磷矿熔融还原工艺的优化研究

用正交实验设计的方法研究了磷矿熔融还原的工艺条件,方差分析和极差分析结果表明,反应温度和时间对还原率影响比较显著,碳过剩系数和渣碱度对还原率有一定的影响,各个因素影响程度大小依次为反应温度、反应时间、碳过剩系数、渣碱度。优化得到的最佳工艺参数为:反应温度1500℃、反应时间60min、碳过剩系数2、渣碱度1.1,此条件下磷渣中磷还原率可达98.12%。     

助熔剂硅石及钾页岩对磷矿碳热还原反应的影响

考察了硅石及钾页岩分别作为助熔剂时对磷矿碳热还原反应的影响.通过考察反应温度、反应时间、烟煤过剩系数和酸度值,研究两种助熔剂对磷转化率的影响.结果表明,随着反应温度的升高、反应时间的延长、烟煤过剩系数的增大,磷的转化率逐渐提高,最后趋于稳定.随着酸度值的增大,磷的转化率呈现先增大后减小的趋势.当反应温度为1400℃,反应时间为40 min,酸度值为1.02,无烟煤过剩系数为1.5时,硅石、钾页岩作为助熔剂时磷的转化率分别达到94.50％,95.31％.通过考察残渣特性,得出钾页岩作为助熔剂时,其残渣的流动温度较硅石降低了52℃,粘度摊开面积是硅石体系的2.25倍.     

中低品位磷矿热分解过程磷挥发性研究

采用高温电炉对湖北中低品位磷矿热分解还原挥发制磷过程进行研究.探讨影响磷还原率的反应时间、反应温度、酸度指标、焦炭用量、焦炭粒径等主要因素.结果表明:该磷矿能够直接被热分解还原并挥发磷元素,最优工艺条件为:反应时间90 min,反应温度1 525℃,酸度指标n(SiO2) /n(CaO) 0.75,焦炭粒径0.075mm,焦炭用量为理论用量的1.05倍,此时,磷还原率能达到90％以上.本研究为中低品位磷资源的有效利用途径提供了基础数据.     

低品位磷矿熔融还原反应动力学研究

通过对磷矿熔融还原反应各个影响变量的探讨,分析单因素对反应还原率的影响,并对机理进行讨论。针对不同温度下还原率随时间的变化曲线进行数据拟合,得到不同温度下的反应速率,由反应速率和浓度取对数作图,线性拟合得到的方程斜率即为反应级数,结果表明磷矿熔融还原的反应级数并不能简单地认为是一级或二级反应。作lnk-1/T图,利用Arrhenius公式计算得到其表观活化能为Ea=192237J/mol。     

中低品位磷矿碳热还原工艺优化

以中低品位磷矿为原料,在1 250℃下,以反应时间、碳过剩系数及硅钙物质的量比为实验因子,磷矿还原率为实验指标,利用响应面法对磷矿碳热还原的工艺参数进行优化。结果表明,反应时间与碳过剩系数之间存在明显的交互作用。1 250℃下的优化工艺条件为:反应时间144 min、碳过剩系数2.28、硅钙物质的量比2.7,在此条件下,磷矿还原率可达95.22%,与模型预测值96.91%接近。采用组成不同的中低品位磷矿矿2进行验证实验,磷矿还原率为95.50%,接近预测值。响应面法优化得到的中低品位磷矿碳热还原工艺有助于热法磷酸工艺降低能耗。     

熔融法还原中低品位磷矿的工艺及动力学

利用实验室高温电炉研究了中低品位磷矿熔融还原的工艺条件及动力学,考察了反应温度、反应时间、石墨粉用量、磷矿碱度对P2O5还原率的影响。结果表明P2O5还原率随反应温度、反应时间、石墨粉用量的增加而增加,随磷矿碱度的增加而先增加后降低最后趋于平衡,在碱度B=0.9时达到最大值,因此该反应较适宜的反应条件是反应温度1550℃、B=0.9、石墨粉用量应为理论用量的2倍、反应时间60 min,P2O5的还原率达到98.9%。同时由不同碱度,不同温度下,P2O5还原率随时间变化的关系表明熔融法还原中低品位磷矿是一级反应,且在B=0.9时表观活化能为225.106 kJ·mol-1。     

低品位混合型磷矿的碳热还原工艺

以窑法工艺对云南晋宁低品位磷矿的碳热还原性能进行研究。采用4因素5水平正交实验探究反应温度、反应时间、碳过量系数、硅钙物质的量比对磷矿碳热反应还原率的影响。实验结果表明,影响磷矿还原率由大到小的顺序依次为,反应温度、碳过量系数、反应时间、硅钙物质的量比。反应温度为1 300 ℃、碳过量系数 为2.6、反应时间为1.5 h、硅钙物质的量比为1.5时,还原率可达到最高值94.27%。同时,对云南晋宁低品位混合型磷矿用于窑法磷酸生产的适应性进行评价,表明该混合型磷矿适用于窑法磷酸生产,研究结果对低品位混合型磷矿窑法工艺具有一定指导意义。     

高炉法磷矿还原反应特性研究

研究了磷矿石直接还原生产磷酸的过程,考察了温度、硅钙比、还原时间与磷矿还原率的关系.结果表明,提高反应温度有利于磷矿还原,磷矿石的还原率随着硅钙比的增大而增大,但当硅钙比为1.0以上时,再增加硅钙比,还原率增加并不明显;在磷矿还原的最佳温度1300～1500℃范围内,反应时间对磷矿的还原率影响较大,但随着反应时间的增加...     

钾系添加剂促进磷矿碳热还原的可行性研究

通过实验模拟电炉法黄磷生产,以磷转化率为指标,研究掺杂钾系物质对磷矿碳热还原的影响.利用热力学分析Ca3(PO4)2分别与无烟煤和石墨的碳热还原反应,结果表明炭活性将影响反应发生的条件;分别添加KCl、K2 CO3、K2 SO4、KOH,通过改变温度、反应时间、添加量,考察得到磷转化率与三因素的关系为正相关,其中K2 SO4促进效果较好;最佳工艺条件分别为碳过量系数δ=1.5,酸度值M=0.71,温度T=1400℃,反应时间120 min,K2 SO4添加量为3.0％,此时磷转化率达93.43％;由化学反应动力学分析得,添加K2 SO4反应体系活化能为123.94 kJ·mol-1,无添加体系为162.38 kJ·mol-1,反应活化能显著降低.     

磷酸分解磷矿过程中金属元素的浸出规律研究

探究了以磷酸分解磷矿,关键酸解工艺参数对磷及Fe、Al、Mg、Pb、As浸出的影响规律,并从热力学角度进行了分析。结果表明,磷矿内磷及Fe、Al、Mg浸出率随磷酸质量分数、反应温度、反应时间和液固比的增大而增大,搅拌速度影响不明显;Pb浸出率随磷酸质量分数、反应温度和液固比的增大而增大,搅拌速度、反应时间影响不明显;As浸出率随反应温度升高呈先增大后减小趋势,随反应时间增加略有减小,磷酸质量分数、搅拌速度和液固比影响不明显。控制磷酸质量分数为30%（以P₂O₅计）、反应温度为80 ℃、搅拌速度为300 r/min、反应时间为150 min、液固质量比为10∶1,在此条件下,磷及Fe、Al、Mg、Pb、As的浸出率分别为98.65%、68.56%、48.54%、95.84%、32.85%和84.62%。通过热力学分析表明磷矿内Mg、As浸出率较高,Pb浸出率较低,而Fe、Al浸出率大小主要取决于磷矿中褐铁矿及高岭土含量。     

磷矿石熔融还原(Ⅰ)——磷酸盐还原实验研究

对磷酸盐熔融还原进行了实验研究.研究了固体石墨碳、Fe-P-C饱和熔体、CO气体还原熔融磷渣中磷酸盐,以及温度、渣碱度、搅拌条件等对磷酸盐还原的影响.实验结果表明,从还原反应来看,磷矿石的熔融还原是可行的.     

工业磷酸分解磷矿影响因素及副产物性质研究

为改进湿法磷酸生产工艺,提高副产磷石膏的品质,减少湿法磷酸固体副产物堆存产生的经济和环境压力,进行了工业磷酸分解磷矿制磷酸的实验,同时对固体副产物的性质进行了分析。工业磷酸分解磷矿制磷酸的工艺分为两步：第一步,工业磷酸与磷矿反应,得到磷酸二氢钙溶液和酸不溶渣;第二步,浓硫酸与磷酸二氢钙溶液反应,得到磷酸溶液和高纯石膏。采用单因素实验考察了酸比（工业磷酸用量与理论磷酸用量的物质的量的比值）、磷矿粒度、反应温度和反应时间对磷矿中磷浸出率的影响。得到磷矿酸解适宜工艺条件：酸比为6.8,磨矿细度为小于0.074 mm粒级占60%,反应温度为50 ℃,反应时间为2.5 h。在此条件下,磷矿中磷的浸出率可达87.69%。磷矿酸解制磷酸产生的固体副产物中石膏占35.32%（质量分数）、酸不溶渣占64.68%（质量分数）。制备的高纯石膏的纯度为95.80%,工业利用价值较高,有利于提高湿法磷酸固体副产物的利用率。     

富氧顶吹熔融还原高磷铁矿中磷的行为

采用富氧顶吹熔融还原技术冶炼高磷铁矿,研究了熔渣碱度、碳氧比、熔炼温度、通氧(纯度99%)时间及流量对铁浴中磷的影响. 结果表明,随温度升高,铁水中磷含量降低,温度过高出现回磷现象;在一定范围内提高碱度、通氧时间和流量,脱磷率提升显著;随碳氧比增大,脱磷率降低;温度1550℃、碳氧摩尔比1.0、碱度1.1、通氧时间10 min、氧气流量250 L/h条件下,可冶炼出磷含量0.068%的铁水,脱磷率高达92%,所得生铁可用于后期炼钢.     

钛铁矿和高磷铁矿混合矿氧气顶吹熔融还原炼铁的工艺条件

采用氧气顶吹熔融还原法进行了高磷铁矿和钛铁矿混合矿炼铁的实验研究,考察了熔渣四元碱度、反应温度、碳氧摩尔比、通氧时间、保温时间和氧流量对炼铁效果的影响. 结果表明,提高反应温度、在一定范围内增加CaO加入量、提高碳氧摩尔比、延长通氧时间和保温时间、增加氧流量都能不同程度地提高铁还原率. 确定的合理工艺条件为：温度1500℃,碱度1.3,碳氧摩尔比1.0,保温时间30 min,通氧时间10 min,氧流量350 L/h,在此条件下渣铁分离较好,铁还原率达96.17%.     

固态碳熔融还原磷矿反应动力学

在实验室试用电炉中进行固态碳熔融还原磷矿反应动力学的研究,考察了磷矿在3种不同的碱度,不同温度下与P2O5还原率的变化关系。结果表明P2O5的还原率随着碱度的增大而逐渐升高,且该反应对碱度而言为一级反应。同时随着碱度的增大表观活化能依次降低,说明SiO2的添加不仅能起到助熔剂的作用,还能降低表观活化能从而降低反应的起始温度,此实验为熔融还原法制取磷酸工艺的发展提供必要的基础数据。     

硝酸法处理中低品位高镁胶磷矿技术研究

通过5因素5水平正交实验获得了高镁胶磷矿脱镁的最优工艺条件：液固质量比为3.0、硝酸用量为0.207 g（以1 g磷矿计）、磷矿细度为150~180 μm、温度为45 ℃、反应时间为2.5 h。以磷精矿中镁磷比为参数进行回归分析并得到数学模型,该模型的相关系数为0.926,能够较好地预测高镁胶磷矿的脱镁结果。在最优工艺条件下进行重复实验,结果表明镁脱除率达到了96.1%,磷损失率仅有0.303%,得到磷精矿的镁磷质量比为0.594%、磷精矿五氧化二磷质量分数达31.0%、氧化镁质量分数仅为0.184%,完全达到磷矿湿法加工一等品的要求。研究结果对工业化应用中低品位高镁胶磷矿具有重要的参考与指导意义。     

中低品位磷矿预处理提磷降杂技术研究

针对中低品位磷矿无法直接加工的问题及云南晋宁磷矿的组成特点,使用YP系列捕收剂对原矿进行正浮选脱硅,再利用浓缩湿法磷酸和硝酸对脱硅后的磷矿进行脱镁处理。正交实验结果表明,以硝酸为预处理剂时,液固质量比为4、pH为2.5、温度为60 ℃、反应时间为4 h是最佳的脱镁条件,此条件下精矿镁磷比（氧化镁与五氧化二磷质量分数之比）为2.16%,磷损失率为1.7%;以湿法磷酸为预处理剂时,pH为2.5、液固质量比为3、反应时间为2 h、温度为50 ℃是最佳的脱镁条件,此条件下精矿镁磷比为3.32%,磷损失率为0.3%。同时对实验数据进行拟合分析,得到了干基镁磷比核心指标变化的动力学模型。该研究为有效利用高硅型中低品位磷矿提供了新的思路和参考。