低品位混合型磷矿的碳热还原工艺

doi:10.19964/j.issn.1006-4990.2021-0075

摘要/Abstract

摘要：

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。

关键词: 窑法磷酸, 还原率, 低品位磷矿, 正交实验

Abstract:

Carbothermal reduction properties of low grade phosphate ore from Jinning,Yunnan were studied by kiln process.Four-factor and five-level orthogonal experiment was used to explore the influence of reaction temperature,reaction time,carbon excess coefficient,and Si/Ca ratio on the reduction rate of phosphate ore carbothermal reaction.The experimental re-sults showed that the order of factors influencing the phosphate ore reduction rate was as follows:Reaction temperature,carbon excess coefficient,reaction time,Si/Ca ratio.When the reaction temperature was 1 300 ℃,the carbon excess coefficient was 2.6,the reaction time was 1.5 h,and the ratio of n（Si）/n（Ca） was 1.5,the reduction rate could reach the highest value of 94.27%.Simultaneously,the applicability of Jinning,Yunnan low-grade mixed phosphate ore for kiln-process phosphoric acid production was evaluated,which showed that the mixed phosphate ore was suitable for kiln phosphoric acid production,and the research results had certain guiding significance for the low-grade mixed phosphate kiln process.

Key words: kiln process phosphoric acid, reduction rate, low grade phosphate ore, orthogonal experiment

中图分类号:

TQ126.31

何燕君,郑寒笑,吕莉,唐盛伟. 低品位混合型磷矿的碳热还原工艺[J]. 无机盐工业, 2021, 53(11): 95-99.

HE Yanjun,ZHENG Hanxiao,LÜ Li,TANG Shengwei. Carbothermal reduction process of low-grade mixed phosphate ore[J]. Inorganic Chemicals Industry, 2021, 53(11): 95-99.

图/表 10

表1

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表2

表3

表4

表5

图2

图3

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参考文献 16

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因素水平	A 温度/℃	B 时间/h	C n（SiO₂）/n（CaO）	D 碳过量系数
1	1 150	0.5	1.5	1.0
2	1 200	1.0	2.0	1.4
3	1 250	1.5	2.5	1.8
4	1 300	2.0	3.0	2.2
5	1 350	2.5	3.5	2.6

序号	水平组合	温度/ ℃	时间/ h	n（SiO₂）/ n（CaO）	碳过量系数	空列	还原率/%	序号	水平组合	温度/ ℃	时间/ h	n（SiO₂）/ n（CaO）	碳过量系数	空列	还原率/%
1	A₂B₂C₁D₂	1 200	1.0	1.5	1.4	1	25.33	14	A₅B₁C₁D₃	1 350	0.5	1.5	1.8	5	61.08
2	A₂B₄C₄D₄	1 200	2.0	3.0	2.2	2	41.24	15	A₅B₅C₄D₅	1 350	2.5	3.0	2.6	1	73.35
3	A₂B₃C₂D₃	1 200	1.5	2.0	1.8	3	30.69	16	A₃B₂C₃D₄	1 250	1.0	2.5	2.2	5	62.78
4	A₂B₁C₃D₅	1 200	0.5	2.5	2.6	4	36.05	17	A₃B₄C₅D₃	1 250	2.0	3.5	1.8	1	57.59
5	A₂B₅C₅D₁	1 200	2.5	3.5	1.0	5	2.04	18	A₃B₃C₁D₅	1 250	1.5	1.5	2.6	2	85.77
6	A₄B₂C₄D₃	1 300	1.0	3.0	1.8	4	74.55	19	A₃B₁C₄D₁	1 250	0.5	3.0	1.0	3	15.67
7	A₄B₄C₂D₅	1 300	2.0	2.0	2.6	5	84.30	20	A₃B₅C₂D₂	1 250	2.5	2.0	1.4	4	43.52
8	A₄B₃C₃D₁	1 300	1.5	2.5	1.0	1	70.79	21	A₁B₂C₅D₅	1 150	1.0	3.5	2.6	3	4.41
9	A₄B₁C₅D₂	1 300	0.5	3.5	1.4	2	60.31	22	A₁B₄C₁D₁	1 150	2.0	1.5	1.0	4	12.96
10	A₄B₅C₁D₄	1 300	2.5	1.5	2.2	3	84.91	23	A₁B₃C₄D₂	1 150	1.5	3.0	1.4	5	7.04
11	A₅B₂C₂D₁	1 350	1.0	2.0	1.0	2	32.57	24	A₁B₁C₂D₄	1 150	0.5	2.0	2.2	1	9.39
12	A₅B₄C₂D₂	1 350	2.0	2.5	1.4	3	59.58	25	A₁B₅C₃D₃	1 150	2.5	2.5	1.8	2	15.02
13	A₅B₃C₃D₄	1 350	1.5	3.5	2.2	4	78.96

指标		A	B	C	D	空列
磷的还原率	K1	48.81	182.50	270.05	134.02	236.85
	K2	135.35	199.63	200.46	195.78	235.35
	K3	265.32	273.24	244.22	238.93	196.12
	K4	374.85	255.66	211.84	277.28	245.58
	K5	305.54	218.84	203.31	283.88	218.47
	k1	9.76	36.50	54.01	26.80	47.37
	k2	27.07	39.93	40.09	39.16	47.07
	k3	53.06	54.64	48.84	47.79	39.22
	k4	74.97	51.13	42.37	55.45	49.12
	k5	61.11	43.77	40.66	56.78	43.69
	极差R	326.04	90.74	69.60	149.86	49.45
	因素主次	A>D>B>C
	优方案	A₄B₃C₁D₅

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