中低品位磷礦流態(tài)化還原工藝研究.pdf

1、在社會經(jīng)濟高速發(fā)展的今天，資源供求矛盾問題愈顯突出。隨著社會發(fā)展對磷酸及其相關產(chǎn)品需求的逐漸擴大，作為一種不可再生的礦產(chǎn)資源的磷礦，如何合理有效利用現(xiàn)有磷礦資源顯得日益迫切。
　　當前，磷礦可以通過分解得到磷酸，從而得到應用。磷酸的生產(chǎn)方法主要包括濕法磷酸、窯法磷酸和熱法磷酸。濕法磷酸工藝雖然對生產(chǎn)設備要求低，且生產(chǎn)成本和能耗很低，但存在對磷礦石品位要求較高（P2O5≥28％）、制得的成品磷酸濃度低、雜質(zhì)含量多和凈化成本高等缺點；

2、熱法磷酸雖然可以利用中低品位磷礦，但由于磷單質(zhì)氧化所放出的熱量難以與磷礦石還原所需熱量進行耦合，導致能耗太高；窯法磷酸雖然可以利用中低品位磷礦，且能將磷單質(zhì)氧化放出的熱量用于磷礦石的還原過程，由于存在堵料結(jié)圈和排渣困難的技術性難題，目前尚處于實驗室研究階段。
　　鑒于上述工藝存在的諸多問題，考慮到流態(tài)化技術的優(yōu)勢，本課題組提出將流化床反應器應用于磷礦的熱解還原，以期解決直接利用中低品位磷礦生產(chǎn)磷酸的難題。
　　在自制流化床裝

3、置中對粒徑為54-200μm，密度2253-2265 kg/m3的磷礦顆粒在床層高徑比分別為0.75、1.25、1.75和2.25的條件下進行流態(tài)化冷模實驗。實驗結(jié)果表明，床層高徑比對磷礦顆粒的流化行為有較大影響，床層膨脹比隨著床層高徑比的增大而逐漸減小。當床層高徑比為1.75時，磷礦顆粒流化過程沒有節(jié)涌、溝流等不正常流化狀態(tài)，且符合散式流態(tài)化規(guī)律。用降壓法得到磷礦顆粒的臨界流化速度和磷礦顆粒最小流化速度關聯(lián)式。
　　在固定床反應

4、器中對磷礦顆粒的還原過程進行研究，考察反應溫度、反應時間、硅鈣摩爾比和焦炭用量對磷礦還原率的影響以及該反應過程的動力學。結(jié)果表明，隨著溫度升高，達到相同還原率所需的時間越短；隨著硅鈣摩爾比值的增大，磷礦還原率先增大，后減小，最后趨于穩(wěn)定；隨著焦炭用量的增加，磷礦還原率不斷升高，在焦炭用量為理論用量1.6倍以上時，磷礦還原率趨于穩(wěn)定。在此基礎上，對。固定床磷礦還原動力學進行研究，得到了固定床中磷礦熱解還原反應動力學方程，得出了固定床中磷礦

5、熱解還原反應動力學方程式為：此處為公式
　　在自制流化床反應器進行熱模實驗研究中低品位磷礦顆粒的熱解還原反應。考察了 N2流量、硅鈣摩爾比、反應溫度與反應時間的關系。實驗結(jié)果表明，N2流量對流化質(zhì)量和還原率有較大影響，N2流量在500L/h時，磷礦還原率出現(xiàn)最大值，繼續(xù)增大氣速，不利于反應的進行。綜合考慮，磷礦顆粒流化還原反應的最佳條件為：反應溫度1250℃，反應時間40 min，硅鈣摩爾比3.0，焦炭過量系數(shù)1.6，氣體流速50