·黄磷生产企业受到政府主管部门的严格监管,黄磷生产整体被划分到限制类工艺。
·云南布兰特化工有限公司作为一家专业从事磷化工全产业链技术服务的科技型企业,聚焦黄磷企业的难点、痛点,探索黄磷企业转型升级之路。
·借今天这个平台,向大家分享以下新技术、新成果:
·原料预处理:磷矿球团烧结、粉矿制砖
·磷炉气低成本净化新工艺:旋风除尘、间壁冷凝、碱洗脱氟、喷射洗涤、产品分级净化等。
·泥磷无害化处理:叠螺式脱水、低温蒸磷、高温蒸磷、高效收磷
·一体化出渣:封闭淬渣、刮板输渣、废气消白
1、磷矿球团烧结新工艺
·现状:粉矿经过压球后再利用黄磷尾气进行烘干工艺,是目前大多数黄磷企业普遍采用的粉矿综合利用技术。
·存在问题:烘干后球团矿仍然存在强度不够、添加量不高等问题。
·球团矿添加量通常占入炉块矿比为30%左右
新工艺:
·将压制成球的球团矿不经过烘干炉,直接投入立式煅烧窑,以黄磷尾气为燃料将球团矿加热到1100℃左右进行煅烧,使煅烧后的磷矿球团强度高、抗摔,在黄磷电炉内熔融前不粉化、不爆裂,实现100%球团矿入炉生产。
关键设备:立式煅烧窑
中试结果:P2O5含量为26.82%的磷矿粉,经煅烧后P2O5含量升高到29.26%,提高2.44%,CO2和S均未检出。
2、磷矿制砖隧道窑烧结工艺
·该工艺可以生产450t/d烧结块,满足目前12.5kt/a磷炉的用料需求。
·该工艺不使用粘结剂,每吨烧结块比球团矿节约粘结剂成本约50~80元/吨,经济效益十分可观。
·从获得的成品烧结块来看,质量可以媲美俄罗斯焦粉烧结料。
烧结样品
分析对比
1、旋风除尘
·从磷炉导气管出来的磷炉气不是直接送到冷凝塔收磷,而是首先进入旋风除尘器,将大颗粒原料和砷从气流中分离出来。
·最新研究表明,在200℃温度下,单质砷以粉状固体形态存在,干法除尘可以脱除大部分砷杂质。
·原料颗粒的脱除,可以减少磷炉气冷凝阶段泥磷的形成,从而降低泥磷的产出量。
2、间壁冷凝
·旋风除尘后的磷炉气进入间壁冷凝器(列管式换热器)。
·磷炉气由塔顶部导入,走管程,冷凝析出的液态黄磷自管壁流向塔底并进入黄磷收集槽;
·冷却水走壳程,由循环水冷却塔供应,使磷炉气温度降到170℃以下,液态黄磷析出。
3、碱洗脱氟
·间接冷凝后的磷炉气进入碱洗脱氟工序。
·输送KF碱液到喷射洗涤器与磷炉气直接接触,其中的 KF 与炉气中的SiF4发生反应,生成氟硅酸钾沉淀,实现磷炉气冷却与氟回收功能。
·SiF4的脱除可以大大减少后续喷水冷凝时泥磷的形成。
4、清水喷射洗涤
·脱氟后的磷炉气进入清水洗涤塔。
·通过喷射水循环泵将清水输送到清水洗涤塔顶部的文丘里管与磷炉气直接接触换热,进一步使磷炉气中的气态黄磷冷凝为固态,随循环水一起进入清水循环槽,沉积在槽底,上部的清液继续循环使用。
5、磷炉尾气静电除雾
·经清水洗涤后的磷炉气成为黄磷尾气,送入湿电除尘器除尘后通过尾气风机送入黄磷厂原尾气管网系统。经过碱洗和水洗的磷炉尾气杂质含量已经大幅减少,综合利用的范围大大拓宽。
6、黄磷分级净化
·间壁冷凝黄磷收集槽内的黄磷泵送到黄磷过滤器过滤后作为工业黄磷销售。
·氟液循环槽和清水循环槽内收集的黄磷定期泵送到黄磷过滤器过滤后作为高纯黄磷销售。
7、磷炉气净化新工艺的特点
·该工艺省去了目前普遍采用的三级/四级冷凝塔,大量减少循环洗涤用水,同时也就大量减少了含磷废水的处理量。
·通过干法除尘和脱氟,大幅减少泥磷的产生量,有效缓解了后续泥磷的处理压力。
·分级冷凝可以获得的低砷黄磷产品,提高黄磷产品的价值。
1、泥磷封闭式脱水
·来自各工段的泥磷收集到泥磷槽内,通过液下泵输送到叠螺式泥磷脱水机或板框压滤机将泥磷的水份从50%降低到15%左右。
·关键设备:叠螺式泥磷脱水机
·叠螺式脱水机样品
2、低温蒸磷
脱水后的泥磷通过密闭的螺旋输送机送入空心桨叶干燥机,高温导热油在空心桨叶中循环,将泥磷加热到300℃以上,水分和大部分单质磷蒸发,从顶部进入收磷系统冷凝获得黄磷产品。
关键设备:空心桨叶干燥机
空心桨叶干燥机
空心桨叶干燥机的干燥原理是空心轴上密集排列着楔型中空桨叶,热介质经空心轴流经桨叶间接加热泥磷。楔型桨叶传热面具有自清洁功能并在旋转过程中推动泥磷往前运动。
3、高温蒸磷
·经过低温蒸磷处理后的泥磷经导流板下部的通道由桨叶机械推进到密闭螺旋输送机中输送至高温加热蒸发器加热。
·泥磷在高温加热蒸发器持续加热至500℃以上,灰渣单质磷含量在0.1%以下。
·高温加热蒸发器热源由黄磷尾气直接燃烧提供。
关键设备:高温加热蒸发器
4、磷蒸气高效洗涤
·通过喷射水循环泵将清水输送到洗涤塔顶部的文丘里管与磷蒸气直接接触换热,使磷蒸气中的气态黄磷冷凝为液态,随循环水一起进入清水循环槽,沉积在槽底,上部的清液继续循环使用。
·采用文丘里高效洗涤塔,单塔即可实现磷蒸气的完全收集。
5、泥磷无害化处理新方法的特点
·本方法具有全系统密闭操作、连续作业、设备占地面积小、能耗低、磷提取率高,整个提取过程无磷的副产品产生,并且安全、环保,是泥磷提磷的首选无公害化清洁生产方案。
1、封闭式淬渣和自动输渣工艺
·先在封闭结构的淬渣水池中充满水,1400℃的熔融液态黄磷炉渣由磷炉渣口自动流入到淬渣水池,熔融炉渣被骤冷成细颗粒渣。
·由淬渣水池底部的刮板输送机输送至斗提机,再提送至炉渣贮斗暂时存储,然后用皮带输送至渣场或汽车外运。
2、废气收集与洗涤
·淬渣过程产生的大量水蒸汽由导汽管汇集后自动进入洗涤塔,经喷头喷出的低温酸性水冷却、洗涤后达标排放。
3、废气静电除雾消白
·黄磷生产系统出渣出铁、淬渣和粗磷精制系统均会产生大量废气,虽然收集实现了洗涤并有组织排放,但白烟滚滚依然有碍观瞻。采用静电除雾消白工艺效果明显。
·其基本工艺原理为:收集洗涤后的废气引入静电除雾器,在高电压的作用下,粉尘、雾滴颗粒荷电向阳极移动并聚集在阳极板上,定期冲洗实现杂质颗粒的收集,同时废气实现消白目的。
消白效果对比图
1、原料预处理新工艺实现了中低品位磷矿粉的综合利用。
2、磷炉尾气低成本净化新工艺不仅出产低砷黄磷,回收氟资源,同时拓展了尾气的利用途径,一举多得。
3、泥磷两级自动蒸磷法实现了泥磷全自动无害化处理,安全环保,获得高价值的黄磷产品,满足黄磷“鼓励类”工艺条件之一。
4、一体化清洁出渣工艺不仅省去了庞大的混凝土渣池、抓渣行车、高压冲渣水泵和排烟风机等投资,而且废气消白处理,大大改善黄磷企业外部形象,满足黄磷“鼓励类”工艺条件之二。
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