在社会经济高速发展的今天,资源供求矛盾问题欲显突出。随着社会发展对磷酸及其相关产品需求的逐渐扩大,作为不可再生的矿产资源的磷矿,如何合理有效利用现有磷矿资源显得日益迫切。磷矿通过分解得到磷酸加以利用。目前,生产磷酸的方法分为湿法磷酸、热法磷酸和窑法磷酸。虽然湿法磷酸对设备要求低,生产能耗和成本较低,但要求使用较高品位磷矿(P2O5≥28%),且制得的磷酸浓度低,杂质含量多和净化成本高等缺点；热法磷酸虽然可以利用中低品位磷矿,但由于磷单质氧化所放出的热量难以与磷矿石还原所需热量进行耦合,导致能耗太高；窑法磷酸虽然可以利用中低品位磷矿,且能将磷单质氧化放出的热量用于磷矿石的还原过程,由于存在堵料结圈和排渣困难的技术性难题,目前尚处于实验室研究阶段。鉴于上述工艺存在的诸多问题,考虑到流态化技术的优势,本课题组提出将流化床反应器应用于磷矿的热解还原,以期解决直接利用中低品位磷矿生产磷酸的难题。在自制流化床装置中对粒径为54-200μm,密度2253-2265kg/m3的磷矿颗粒在床层高径比分别为0.75、1.25、1.75和2.25的条件下进行流态化冷模实验。实验结果表明,床层高径比对磷矿颗粒的流化行为有较大影响,床层膨胀比随着床层高径比的增大而逐渐减小。当床层高径比为1.75时,磷矿颗粒流化过程没有节涌、沟流等不正常流化状态,且符合散式流态化规律。用降压法得到磷矿颗粒的临界流化速度和磷矿颗粒最小流化速度关联式。在固定床反应器中对磷矿颗粒的还原过程进行研究,考察反应温度、反应时间、硅钙摩尔比和焦炭用量对磷矿还原率的影响以及该反应过程的动力学。结果表明,随着温度升高,达到相同还原率所需的时间越短；随着硅钙摩尔比值的增大,磷矿还原率先增大,后减小,最后趋于稳定；随着焦炭用量的增加,磷矿还原率不断升高,在焦炭用量为理论用量1.6倍以上时,磷矿还原率趋于稳定。在此基础上,对固定床磷矿还原动力学进行研究,得到了固定床中磷矿热解还原反应动力学方程,得出了固定床中磷矿热解还原反应动力学方程式为：lnk=9.69-176024/RT。在自制流化床反应器进行热模实验研究中低品位磷矿颗粒的热解还原反应。考察了N2流量、硅钙摩尔比、反应温度与反应时间的关系。实验结果表明,N2流量对流化质量和还原率有较大影响,N2流量在500L/h时,磷矿还原率出现最大值,继续增大气速,不利于反应的进行。综合考虑,磷矿颗粒流化还原反应的最佳条件为：反应温度1250℃,反应时间40min,硅钙摩尔比3.0,焦炭过量系数1.6,气体流速500L/h,此条件下得到的磷矿还原率为98.6%。