熔融法還原中低品位磷礦的工藝及動(dòng)力學(xué)研究.pdf

1、隨著人類社會的不斷進(jìn)步,能源問題日益突顯。作為不可再生的礦產(chǎn)資源之一的磷礦,廣泛應(yīng)用于肥料生產(chǎn)、化工工業(yè)、冶金工業(yè)和尖端技術(shù)等領(lǐng)域。目前,生產(chǎn)磷酸的方法分為濕法磷酸、熱法磷酸和窯法磷酸。濕法磷酸是用無機(jī)酸來分解磷礦石制取磷酸,該工藝要求高品位的磷礦,且制取的磷酸濃度低、雜質(zhì)多、技術(shù)難點(diǎn)是凈化問題。熱法磷酸是用焦炭還原磷礦再經(jīng)燃燒水合制取磷酸,制得的磷酸雖然純度高但能耗大,且高爐法又存在除塵等關(guān)鍵問題。窯法磷酸的反應(yīng)原理與熱法磷酸相同,可

2、將磷礦的還原與氧化在同一裝置內(nèi)完成,耗電量少,可利用中低品位磷礦,但容易結(jié)圈堵料,且對設(shè)備要求高,因此無法工業(yè)放大。熔融還原法是指將磷礦石、硅石、碳等按一定比例加入熔融電爐中變成熔融態(tài),再進(jìn)行氧化還原反應(yīng),該方法使磷礦的還原和氧化在同一個(gè)裝置中進(jìn)行,能充分利用黃磷燃燒所產(chǎn)生的大量熱量來供給自身的還原反應(yīng),產(chǎn)品濃度高,設(shè)備簡單,且充分利用中低品位磷礦,因此熔融還原法制磷酸具有巨大的發(fā)展空間。鑒于此,我們對熔融法還原中低品位磷礦做了一系列研

3、究。
　　本研究首先利用實(shí)驗(yàn)室高溫電爐研究了熔融還原中低品位磷礦的工藝條件,考察了溫度、反應(yīng)時(shí)間、石墨粉用量、堿度對P2O5還原率的影響。結(jié)果表明P2O5還原率隨溫度、反應(yīng)時(shí)間、石墨粉用量的增加而增加,隨堿度的增加而先增加后降低最后趨于平衡,且在B=0.9時(shí)達(dá)到最大值,因此該工藝較適宜的反應(yīng)條件是溫度1550℃、反應(yīng)時(shí)間60min、碳過剩系數(shù)為2、B=0.9、P2O5的還原率達(dá)到98.93％。其次設(shè)計(jì)了正交試驗(yàn)來進(jìn)一步的優(yōu)化反應(yīng)條