陷。.濕法磷酸生產(chǎn)成本較低，但要消耗大量硫酸，我國是硫資源缺乏的國家，每年要向國外進(jìn)口大量硫磺，硫磺的持續(xù)漲價，己經(jīng)嚴(yán)重威脅到我國磷化工及磷肥產(chǎn)業(yè)的生存和發(fā)展；同時，濕法磷酸在生產(chǎn)過程中，要產(chǎn)生大量磷石膏，占用土地，污染環(huán)境；其次，濕法磷酸生產(chǎn)只能使用P205〉28%的高品位磷礦，我國是一個貧磷礦國家，從而造成磷礦開采大量棄貧采富，礦山采礦率不足30%，嚴(yán)重浪費我國磷資源，這種生產(chǎn)磷酸的方法是難以為繼的；最后，磷酸品質(zhì)差、濃度低，不凈化只能生產(chǎn)肥料，磷的轉(zhuǎn)化率只能達(dá)到90%,所以濕法磷酸應(yīng)用領(lǐng)域主要集中肥料產(chǎn)業(yè)。熱法黃磷制酸已有上百年的歷史，生產(chǎn)的磷酸品質(zhì)高，能生產(chǎn)下游各種精細(xì)磷酸鹽，但由于采用電爐法工藝電能消耗高，每生產(chǎn)一噸黃磷需耗15000度電，產(chǎn)生的廢氣一氧化碳難以利用，污染大并且產(chǎn)生磷泥，磷酸生產(chǎn)與黃磷裝置分置，使磷氧化反應(yīng)放出的熱量沒有很好利用白白浪費。美國早在上個世紀(jì)三十年代開展了窯法磷酸研究，西方石油公司采用KPA工藝，在一個設(shè)備里利用磷的氧化熱提供給還原磷礦所需，所得PA提供給水合塔生產(chǎn)磷酸，采用的主要設(shè)備是回轉(zhuǎn)窯，并獲得美國專利，專利號U.S.P4397826，但該方法未能實現(xiàn)工業(yè)化。國內(nèi)窯法工藝吸取了國外的經(jīng)驗，以隧道窯及回轉(zhuǎn)窯作反應(yīng)器，采用新工藝對混合物料成型、包被，將氧化區(qū)與還原區(qū)隔開?；剞D(zhuǎn)窯工藝以長沙礦冶研究院為代表，以發(fā)明名稱為"一種直接還原磷礦石生產(chǎn)磷酸的方法"獲得中國專利，專利號為ZL93111447.0，隧道窯工藝以化工部肥料研究所為代表，以發(fā)明名稱為"一種制取高濃度磷酸的方法"獲得中國專利，專利號為ZL89100292.8。但上述兩種窯法工藝都存在氧化還原難以完全分區(qū)，物料需要特別成型、浸漬、包被處理，工藝路線長生產(chǎn)成本高，五氧化二磷后續(xù)產(chǎn)品磷酸品質(zhì)低于熱法磷酸，磷礦石的轉(zhuǎn)化率低，只能達(dá)到85%，造成對磷資源的浪費，廢渣中殘留磷高，廢渣難于被建材產(chǎn)業(yè)直接利用，廢熱利用難度大對能源的有效利用率低，系統(tǒng)因易結(jié)圈和氣密困難，連續(xù)操作困難等缺點。中國科學(xué)院化工冶金研究所提出了工藝改進(jìn)方法，并獲得名稱為"熔融還原熱法制取磷酸及磷酸鹽的工藝"的中國專利，專利號為ZL97100773.X，該工藝將噴射冶金技術(shù)，熔融還原技術(shù)和煤氣、元素磷氧化燃燒制備磷酸技術(shù)結(jié)合為一體，即煤-氧-礦復(fù)合噴吹，在熔融條件下完成元素磷的還原，并在同一個反應(yīng)器內(nèi)完成元素磷的氧化燃燒，進(jìn)而制取五氧化二磷或磷酸鹽。該工藝方法仍然存在諸多缺陷，如系統(tǒng)的啟動需要高溫磷鐵水，該系統(tǒng)只能以間歇式生產(chǎn)不能實現(xiàn)連續(xù)化運行；多種反應(yīng)在同一個反應(yīng)器內(nèi)完成，操作和控制困難；高速磷礦粉、煤粉與五氧化二磷氣體逆流接觸，使五氧化二磷氣體帶塵，嚴(yán)重影響產(chǎn)品質(zhì)量；廢渣磷含量高，難以利用等缺陷，該技術(shù)難以實現(xiàn)工業(yè)化。發(fā)明的內(nèi)容本發(fā)明人長期從事磷化工產(chǎn)業(yè)的生產(chǎn)、科研實踐，目睹磷化工生產(chǎn)過程中高耗能、高污染的種種弊端，迫切需要一種實用性較強(qiáng)的五氧化二磷及磷酸生產(chǎn)新技術(shù)，從而實現(xiàn)磷化工節(jié)約、循環(huán)、清潔生產(chǎn)。本發(fā)明的目的在于克服ZL97100773.X專利等方法生產(chǎn)五氧化二磷及磷酸的不足，提出了磷礦石直接生產(chǎn)五氧化二磷的方法，是將磷礦石、硅石按比例混合加入加熱爐熔融，熔融體流進(jìn)反應(yīng)爐后再將碳直接加入到高溫熔融體內(nèi)部，維持碳過量，使熔融體產(chǎn)生還原反應(yīng)，再通過上噴槍向下噴入高溫高速的氧氣，為還原區(qū)產(chǎn)生的磷蒸氣、一氧化碳提供氧化所需的氧，并能使熔融體中心表面形成熔融凹狀高溫區(qū)，極大的強(qiáng)化了還原氧化區(qū)的傳質(zhì)傳熱速度，既保證了產(chǎn)品質(zhì)量也極大的提高了磷礦石的還原率，并能實現(xiàn)連續(xù)用磷礦石熔融生產(chǎn)五氧化二磷及磷酸。本發(fā)明是采用如下的技術(shù)方案來實現(xiàn)的-將磷礦石、硅石按一定比例混合加入到加熱爐中，控制混合物料中磷礦石與硅石的摩爾比為Si02/Ca0=0.03-1.5，加熱使物料熔融；熔融物料流入反應(yīng)爐，當(dāng)熔融液面達(dá)到適當(dāng)?shù)母叨群螅煞磻?yīng)爐的上噴槍向下噴入高溫高速氧氣，使熔融體中心表面形成熔融凹狀，同時由反應(yīng)爐的側(cè)噴槍向熔融體內(nèi)鄰噴入碳，維持碳過量；控制熔融體的溫度在120(TC以上，使熔融體發(fā)生還原反應(yīng)，并不斷逸出P蒸氣和CO的混合氣體，該混合氣體匯集在熔融凹狀液態(tài)界面上與高溫高速氧氣氧化燃燒，產(chǎn)生PA和C02氣體并放出大量熱量，使熔融凹狀中心形成高溫區(qū)；產(chǎn)生的高能氧化熱量直接傳遞給熔融體，提供給物料熔融和還原反應(yīng)吸熱所需，反應(yīng)產(chǎn)生的PA氣體冷卻凈化制得五氧化二磷產(chǎn)品。上述所指側(cè)噴槍加入的碳是指煤炭、焦炭、一氧化碳的一種或幾種的混合物。上述所指反應(yīng)爐中熔融物料還原反應(yīng)溫度范圍為1200。C一220(TC，最好控制在1350°C-1600°C。上述所指反應(yīng)爐中熔融體中心表面形成熔融凹狀的高溫區(qū)溫度范圍是1600°C—2200°C。上述所指上噴槍噴入高溫高速氧氣的溫度是100°C—1400°C，速度是50_650米/秒。本發(fā)明與中國專利ZL97100773.X的工藝比較具有以下幾個突出的特征1、專利ZL97100773.X"熔融還原熱法制取磷酸及磷酸鹽的工藝"，開車時需要加入高溫磷鐵水，裝置無法連續(xù)運行，屬于間歇操作，生產(chǎn)效率低下，難以實現(xiàn)工業(yè)化；本發(fā)明開車時是將加熱熔融混合物料與還原氧化反應(yīng)分開進(jìn)行，可采用電極加熱、噴碳氧化燃燒器、等離子加熱器等加熱方式，使系統(tǒng)開車無須磷鐵水這一苛刻條件來啟動，提高了技術(shù)的實用性，并實現(xiàn)了系統(tǒng)連續(xù)運轉(zhuǎn)，顯著提高了生產(chǎn)效率。2、專利ZL97100773,X"熔融還原熱法制取磷酸及磷酸鹽的工藝"，在同一個反應(yīng)器中，向氧化區(qū)加入磷礦粉、煤粉的過程中，五氧化二磷氣體與高溫磷礦、煤粉逆流接觸，使五氧化二磷氣體帶塵嚴(yán)重，產(chǎn)品質(zhì)量差；本發(fā)明混合物料磷礦石、硅石的加熱镕融與還原一氧化反應(yīng)分區(qū)進(jìn)行，還原劑通過側(cè)噴槍直接加入熔融體內(nèi)部，氧化產(chǎn)生的五氧化二磷氣體未與磷礦粉、炭粉接觸，避免了五氧化二磷帶入雜質(zhì)，產(chǎn)品質(zhì)量好。3、專利ZL97100773.X"熔融還原熱法制取磷酸及磷酸鹽的工藝"，系統(tǒng)氧化反應(yīng)放熱供給還原反應(yīng)吸熱的有效利用率低，維持反應(yīng)所需的熱更多依靠碳的消耗，使能耗增高；同時因傳熱效率低，影響了還原率，還原率只能達(dá)到90%。本發(fā)明由于上噴槍噴入高溫高速過量旋轉(zhuǎn)的氧氣，使熔融體中心表面形成攪動的熔融凹狀，P蒸氣和C0的混合氣體匯集在熔融凹狀液態(tài)界面上與高溫高速過量的氧氣氧化燃燒，放出大量熱量，使熔融凹狀中心形成2200。C的高溫區(qū)，與正在進(jìn)行還原反應(yīng)的烙融體其它區(qū)域形成較大的溫度梯度，將氧化產(chǎn)生的高能氧化熱量直接傳遞給熔融體還原反應(yīng)吸熱所需，高速的氣流攪動和較大的溫度梯度，顯著提高了傳質(zhì)傳熱效率，提高了熔融還原速率，另外還可利用氧化區(qū)的尾氣余熱間接加熱上、下噴槍的氣體，將熱能提供給氧化區(qū)，因此本發(fā)明大大提高了氧化熱的利用效率，從而節(jié)約了能源，提高了還原率，還原率能達(dá)到98%。4、專利ZL97100773.X"熔融還原熱法制取磷酸及磷酸鹽的工藝"，還原率較低，僅為90%，廢渣磷含量高，難以有效利用；本發(fā)明采用了噴吹高溫高速氧氣技術(shù)，強(qiáng)化了傳質(zhì)傳熱速率，還原率高達(dá)98%，廢渣磷含量低，廢渣可以直接生產(chǎn)水泥或被建材工業(yè)較好利用。本發(fā)明的原理是-1、磷礦石的還原反應(yīng)Cal0F2(P04)6+15C+9Si02=+15C0+9CaSi03+CaF2△H=2,79X10\j/Kg-P42、氧化反應(yīng)P4+502二2P205AH二-2.56X104KJ/Kg-ACO+l/202=C02AH=-2。26XloXj/Kg-h上述反應(yīng)中，氧化反應(yīng)放熱量為4.82X10tj/Kg-約為還原反應(yīng)吸熱量2.79X10XJ/Kg-h的1。73倍，計算上混合原料升溫的顯熱，則只需外部提供少量熱量將混合物料加熱到還原反應(yīng)溫度，即可維持生產(chǎn)正常進(jìn)行。該工藝因轉(zhuǎn)化率高達(dá)98%，與其它工藝方法相比，單位能耗大大降低。3、冷卻析晶P205(蒸氣)——^P205(晶體)-Q放熱上述工藝過程中，是將磷礦石、硅石按比例混合加入加熱爐熔融，熔融體流進(jìn)反應(yīng)爐后再將碳直接加入到高溫熔融體中，維持碳過量，使熔融體產(chǎn)生還原反應(yīng)，再通過上噴槍向下噴入高溫高速旋轉(zhuǎn)過量的氧氣，為還原區(qū)產(chǎn)生的磷蒸氣、一氧化碳提供氧化所需的氧氣，并能使熔融體中心表面形成瑢融凹狀高溫區(qū)，極大的強(qiáng)化了還原氧化區(qū)的傳質(zhì)傳熱速度，既降低了能耗，提高了磷礦石的還原率，又保證了產(chǎn)品質(zhì)量，并能實現(xiàn)工業(yè)化連續(xù)生產(chǎn)五氧化二磷及磷酸。本發(fā)明的優(yōu)點減化了生產(chǎn)工藝，取消磷鐵水的開車步驟，縮短了工藝流程降低了生產(chǎn)成本。節(jié)約了能源，只需提供少量的外加熱量即可實現(xiàn)反應(yīng)過程中熱能的循環(huán)利用。節(jié)約資源，無需硫資源，使用中低品位磷礦，磷的還原率可以高達(dá)98%。提高了產(chǎn)品質(zhì)量，生產(chǎn)的產(chǎn)品質(zhì)量能達(dá)到黃磷生產(chǎn)的五氧化二磷及磷酸的品質(zhì)?；鞠?三廢"排放，無磷石膏產(chǎn)生，無廢水產(chǎn)生，產(chǎn)生的二氧化碳?xì)怏w作為產(chǎn)品加以利用，產(chǎn)生的有害氣體氟提純加工成氟化工產(chǎn)品，產(chǎn)生的廢渣可直接生產(chǎn)水泥，使磷化工節(jié)能環(huán)保，并成為循環(huán)經(jīng)濟(jì)的先驅(qū)。本發(fā)明將為磷化工工業(yè)帶來劃時代的變革。-圖1為本發(fā)明的工藝流程示意圖。1、加熱爐2、加熱爐加料口3、加熱器4、磷礦、硅石熔融體5、上噴槍6、反應(yīng)爐7、側(cè)噴槍8、磷礦粉、硅石粉、碳混合物9、載氣10、P20s與C02氣體出口11、硅酸鈣渣出口12、磷鐵出口13、氧氣14、反應(yīng)爐還原區(qū)15、反應(yīng)爐氧化區(qū)16、閘板具體實施例方式下面結(jié)合附圖1并以實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步的說明-實施例1使用四川金河磷礦的中品位礦，及四川的硅石、焦炭，其質(zhì)量指標(biāo)見附表l，按檢測數(shù)據(jù)進(jìn)行配礦，將磷礦石、硅石經(jīng)干燥預(yù)熱脫水后從加料口2加入到加熱爐1中，磷礦石與硅石的比例按混合物料中Si02:CaO=l.1:1控制，關(guān)閉閘板16，啟動噴煤燃燒加熱器3，控制噴入煤粉的完全燃燒，使混合物料在加熱爐1中加熱熔融，熔融物料達(dá)到一定高度后逐漸開啟閘板16，使熔融物料流入反應(yīng)爐6，當(dāng)反應(yīng)爐6中熔融物料達(dá)到一定高度后，以經(jīng)預(yù)熱的高溫一氧化碳為載氣，用側(cè)噴槍7向反應(yīng)爐還原區(qū)14的熔融物料中噴入焦炭，維持焦炭過量，檢測物料溫度在1432--1498°C，混合物料中的磷礦石在反應(yīng)爐還原區(qū)14被焦炭還原并產(chǎn)生h蒸氣和C0，同時由上噴槍5向熔融物料中心噴入高溫高速旋轉(zhuǎn)過量的氧氣13，使熔融體中心表面形成熔融凹狀，在此凹狀區(qū)域氧氣13與P蒸氣和CO的混合氣體氧化燃燒，使熔融凹狀中心形成高溫區(qū)，產(chǎn)生PA和C02氣體并放出大量熱量，放出的熱量直接傳遞給反應(yīng)爐還原區(qū)14的熔融物料加熱和還原反應(yīng)吸熱所需，；隨著還原區(qū)14液位的升高，逐漸開啟硅酸鈣渣出口ll及磷鐵出口12，使熔融體中沉積分層后的硅酸鈣渣和磷鐵水分別從反應(yīng)爐6源源不斷流出，控制反應(yīng)爐內(nèi)還原區(qū)熔融液面適宜高度，根據(jù)熱平衡情況，調(diào)整噴煤燃燒加熱器3的供熱量，保證裝置連續(xù)運轉(zhuǎn)，產(chǎn)生的PA與C02，體經(jīng)導(dǎo)氣口10引出，該氣體余熱間接加熱上、下噴槍的氣體將熱能返回到還原一氧化區(qū)，PA氣體冷凝凈化制得五氧化二磷及磷酸產(chǎn)品，C02氣體經(jīng)凈化制得二氧化碳產(chǎn)品，產(chǎn)生的氟氣經(jīng)凈化提純制得氟化工產(chǎn)品，產(chǎn)生的廢渣直接制得水泥，全過程實現(xiàn)了磷化工節(jié)能減排和清潔化生產(chǎn)。附表l<table>tableseeoriginaldocumentpage13</column></row><table>實施例2使用貴州開陽磷礦的高品位礦，及貴州的硅石、一氧化碳，其質(zhì)量指標(biāo)見附表2，按檢測數(shù)據(jù)進(jìn)行配礦，將磷礦石、硅石經(jīng)干燥預(yù)熱脫水后從加料口2加入加熱爐1中，磷礦石與硅石的比例按混合物料中SiO2:Ca(M).03:l控制，關(guān)閉閘板16，啟動電極加熱器3，使混合物料在加熱爐l中加熱熔融，熔融物料達(dá)到一定高度后逐漸開啟閘板16，使熔融物料流入反應(yīng)爐6，當(dāng)反應(yīng)爐6中烙融物料達(dá)到一定高度后，用側(cè)噴槍7向反應(yīng)爐還原區(qū)14的熔融物料中噴入經(jīng)預(yù)熱高溫的一氧化碳，維持一氧化碳過量，檢測物料溫度在1560°C--1590°C，混合物料中的磷礦石在反應(yīng)爐還原區(qū)14被一氧化碳還原并產(chǎn)生h蒸氣和C0，同時以上噴槍5向熔融物料中心噴入高溫高速的氧氣13，使熔融體中心表面形成熔融凹狀，在此凹狀區(qū)域氧氣13與P蒸氣和CO的混合氣體氧化燃燒，使熔融凹狀中心形成高溫區(qū)，產(chǎn)生PA和C02氣體并放出大量熱量，放出的熱量直接傳遞給反應(yīng)爐還原區(qū)14的熔融物料加熱和還原反應(yīng)吸熱所需；隨著還原區(qū)14液位的升高，逐漸開啟硅酸鈣渣出口ll及磷鐵出口12，使熔融體沉積分層后的硅酸鈣渣及磷鐵水分別從反應(yīng)爐6源源不斷流出，控制反應(yīng)爐內(nèi)還原區(qū)熔融液面適宜高度，根據(jù)熱平衡情況，調(diào)整電極加熱器電流量，保證裝置連續(xù)運轉(zhuǎn)，產(chǎn)生的PA與C02氣體經(jīng)導(dǎo)氣口IO引出，該氣體余熱間接加熱上、下噴槍的氣體將熱能返回到還原一氧化區(qū)，P205氣體冷凝凈化制得五氧化二磷及磷酸產(chǎn)品，C02氣體經(jīng)凈化制得二氧化碳產(chǎn)品，產(chǎn)生的氟氣經(jīng)凈化提純制得氟化工產(chǎn)品，產(chǎn)生的廢渣直接制得水泥，全過程實現(xiàn)了磷化工節(jié)能減排和清潔化生產(chǎn)。附表2<table>tableseeoriginaldocumentpage14</column></row><table>實施例3使用貴州福泉磷礦的中品位礦，及貴州福泉的硅石、貴州翁安的煤碳，其質(zhì)量指標(biāo)見附表3，按檢測數(shù)據(jù)進(jìn)行配礦，將磷礦石、硅石經(jīng)干燥預(yù)熱脫水后從加料口2加入加熱爐1中，磷礦石與硅石的比例按混合物料中Si(kCa0二1.5:l控制，關(guān)閉閘板16，啟動甲垸燃燒加熱器3，使混合物料在加熱爐1中加熱熔融，熔融物料達(dá)到一定高度后逐漸開啟閘板16，使熔融物料流入反應(yīng)爐6，當(dāng)反應(yīng)爐6中熔融物料達(dá)到一定高度后，以經(jīng)預(yù)熱的高溫一氧化碳為載氣用側(cè)噴槍7向反應(yīng)爐還原區(qū)14的熔融物料中噴入煤炭，維持煤炭過量；檢測物料溫度在1830—1875。C，混合物料中的磷礦石在反應(yīng)爐還原區(qū)14被煤炭還原并產(chǎn)生h蒸氣和CO，同時以上噴槍5向熔融物料中心噴入高溫高速的氧氣13，使熔融體中心表面形成熔融凹狀，在此凹狀區(qū)域氧氣13與P蒸氣和CO的混合氣體氧化燃燒，使熔融凹狀中心形成高溫區(qū)，產(chǎn)生P205和C02氣體并放出大量熱量，放出的熱量直接傳遞給反應(yīng)爐還原區(qū)14的熔融物料加熱和還原反應(yīng)吸熱所需；隨著還原區(qū)14液位的升高，逐漸開啟硅酸鈣渣出口11及磷鐵出口12，使熔融體沉積分層后的硅酸轉(zhuǎn)渣及磷鐵水分別從反應(yīng)爐6源源不斷流出，控制反應(yīng)爐內(nèi)還原區(qū)熔融液面適宜高度，根據(jù)熱平衡情況，調(diào)整甲垸燃燒加熱器流量，保證裝置連續(xù)運轉(zhuǎn)，產(chǎn)生的P20s與C02氣體經(jīng)導(dǎo)氣口IO引出，該氣體余熱間接加熱上、下噴槍的氣體將熱能返回到還原一氧化區(qū)，PA氣體冷凝凈化制得五氧化二磷及磷酸產(chǎn)品，C02氣體經(jīng)凈化制得二氧化碳產(chǎn)品，產(chǎn)生的氟氣經(jīng)凈化提純制得氟化工產(chǎn)品，產(chǎn)生的廢渣直接制得水泥，全過程實現(xiàn)了磷化工節(jié)能減排和清潔化生產(chǎn)。<table>tableseeoriginaldocumentpage16</column></row><table>實施例4使用貴州翁安磷礦的低品位礦，及貴州翁安的硅石、貴州翁安的焦炭，其質(zhì)量指標(biāo)見附表4，將磷礦石、硅石經(jīng)干燥預(yù)熱脫水后從加料口2加入加熱爐1中，磷礦石與硅石的比例按混合物料中Si02:CaO=0.8:l控制，關(guān)閉閘板16，啟動電極加熱器3，使混合物料在加熱爐1中加熱熔融，熔融物料達(dá)到一定高度后逐漸開啟閘板16，使熔融物料流入反應(yīng)爐6，當(dāng)反應(yīng)爐6中熔融物料達(dá)到一定高度后，以經(jīng)預(yù)熱的高溫一氧化碳為載氣用側(cè)噴槍7向反應(yīng)爐還原區(qū)14的熔融物料中噴入焦炭，維持焦炭過量，檢測物料溫度在1432—1478。C，.混合物料中的磷礦石在反應(yīng)爐還原區(qū)14被焦炭還原并產(chǎn)生P^蒸氣和C0，同時以上噴槍5向熔融物料中心噴入高溫高速的氧氣13，使熔融體中心表面形成熔融凹狀，在此凹狀區(qū)域氧氣13與P蒸氣和C0的混合氣體氧化燃燒，使熔融凹狀中心形成高溫區(qū)，產(chǎn)生P20s和C02氣體并放出大量熱量，放出的熱量以傳遞給反應(yīng)爐還原區(qū)14的熔融物料加熱和還原反應(yīng)吸熱所需；隨著還原區(qū)14液位的升高，逐漸開啟硅酸鈣渣出口ll及磷鐵出口12，使熔融體沉積分層后的硅酸鈣渣和磷鐵水分別從反應(yīng)爐6源源不斷流出，控制反應(yīng)爐內(nèi)還原區(qū)熔融液面適宜高度，根據(jù)熱平衡情況，調(diào)整電極加熱器電流量，保證裝置連續(xù)運轉(zhuǎn)，產(chǎn)生的P刀5與C02氣體經(jīng)導(dǎo)氣口IO引出，該氣體余熱間接加熱上、下噴槍的氣體將熱能返回到還原一氧化區(qū)，PA氣體冷凝凈化制得五氧化二磷及磷酸產(chǎn)品，C02氣體經(jīng)凈化制得二氧化碳產(chǎn)品，產(chǎn)生的氟氣經(jīng)凈化提純制得氟化工產(chǎn)品，產(chǎn)生的廢渣直接制得水泥，全過程實現(xiàn)了磷工節(jié)能減排和清潔化生產(chǎn)。附表4<table>tableseeoriginaldocumentpage17</column></row><table>權(quán)利要求1、磷礦石直接生產(chǎn)五氧化二磷的方法，其特征在于將磷礦石、硅石按一定比例混合加入到加熱爐中加熱使物料熔融，熔融物料流入反應(yīng)爐，熔融液面達(dá)到適當(dāng)?shù)母叨群?，由反?yīng)爐的上噴槍向下噴入高溫高速氧氣，使熔融體中心表面形成熔融凹狀，同時由反應(yīng)爐的側(cè)噴槍向熔融體內(nèi)部噴入碳，維持碳過量，控制熔融體的溫度在1200℃以上，使熔融體發(fā)生還原反應(yīng)，并不斷逸出P蒸氣和CO的混合氣體，該混合氣體匯集在熔融凹狀液態(tài)界面上與高溫高速氧氣氧化燃燒，產(chǎn)生P2O5和CO2氣體并放出熱量，使熔融凹狀中心表面形成高溫區(qū)，產(chǎn)生的高能氧化熱量直接傳遞給熔融體，提供給物料熔融和還原反應(yīng)吸熱所需，反應(yīng)產(chǎn)生的P2O5氣體冷卻凈化制得五氧化二磷產(chǎn)品。2、根據(jù)權(quán)利要求1所述的磷礦石直接生產(chǎn)五氧化二磷的方法，其特征在于所述的側(cè)噴槍加入的碳是指煤炭、焦炭、一氧化碳的一種或幾種的混合物。3、根據(jù)權(quán)利要求1所述的磷礦石直接生產(chǎn)五氧化二磷的方法，其特征在于所述的混合物料中磷礦石與硅石的摩爾比為SiO2/CaO=0.03-1.5。4、根據(jù)權(quán)利要求1所述的磷礦石直接生產(chǎn)五氧化二磷的方法，其特征在于所述的反應(yīng)爐中熔融物料還原反應(yīng)溫度1200℃—2200℃。5、根據(jù)權(quán)利要求1所述的磷礦石直接生產(chǎn)五氧化二磷的方法，其特征在于所述的反應(yīng)爐中熔融凹狀中心形成的高溫區(qū)溫度范圍為1600℃—2200℃。6、根據(jù)權(quán)利要求1所述的磷礦石直接生產(chǎn)五氧化二磷的方法，其特征在于所述的上噴槍噴入高溫高速氧氣的溫度是100℃—1400℃,速度是50—650米/秒。全文摘要本發(fā)明公開了磷礦石直接生產(chǎn)五氧化二磷的方法，將磷礦石、硅石按比例混合加入加熱爐熔融，熔融體流進(jìn)反應(yīng)爐后再將碳直接加入到高溫熔融體內(nèi)部，維持碳過量，控制熔融體溫度在1200℃以上，使熔融體產(chǎn)生還原反應(yīng)，再通過上噴槍向下噴入高溫高速的氧氣，為還原區(qū)產(chǎn)生的磷蒸氣、一氧化碳提供氧化所需的氧，并能使熔融體中心表面形成凹狀高溫區(qū)，大大強(qiáng)化了還原氧化區(qū)的傳質(zhì)傳熱速度，保證了產(chǎn)品質(zhì)量，提高了磷礦石的還原率，并能實現(xiàn)連續(xù)生產(chǎn)五氧化二磷及磷酸。本發(fā)明優(yōu)點簡化了流程，降低了成本，提高了產(chǎn)品質(zhì)量，磷的還原率高達(dá)98％，節(jié)約能源和資源，基本消除“三廢”，為磷化工產(chǎn)業(yè)帶來劃時代的變革。文檔編號C01B25/12GK101172589SQ200710050249公開日2008年5月7日申請日期2007年10月16日優(yōu)先權(quán)日2007年10月16日發(fā)明者進(jìn)李,李光明,王佳才,建鄒申請人:進(jìn)李