一種制備三氯化磷、五氯化磷和水泥的方法，包括：使用1100℃到1500℃的高溫加熱磷礦、碳質(zhì)物、二氧化硅和/或氧化鋁的粉末狀混合物，使用氯處理合成氣體產(chǎn)物，同時通過冷卻將溫度保持在400℃至1000℃，其中，氯與磷礦中所含磷氧化物的摩爾比為1∶5，其后，首先將水泥與主要含三氯化磷和五氯化磷的氣體混合物分離，其次對三氯化磷和五氯化磷進(jìn)行分離，兩種分離均采用已知方法進(jìn)行。
【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
【國外來華專利技術(shù)】簡介本專利技術(shù)涉及一種生產(chǎn)三氯化磷、五氯化二磷和諸如硅酸鹽水泥等常用水泥的新工藝。該工藝對不同質(zhì)量的磷礦進(jìn)行完全處理，采用的方法是直接將磷含量轉(zhuǎn)化為除了常用水泥外還包括在商業(yè)上具有重要意義的三氯化磷和五氯化二磷。這種方法不會減少其元素形式。磷是一種重要的元素，在肥料、農(nóng)用化學(xué)品、動物飼料、塑料和一般化學(xué)品中具有非常廣泛的工業(yè)應(yīng)用，在許多方面影響著人類的幸福，因此，在制造過程中的任何改善都將必然大大造福人類。本專利技術(shù)不僅使得氯化磷的生產(chǎn)工藝簡單、直接、經(jīng)濟(jì)，還可將其他廢棄產(chǎn)品轉(zhuǎn)化為同等重要的常用水泥(用于建設(shè))，從而具有多重效益。
技術(shù)介紹
美國專利1730521介紹了通過在磷礦中混合入Si02并同氯一起進(jìn)行高溫加熱、將鈣和Si02量轉(zhuǎn)化為鈣硅酸鹽(使用焦炭作為熱能源)進(jìn)行氯化磷生產(chǎn)。1962年的美國專利3241917介紹了一種通過焦炭反應(yīng)器處理磷礦生產(chǎn)P205的工藝。美國專利3247014描述了一種流化床反應(yīng)器。該反應(yīng)器使用CO等離子體加熱，生產(chǎn)鈣硅酸鹽渣。美國3723608描述了一種通過電加熱的方式，用磷礦、二氧化硅和C生產(chǎn)磷的工藝。美國專利3923961介紹了一種在回轉(zhuǎn)窯中通過添加或不添加二氧化硅生產(chǎn)磷和正磷酸三鈣的工藝。美國專利4389384介紹了一種使用碳質(zhì)物和二氧化硅還原磷礦石、并進(jìn)一步氧化為P205的工藝。美國專利4351813講述了一種采用磷礦生產(chǎn)P205或磷或磷酸的工藝。美國專利3235330介紹了通過還原磷酸鈣和原位氧化產(chǎn)生的磷(在殘渣中添加各種量的A1203和Si02形成水泥熟料)從磷礦中回收磷和水泥熟料。上述這些工藝均無法作為商業(yè)上可行的工藝，而受到磷-磷衍生物行業(yè)青睞。磷業(yè)采用電弧爐工藝作為商業(yè)上制磷的重要工藝，并運用磷生產(chǎn)其衍生物，如PC13、PC15、 P205、P2S5和磷酸。該工藝將失去硅酸鈣中鈣元素，并消耗大量的電力。所述工藝可簡述如下磷酸鹽巖通常在球磨機(jī)中進(jìn)行打磨和制粒，使用粘土作為粘合劑以形成直徑通常為1厘米的團(tuán)塊或團(tuán)粒。下游工藝中產(chǎn)生的任何細(xì)粒或碎團(tuán)粒均在該點進(jìn)行回收和再循環(huán)。為了加固，將其在爐窯中進(jìn)行烘焙，以形成固體團(tuán)塊，該爐窯通常使用在下游工藝階段作為副產(chǎn)品產(chǎn)生的一氧化碳提供燃料。該步驟要在足夠高的溫度下進(jìn)行，確保團(tuán)粒中所含的氟化物隨著爐窯廢氣被驅(qū)散。隨后將團(tuán)粒冷卻并將其運送到磷爐一旁的大型貯倉中。在那里，連同適量的碳(通常為焦炭)和二氧化硅流一同通過重力不斷進(jìn)料到爐子中。磷爐本身為襯碳電弧還原設(shè)計，穿過爐蓋懸掛著許多碳電極，這些電極維持在爐底板上方。能量消耗受到物理荷載的傳導(dǎo)性影響，可通過升高或降低懸掛的電極控制操作溫度，以便將能量消耗維持在一個預(yù)想的水平。通常應(yīng)將溫度維持在1200°C -1500°C。作為副產(chǎn)品生成的大量(產(chǎn)生的每噸磷中高達(dá)7-8MT)硅酸鈣(CaSi03)處于熔化階段，堆集在爐底板處。定期將其取出并轉(zhuǎn)移到外部坑中，在那里冷卻至堅硬的塊狀，可將該塊狀體粉碎用于出售或作為熔渣用于建筑業(yè)中。應(yīng)將由此產(chǎn)生的磷轉(zhuǎn)化為PC13或其他化合物，再次在不同的裝置中消耗能量。專利技術(shù)根據(jù)本專利技術(shù)，可使用一種綜合、不妨害生態(tài)環(huán)境、經(jīng)濟(jì)的方式加工磷礦，使用一種簡單可構(gòu)建的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備靈活地生產(chǎn)氯化磷，無需使用大量的稀缺電力，不必將磷酸鹽還原為元素磷。本專利技術(shù)提出了一種制備三氯化磷、五氯化二磷和常用水泥的方法，包括使用 1100°C到1500°C的高溫加熱磷礦、碳質(zhì)物、二氧化硅和/或氧化鋁的粉末狀混合物，使用氯處理合成氣體產(chǎn)物，同時通過冷卻將溫度保持在400°C至1000°C，其中，氯與磷礦中所含磷氧化物的摩爾比例為1 5，其后，首先將三氯化磷和五氯化二磷(如存在過多C12，在冷卻含該氣體的PC13時形成)的氣體混合物與常用水泥分離，其次對三氯化磷和五氯化二磷進(jìn)行分離，兩次分離均采用已知方法進(jìn)行。上述碳質(zhì)物優(yōu)選焦炭、半焦炭、浙青、木炭或生物量碳中的任何一種或多種。在上述工藝中，磷礦優(yōu)選含2%到45%的磷氧化物，優(yōu)選在磷礦、 碳質(zhì)物、二氧化硅和/或氧化鋁的混合物中加入氧化鐵。本專利技術(shù)方法的特別之處是，方法相當(dāng)靈活，因為除了氯化磷外，磷的衍生物(例如 P205、P2S5和磷酸)也可通過控制氯或其化合物的投入量，采用加熱/冷卻操作以任何比例進(jìn)行任意生產(chǎn)。其中，磷礦可與一定量的、粘土、礬土、砂子等形式的Si02、A1203、Fe203 等在高溫下一同加熱，也可與C12-S化合物一同加熱。采用不同方式處理不同質(zhì)量的磷礦， 在不同的條件和設(shè)備設(shè)計中將元素轉(zhuǎn)化為所需的產(chǎn)品組合。還可以發(fā)現(xiàn)，本專利技術(shù)方法在生產(chǎn)過程中可使用最低量的碳質(zhì)物(例如低等級焦炭或半焦炭)作為加熱能源(僅進(jìn)行分解，不浪費還原劑)，通過直接處理不同質(zhì)量的磷礦，避免使用直接電能進(jìn)行磷和磷衍生物以及水泥的生產(chǎn)。還可以發(fā)現(xiàn)相較于現(xiàn)有技術(shù)中的已知工藝，本專利技術(shù)方法需要較少量(如僅30%) 的二氧化硅和/或氧化鋁與磷礦進(jìn)行混合以獲得常用水泥。在本專利技術(shù)方法中，通過使用低等級焦炭而非使用大量電能，直接處理不同質(zhì)量的磷礦生產(chǎn)磷和磷衍生物，高效地利用了熱能，從而，放熱和吸熱反應(yīng)在很大程度上得到平本專利技術(shù)方法用將磷元素以外的其他元素轉(zhuǎn)化為水泥熟料的方式對不同質(zhì)量的磷礦進(jìn)行完全處理，據(jù)此生產(chǎn)在商業(yè)上具有重要意義的常用水泥以及氯化磷和磷衍生物，這從實際上消除了大量浪費。
技術(shù)實現(xiàn)思路
將磷酸鈣或任何其來源(例如含2%到45%間任意百分比磷的磷礦，優(yōu)選通常報告的含25-40 %磷(用作P205)的磷礦)研磨成細(xì)粉(20到150目之間，最好是60-100目)， 與所需數(shù)量的化合物(例如純凈形式的Si02、Fe203, A1203或任何其中一種或多種，或者考慮到經(jīng)濟(jì)原因，優(yōu)選礦物形式的粘土、礬土、飛灰、砂子等)混合。最好將所有物質(zhì)研磨成細(xì)粒徑、進(jìn)行充分混合，以及首先以1100°C到1300°C (優(yōu)選1200°C到1400°C )的溫度就此進(jìn)行加熱，或以現(xiàn)有技術(shù)中已知的任何方法進(jìn)行顆粒化或微粒化或制成塊后再以1100°C到 1300°C (優(yōu)選1200°C到1400°C)的溫度加熱。該加熱可能受到電弧、電阻式加熱的影響， 優(yōu)選使用含有02 (純02)的氣體或空氣或富氧空氣(最好接近純氧氣)燃燒任意碳質(zhì)物。反應(yīng)過程中的水分或濕氣對眾多高價值產(chǎn)物的生成是有害的，因此，應(yīng)根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)中的已知方法，通過加熱和/或煅燒所有輸入材料將水分或濕氣保持在最低量。作為本專利技術(shù)方法的另一實施例，第一個反應(yīng)中產(chǎn)生的磷以及氣態(tài)形式的其他產(chǎn)物為部分凝結(jié)或完全凝結(jié)形式，可與其他物質(zhì)分離；在確保充分清除磷含量和在水泥中形成適當(dāng)?shù)V物相后可將水泥從固體部分中篩選出來。在另一實施例中，進(jìn)一步將第一階段的含磷及其氧化物的產(chǎn)物與碳質(zhì)物(優(yōu)選 CO)和氯(包括其反應(yīng)物(諸如C12本身)、C0C12、任何氯化硫或硫和氯的化合物混合物) 發(fā)生部分或完全反應(yīng)，生成任何或所有磷和/或硫的氯化物。這些氯化物在適當(dāng)?shù)娜軇?(例如氯化苯、二氯苯等)中冷凝和/或凈化。選擇適當(dāng)?shù)姆磻?yīng)物，高價值化學(xué)品(例如磷、 PC13、P205、P2S5和磷酸等)，使用現(xiàn)有技術(shù)中已知的方法進(jìn)行分離。可使用現(xiàn)有技術(shù)中已知的適當(dāng)處理方法將任何不需要的元素或化合物(例如 CaF2)還原到一個可令人接受的水平，例如通過加熱濕氣以HF形式釋放本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點】
【技術(shù)特征摘要】
【國外來華專利技術(shù)】...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：凱西·H·哈達(dá)，
申請(專利權(quán))人：凱西·H·哈達(dá)，
類型：發(fā)明
國別省市：
還沒有人留言評論。發(fā)表了對其他瀏覽者有用的留言會獲得科技券。