本發明專利技術涉及一種用磷礦、鉀長石生產磷酸聯產堿性肥料、合成氨的方法，包括如下步驟：將磷礦石、鉀長石和焦炭進行配料、粉磨、制球、高爐煅燒得到爐渣和高爐氣，高爐氣先通過水浴冷卻回收粗磷和泥磷并得到高爐尾氣；粗磷和泥磷經氧化燃燒后水吸收五氧化二磷氣體制備磷酸；爐渣經水淬、烘干、粉磨制得堿性肥料；高爐尾氣經變換、脫硫、脫碳、氣體精制后合成氨。本發明專利技術直接將回收泥磷后的尾氣凈化后作為合成氨的原料，對物料全面綜合利用，杜絕尾氣排放污染環境；解決了以往磷蒸汽氧化時易發生爆炸的問題；得到的煅燒產物爐渣不需再次提純，經過簡單的水淬、烘干、粉磨即可得到作物可吸收的堿性肥料，步驟簡單，得到的堿性肥料養分多樣、豐富。
【技術實現步驟摘要】
【專利摘要】本專利技術涉及，包括如下步驟：將磷礦石、鉀長石和焦炭進行配料、粉磨、制球、高爐煅燒得到爐渣和高爐氣，高爐氣先通過水浴冷卻回收粗磷和泥磷并得到高爐尾氣；粗磷和泥磷經氧化燃燒后水吸收五氧化二磷氣體制備磷酸；爐渣經水淬、烘干、粉磨制得堿性肥料；高爐尾氣經變換、脫硫、脫碳、氣體精制后合成氨。本專利技術直接將回收泥磷后的尾氣凈化后作為合成氨的原料，對物料全面綜合利用，杜絕尾氣排放污染環境；解決了以往磷蒸汽氧化時易發生爆炸的問題；得到的煅燒產物爐渣不需再次提純，經過簡單的水淬、烘干、粉磨即可得到作物可吸收的堿性肥料，步驟簡單，得到的堿性肥料養分多樣、豐富。【專利說明】
本專利技術涉及，屬于資源綜合利用和化工生產
。
技術介紹
磷酸的工業化生產工藝主要分為三種:濕法磷酸、熱法磷酸和窯法(或高爐法)磷酸。濕法磷酸指使用硫酸分解中高品味磷礦制取磷酸。熱法磷酸指以電爐法黃磷為原料，經燃燒氧化、水合制取磷酸，該方法所得磷酸質量好，但能耗大。這兩種傳統生產工藝都要以高品位磷礦做原料，且有大量固體廢渣排放，環境污染嚴重。窯法(或高爐法)磷酸是指以碳做還原劑，含二氧化硅物料做助劑直接還原磷礦制取磷酸，固體殘渣一般用作水泥熟料、礦渣棉、過濾材料及冶金助劑等。隨著我國磷礦資源的貧化，高品位磷礦將在十年左右枯竭，窯法磷酸可直接以中低品味磷礦為原料生產磷酸，這預示著窯法磷酸工藝有廣闊的發展前旦-5^ O自上世紀90年代以來，我國對以中低品味磷礦為原料的窯法(或高爐法)磷酸進行了大量研究，含二氧化硅物料助劑也從單一的硅石逐漸發展為硅石和鋁礬土混合物、硅石和石灰石混合物、硅石和高嶺土混合物以及鉀長石，添加不同助劑可以將提取磷后的固體殘渣生產出不同的產品，以提高最終產品的價值，獲取最大的經濟效益。中國專利文獻CN101585521 (申請號200910094694.9)公開了磷礦石和鉀長石生產磷酸及可溶性鉀鹽的方法，該方法將一定比例的磷礦石、鉀長石和焦炭制球，煅燒后將煅燒產物在檸檬酸溶液中浸泡，濾液經結晶提純，得到可溶性鉀鹽，磷礦中的磷被還原成磷蒸汽并揮發出來，經氧化后水合`制取磷酸。因我國可溶性鉀資源匱乏，該方法在制取磷酸的同時能將不溶性鉀巖石中的鉀轉變成可溶性鉀，具有重要意義。但其窯氣經氧化后直接除塵，凈化后的氣體水合制取磷酸，已有實驗測試證明粉塵中也含有大量的磷，除塵后反而降低了磷的轉化率；而且，該方法將煅燒產物在檸檬酸溶液中浸泡，濾液經結晶提純，得到可溶性鉀鹽，不僅步驟繁瑣，得到的可溶性鉀養分單一，滿足不了農作物對各種養分的需求。中國專利文獻CN101767779A (申請號為200910300004.0)公開了一種使用高爐生產磷酸的方法，該方法以磷礦石、石灰石、硅石和焦炭為原料高爐法制備磷酸，高爐氣中粉塵通過三級回收方式回收泥磷，泥磷氧化燃燒制備磷酸，該方法中磷的回收率提高到98%。但其煅燒殘渣未能轉化為有價值的商品，直接排放造成環境污染。上述兩種方法中高爐(窯爐)氣均氧化后再進行除塵處理，尾氣中大量的CO直接被氧化成CO2排空，造成CO資源的浪費。目前尚無任何生產磷酸聯產堿性肥料、合成氨的公開報道，也無任何利用窯法磷酸尾氣合成氨的公開報道。
技術實現思路
針對現有技術中不溶性鉀資源難以利用以及高爐(窯爐)尾氣直接排放造成環境污染及資源浪費的不足，本專利技術提供，以磷礦和鉀長石為原料高爐法生產磷酸聯產堿性肥料并合成氨，同時為中低品位磷礦的資源綜合利用開辟一條新的途徑。專利技術概述為緩解我國鉀資源主要靠進口的現狀，本專利技術以鉀長石為含二氧化硅助劑，通過高溫燒結制取磷酸，同時將不溶性含鉀巖石中的鉀轉化成農作物可吸收利用的有效鉀，所得固體殘渣無需提純，經水淬、烘干、粉磨得到含硅鈣鎂鉀磷養分的堿性肥料。制取磷酸過程中含大量CO的高爐尾氣不氧化，先經過冷卻脫磷和除塵工藝進一步回收粉塵中的磷，再作為合成氨的原料，進行進一步綜合利用。專利技術詳述術語說明磷礦石:本專利技術所述的磷礦石除高品位磷礦外還包括中低品位磷礦，主要成分為Ca3 (PO4) 2。鉀長石:本專利技術所述的鉀長石主要成分為K20.Al2O3.6Si02。堿性肥料:本專利技術所述的堿性肥料是指含硅鈣鎂鉀磷養分的肥料。磷的溢出率:指磷礦高爐煅燒后溢出的磷蒸氣占原有磷礦中磷的比例。本專利技術技術方案如下:，包括如下步驟:(I)將磷礦石、`鉀長石和焦炭進行配料、粉磨、制球、高爐煅燒得到爐渣和高爐氣，高爐氣先通過水浴冷卻回收粗磷和泥磷，水浴冷卻后的高爐氣再經除塵回收泥磷并得到高爐尾氣；所述的粗磷和泥磷經氧化燃燒后水吸收五氧化二磷氣體制備磷酸；所述的爐渣經水淬、烘干、粉磨制得堿性肥料；(2)步驟(1)所述的高爐尾氣先進行濕法氧化法脫硫；高爐尾氣經脫硫后進入變換工序，所述的變換工序為尾氣中的一氧化碳與水在催化劑存在下反應制得氫氣，所得氫氣與氮氣按摩爾比為2.5~2.9:1混合,得合成氨原料氣；(3)將合成氨原料氣經脫硫、脫碳、氣體精制后進入合成塔生產合成氨。合成氨降溫冷卻液化分離出系統，未反應的氫氣氮氣循環使用。脫硫主要除去含硫雜質，脫碳主要除去合成氨原料氣中的二氧化碳、一氧化碳等含碳雜質，氣體精制主要進一步除去合成氨原料氣中的二氧化碳、一氧化碳等雜質。本專利技術步驟(2)中尾氣濕法氧化法脫硫、變換工序，步驟(3)中合成氨原料氣脫硫、合成氨原料氣脫碳、合成氨原料氣體精制、合成氨分離及未反應氫氮氣循環均按照合成氨領域常規操作即可。本專利技術步驟(1)中，優選的，配料過程中磷礦和鉀長石按質量比為1:0.5~1.2混合，焦炭加入量為完全還原磷所需理論量的2~3倍；優選的，配料完成后物料粉磨至80~150目；優選的，煅燒溫度在1100~1350°C，煅燒時間30~120分鐘；優選的，高爐氣除塵回收泥磷的方式為:先后利用文氏管和纖維除霧器進行除塵回收泥磷；優選的，水浴冷卻是通過接磷池常溫水冷卻或串聯的三級吸收塔常溫水浴淋洗冷卻；優選的，經除塵后得到的高爐尾氣中⑶體積百分含量> 12% ；優選的，所述的粗磷和泥磷經氧化燃燒所需空氣量為完全燃燒磷所需空氣理論量的2~3倍；吸收五氧化二磷氣體采用常規方法循環吸收。優選的，所述的爐渣水淬I~10秒內溫度降至90~100°C ;所述的爐渣水淬后烘干至含水量< 2wt%。本專利技術步驟(2)中變換工序所用催化劑為合成氨領域常規催化劑，市售產品。本專利技術高爐尾氣按照合成氨領域常規操作制備合成氨。本專利技術得到的煅燒爐渣不需再次提純，經過簡單的水淬、烘干、粉磨即可得到作物可吸收的堿性肥料。本專利技術的原理為:磷礦石中的主要成分為Ca3(PO4)2，鉀長石主要成分為K20.Al2O3 MSiO2,在聞溫下,鉀長石中的鉀被磷礦中少量分解的鈣置換,將鉀長石中的不溶性鉀變為水溶性鉀，同時生產二氧化硅，而二氧化硅在碳還原磷礦中磷時能大大降低反應溫度，進一步促進磷礦中鈣的分解和磷蒸汽的產生。分解出的鈣又和鉀長石中的鉀置換，不斷循環，使反應順利進行。其主要反應如下:Ca2++K20.Al2O3.6Si02 — 2K++CaAl2Si208+4Si02Ca3 (PO4) 2+3Si02+5C — P2 丨 +3CaSi03+5C0 ?`本專利技術具有以下優點和有益效果:1、本專利技術首次直接將回收泥磷本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種用磷礦、鉀長石生產磷酸聯產堿性肥料、合成氨的方法，包括如下步驟：（1）將磷礦石、鉀長石和焦炭進行配料、粉磨、制球、高爐煅燒得到爐渣和高爐氣，高爐氣先通過水浴冷卻回收粗磷和泥磷，水浴冷卻后的高爐氣再經除塵回收泥磷并得到高爐尾氣；所述的粗磷和泥磷經氧化燃燒后水吸收五氧化二磷氣體制備磷酸；所述的爐渣經水淬、烘干、粉磨制得堿性肥料；（2）步驟（1）所述的高爐尾氣先進行濕法氧化法脫硫；高爐尾氣經脫硫后進入變換工序，所述的變換工序為尾氣中的一氧化碳與水在催化劑存在下反應制得氫氣，所得氫氣與氮氣按摩爾比為2.5～2.9：1混合，得合成氨原料氣；（3）將合成氨原料氣經脫硫、脫碳、氣體精制后進入合成塔生產合成氨。
【技術特征摘要】
【專利技術屬性】
技術研發人員：胡兆平，龐世花，劉陽，張西興，楊位紅，
申請(專利權)人：貴州金正大生態工程有限公司，
類型：發明
國別省市：
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