窑法磷酸开发战略与工业化技术路线

２００７年１１月第笠卷第６期磷肥与复肥Ｐｈｏｓｐｈａｔｅ＆ＣｏｍｐｏｕｎｄＦｅｒｔｉｌｉｚｅｒ・３７・窑法磷酸开发战略与工业化技术路线殷宪国（武汉Ｔ程大学研究设计院，湖北武汉４３００７４）［摘要］我国窑法磷酸开发已进八工业化试验阶段，回转窑法与隧道窑法两条技术路线均已取得阶段性成果。

根据窑法磷酸的工艺与生产特点，提出了在工业化实施过程中对磷矿的选择、技术路线、产品定位等问题的看法，为窑击磷酸的发展决策提供参考意见。

［关键词］ＣＤＫ窑法磷酸；尾矿；隧道窑法磷酸；开发战略；技术路线［中图分类号］ＴＱｌ２６３＂５［文献标识码］Ａ［文章编号］１００７—６２２０（２００７）０６—００３７—０４Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｓｔｒａｔｅｇｙａｎｄｉｎｄｕｓｔｒｉａｌｉｚｉｎｇｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｒｏｕｔｅｏｆｋｉｌｎ—ｍｅｔｈｏｄｐｈｏｓｐｈｏｒｉｃａｃｉｄｉｎＣｈｉｎａＹＩＮＸｉａｎ—ｇｕｏ（ＲｅｓｅａｒｃｈａｎｄＤｅｓ咖Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ，ＷｕｈａｎＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＵｎｗｅⅣｉｔｙ，Ｗｕ３ｕｍ，Ｈｕｂｅｉ４３００７４，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆｋｉｌｎ—ｍｅｔｈｏｄｐｈｏｓｐｈｏｒｉｃａｃｉｄｈａｓｂｅｅｎａｄｖａｎｃｅｄｔｈｅｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｓｔａｇｅｏｆｉｎｄｕｓｔｒｉａｌｉｚａｔｌｏｎ，ｔｈｅｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓｏｆｐｒｏｄｕｃｉｎｇｐｈｏｓｐｈｏｒｉｃａｃｉｄｏｆＣＤＫｋｉｌｎ—ｍｅｔｈｏｄａｎｄｔｕｎｎｅｌｋｉｌｎ—ｍｅｔｈｏｄｈａｖｅｂｅｅｎｏｂｔａｉｎｅｄｓｔａｇｅａｃｈｉｅｖｅｍｅｎｔ．Ａｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏｔｈｅｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙａｎｄｐｒｏｃｅｓｓｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃ，ｔｈｅｐｈｏｓｐｈａｔｅｒｏｃｋｓｅｌｅｃｔｉｏｎ．ｔｈｅｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ．ｔｈｅｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎｌｏｃａｔｉｏｎｆｏｒｋｉｌｎ—ｍｅｔｈｏｄｐｈｏｓｐｈｏｒｉｃａｃｉｄｍｐｒｅｓｅｎｔｅｄ．Ｈｏｐｉｎｇｔｏｐｕｔｆｏｒｗａｒｄｉｄｅａｆｏｒｄｅｖｅｌｏｐｉｎｇｐｏｌｉｃｙ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ＣＤＫｋｉｌｎ—ｍｅｔｈｏｄｐｈｏｓｐｈｏｒｉｃａｃｉｄ；ｔａｉｌｉｎｇｓ；ｔｕｎｎｅｌｋｉｌｎ—ｍｅｔｈｏｄｐｈｏｓｐｈｏｒｉｃａｃｉｄ；ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｓｔｒａｔｅｇｙ；ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ１窑法磷酸开发战略１．１窑击磷酸开发现状我国自１９８８年开始进行隧道窑法磷酸和ＣＤＫ回转窑法磷酸的实验室研究以来，经过ｆ余年的努力，ＣＤＫ回转窑法磷酸工艺首先进行了工业化试验，并于２００５年在湖北保康建设了１万ｔ／ａ（以８５％Ｈ，Ｐ０４计．下同）磷酸工业化试生产装置，经过１年多试运行，回转窑单次连续运行时间已达１００余小时，磷矿平均还原率７０％～７５％，取得了阶段性成果。

目前正在完善工艺和设备，继续考核各项技术经济指标。

总体上，该装置水化吸收部分较合理，项目科研和生产力量较强，已具备试验研究基地的雏形，并完成高收率前提下长周期稳定运行的试验，但回转窑部分仍有待改进。

隧道窑法磷酸虽然开发早，半工业化试验工作也已进行，但从２０世纪９０年代中期后，即处于停滞状态。

２００５年，宜昌某企业在小试基础上，自筹资金建设了４０００ｔ／ａ隧道窑法磷酸工业化试验装置，成功取得了隧道窑法磷酸经验，并加以发展，开发了具有自主知识产权的技术。

自２００６年试生产以来，工况运转比较正常，特别是隧道窑部分，建设比较规范，较好地把还原反应与氧化反应２种气氛完全不同的区域有效隔离，又不妨碍相互间的传热和传质。

由于窑气直接从反应段抽出，较好地解决了生成偏磷酸的问题。

吸收部分目前尚较粗糙，有些设计与设备选型不够合理，有待进一步改进和完善。

产品磷酸为清酸，磷矿还原率８５％以上，最高时曾达９０％。

试生产时使用了＂（Ｐ：Ｏ；）１０％～１７％的尾矿为原料，成本低，资源利用合理，磷收率较高，达８０％一８５％。

目前该技术申请了“利用磷矿选矿后的含磷尾矿制取磷酸并副产建筑用砖的方法”中国专利，取得了工业化阶段性成果。

采用陔工艺的４０万ｔ／ａ隧道窑法磷酸项目已通过可行性和环保研究，即将开工建设。

评估的磷酸生产成本不到２６００元／ｔ，楹富竞争力。

［收稿１３期】２００７—０５—０９［作者简介］殷宪围（１９４６一）．男．山东平原人，高级工程师，长期从事磷化工和硅酸盐科学研究。

・３８・磷肥与复肥２００７生第２２卷第６期１．２原料磷矿的选择求，对窑直径和长度适当放大，生产能力较容易达窑法磷酸丁艺的一大优点是可以采用中低品位到１０万ｔ／ａ规模，并且，每吨窑法磷酸要副产８一磷矿为原料。

美同ＯＲＣ公司曾经采用Ｐ２０，１０％一１０ｔ残球，只要残球中∞（Ｐ２０，）小于１．５％，即町１５％，ＳｉＯ：高达６０％左右的低品位高硅水洗磷矿进以大量应用于水泥丁业做配料，国内水泥生产量相行试验，窑法磷酸还原率达８０％。

宜昌隧道窑法磷当大，作为普通硅酸盐水泥掺合料，出路应不成问酸选用”（Ｐ２０，）１０％～１７％尾矿，＂（ＳｉＯｚ）２０％左题。

右（见表１），虽然配人硅石量较大，但解决了尾据报道，该法在江西磷肥厂２００ｔ／ａ中试装置矿利用问题，是一项有发展前途的项目。

用Ｐ２０，１７．５５％雕Ｊ江西朝阳磷矿还原率达８５％，磷酸表１磷矿成分分析结果％收率达８２％，如能达此水平，建设大规模生产装置！！竺！！！！！！些！！！！竺！！！！！！！！！！坚！！！！！翌：！会有发展前途。

—坚生—＿三旦Ｌ—型里——三兰——』堡——』！！一相比之下，目前隧道窑法磷酸仍为间歇操作，宜化３０万ｔ／ａ重介质选矿厂２００６年选１５万‘有待技术创新。

大规模生产后渣砖的利用和其它可精矿，可开发利用中低品位磷矿３０万ｔ，其与磷酸用途径还有待深入研究。

二铵配套的１５０万ｔ／ａ浮选矿一期工程已投产，现２．２采用隧道窑法较适应工艺操控要求，并减少在为尾矿找到一条很好的再利用途径，符合磷矿资停车事故的右生源合理开发、科学循环利用的原则和共生桐合原则。

隧道窑法（以下简称ＴＴＫ法）的特征在于预众所周知，我国磷矿资源工业储量仅为６６５热段、升温段、主反应段和冷却段可以有效隔开．亿ｔ，平均品位Ｐ２０ｓ１７％，据预测到２０１０年后磷矿并且窑内产生的含Ｒ０，窑气从主反应段直接抽出，供应偏紧，２０２０年后将供不应求。

因此・从现在不与预热段料坯接触，使还原反应与氧化反应分开始就必须重视磷矿资源合理开发和科学循环利隔，并且避免了逸出的ＰｚＯ，窑气被反吸，与料坯用，在窑法磷酸工业化过程中应特别重视中低品位中磷矿反应生成偏磷酸钙或焦磷酸钙，而使磷收率磷矿的利用。

下降。

同时，窑法磷酸是一项合理利用热能的项目，从空气送人情况看，ＴＦＫ法不仅可以调节初始成功的技术路线应反映在能耗的明显降低和生产成空气量，还可以通过各段热空气送人点的热空气量本的降低。

因此，窑法磷腹粤要格专氅单譬能琶和来调节窑内各段温度高低和窑内气氛，使窑的操控单位生产成本。

技术上应考察磷矿中杂质如：钾、更为有效，以满足工况要求。

钠、铝、母、铅、氯等对工艺过程和产品质量的影工艺操控对窑法磷酸极为重要，根据化学反应响，为扩大生产做准备。

式：１．３工业化扩大应遵循科学原则，不断提高技术Ｃａｊｏ（ＰＯ；）以＋１５ｃ＋９ｓｉｏ：——３／２一＋１５ｃ０＋水平９Ｃａ０．ＳｉＯ：＋ＣａＲ一２８００６ｋＪ／ｋｇ只（１）４０万ｔ／ａ隧道窑法磷酸项目准备设置１３条生ｎ＋５０：——２即，＋２５４９８ｋＪ／ｋｇＰ４（２）产线，每条生产线３万ｔ／ａ。

最大生产线生产能力ＣＯ十１／２０ｚ——ＣＯｚ＋２２１５４ｋＪ／ｋｇｎ（３）多少适宜，还须经过生产实践考核和论证。

简单地反应式（１）在还原１ｋｇ磷时要吸收２８００６ｋＪ重复建设生产线不利于技术水平提高，也不符合经热量，而反应式（２）表明氧化ｔｋｇ磷要释放济原则。

因此．在取得３万ｔ／ａ技术数据和技术评２５４９８ｋＪ热量，二者基本平衡。

但反应式（３）估的摹础上进行论证是必要的。

同时，建议设计和表明，如果空气供应充足，在氧化时，相当ｌｋｇ建设多隧道窑单水化吸收装置，改变间隙进出料的磷还同时会产生２２１５４ｋＪ热量。

这样，总发热量缺点，提高生产效率和经济效益。

在操控方面建议比吸热量多１倍。

如果氧化气氛不能控制，局部实现计算机控制下自动化或半自动化生产，进一步窑温会过高，造成料坯软融变形。

提高研究水平和装备水平。

ＴＹＫ法在制作料坯时选用黏土、高岭土、聚乙２窑法磷酸两条技术路线工业化比较烯醇或甲基纤维素等，带入钠、钾元素很少，同时２．１回转窑法磷酸（ＣＤＫ）工艺较符合连续化大料坯与窑体牛甘对静止，没有摩擦，不产生粉尘，不规模生产要求会有炭粉带人磷酸，只要选择的釉层适宜，就能有回转窑法磷酸可以适应连续化大规模生产的要效防止ｆ∞，反吸和防止料坯中碳过早氧化．并使反２００７．年第２２卷第６期殷宪国窑法磷酸开发战略与Ｔ业化技术路线．３９．应顺畅进行，避免发生停车事故，保持较高磷收率。

窑温的正确反映，对调节窑内气氛关系重大。

由于ＴＴＫ法容易正确测定各点温度，并可根据下艺需要多点测温，并取样进行分析，Ｔ况反映快而正确，有助于工艺操控。

此外，ＴＴＫ法已采用ＰＬＣ自动控制，有效控制窑内温度，压力，Ｏ：、ＣＯ、ＣＯ：浓度，使磷还原率基本维持在８５％以上，保证了工艺过程长周期稳定运行。

２．３采用１ＴｒＫ法较合乎热量平衡要求，耗能更低众所周知，窑法磷酸的优点是磷氧化过程释放的热量反过来又供给磷矿还原所需的热量，使总能耗可以大大降低。

凶而，窑法磷酸要解决的一大问题是热能利用问题。

不管采用哪种丁艺，如果该工艺不能合理利用热量并有效降低整个工艺过程的能耗，那么所采用的Ｔ艺是不适宜的。

ＴＴＫ法隧道窑窑体分为４大部分：１）预热段：冷料坯在该段与冷却段回收渣砖余热的热气体接触，料坯被加热并被送人升温段。

２）升温段：来自冷却段回收渣砖余热而产生的热空气，温度高达５００—７００℃，多点向窑内供气。

料坯在升温段升温，并被从１２２０℃温度段内抽出的窑气继续加热至１２２０℃以下。

３）主反应段：此时，反应（１）已在进行。

元素磷和一氧化碳从料坯中逸ｆｆ｛，还原反应激烈进行，产生磷蒸气和一氧化碳，同时通入空气，进行氧化反应（２）、（３），由于维持弱氧化气氛，仅部分一氧化碳被氧化，释放的热量反过来供给还原反应吸收热，主反应段温度为１２８０～１４５０℃，该段台Ｐ２０ｓ窑气抽出换热后进入水化吸收工序，经吸收、冷却、过滤得到成品酸。

主反应段物料停留时间≥３ｈ。

４）冷却段：渣砖和窑车温度在１２２０℃以下．与冷空气逆流接触换热，热空气温度达５００～７００℃，被多点送人窑内各段，料坯在整个系统总停留时问为１２ｈ，渣砖中ｗ（Ｐ２０，）＜Ｏ．８％。

渣砖冷却后从窑尾排出，即为符合相应标准的建筑用砖。