1、第一節(jié)電爐制磷的工藝流程及主要設(shè)備、電爐法生產(chǎn)對爐料的要求電爐法制磷生產(chǎn)的主要原料是磷礦、焦碳和硅石。生產(chǎn)上原料的品位、 粒度及雜質(zhì)含量都有一定的要求。（一）磷礦對磷礦品位P2Q5的要求，一般而言，品位愈高則生產(chǎn)每 t黃磷的電耗就 愈低，不過這種說法尚不夠全面。磷礦中除了 P2Q5組分外，還有CaQ SiQ2、 FqQ、AL2Q、CO、F等組分。SiQ2是參與磷礦還原反應(yīng)的有用成分之一。根據(jù)SiO3-CaO-Al2Q三元體系的熔點圖和生產(chǎn)實踐，在爐料中控制爐渣的酸度 指標(biāo)SiO2/CaO （質(zhì)量比）在0. 75 -0 . 85范圍內(nèi)。可以使?fàn)t料有較低的熔融 溫度，促使反應(yīng)向生成磷的方向進(jìn)行。在

2、配料時通常需要添加硅石以補充磷 礦石中SiO2含量的不足。一般磷礦和硅石的混合料中 RQ含量達(dá)22%-25%卩可 滿足生產(chǎn)要求。但是，P2O每降低1%每T黃磷將增加電耗400kWh左右。 某些含硅石高的中低品位磷礦，對酸法生產(chǎn)磷肥是不太適應(yīng)，但卻是制磷的 好原料。這是中低品位磷礦的利用途徑之一。磷礦必須有適宜的粒度才能確保電爐的正常運行。如粒度過大，易引起 料管堵塞，并在爐內(nèi)發(fā)生離析現(xiàn)象，呈現(xiàn)局部的焦炭“不足”或“過多”，影響還原反應(yīng)進(jìn)行。如粒度過細(xì)，貝吐增加料層阻力，妨礙爐氣逸出，爐內(nèi)容易 結(jié)拱、塌料引起操作不穩(wěn)，爐氣中粉塵含量大，泥磷量增多，使磷的得率降 低。通常磷礦石的機械強度和熱穩(wěn)定性

3、也有一定的要求。在貯存、運輸、加 工過程中要有足夠的強度而不致粉碎；在加熱時不發(fā)生爆裂和軟化發(fā)粘的現(xiàn) 象。但磷礦石的機械強度和熱穩(wěn)定性，至今還沒有建立統(tǒng)一的質(zhì)量檢驗指標(biāo)， 通常是在選用某種磷礦石作原料之前，經(jīng)試生產(chǎn)考核后才能確定其適用與否。中國制磷工作者綜合參考了磷礦石中 P2O、CaQ、SiO2、FeO、CQ等五個 主要組分在電爐內(nèi)參與化學(xué)反應(yīng)的熱效應(yīng)，根據(jù)生產(chǎn)經(jīng)驗推導(dǎo)出評價磷礦的電耗計算公式，可以計算每生產(chǎn)1t黃磷的電爐用電量:W=170000 (RQ)料-0.5+ FqO料x 7750-： (P2O)料-0.5-76 +g料X 3200-： (RQ)料-3.5+8 +6000 式中 W

4、每t黃磷電爐耗電量，kW.h/t;P2O5 料一磷礦和硅石混合料中 RQ含量,%;Fe2Q料-磷礦和硅石混合料中FqO含量,%;CO2 料-磷礦和硅石混合料中CO含量,%;根據(jù)上述計算公式，對不同的磷礦可估算出生產(chǎn)每t黃磷的電耗值，依此 就能初步判斷是否適用于黃磷生產(chǎn).如計算出電爐耗電v14000kW.h/t,就可認(rèn) 為是適用以黃磷生產(chǎn)的優(yōu)質(zhì)磷礦。常用的磷礦其計算的電爐耗電數(shù)據(jù)，與按 上述計算公式所得的結(jié)果進(jìn)行比較（見表 1）,其平均誤差為1.82%。可見此 公式具有一定的指導(dǎo)生產(chǎn)作用。表1某黃磷廠歷年生產(chǎn)電耗與計算值對比年份年平均kW.h/t混合料中含量%計算電耗kW.h/t差值誤差%P2Q

5、FezOCO19811552522.50.875.46150894352.8019821473523.650.983.71143733622,4619831464523.350.893.65144402051.4019841443923.880.852.53140384012.7819851416824.390.861.98137763922.7719861402224.590.881.78136853372.4019871411423.660.982.4614161470.3319881437422.890.952.71144841100.7719891480322.581.03.82149

6、02990.67前蘇聯(lián)電爐制磷工廠使用的磷礦石質(zhì)量指標(biāo)如下：（r OCT11901-66一級二級一級二級RO含量,% 三 25.3三 23.0篩分組成,mm105010-50CO含量,% 354035 40通過10mn篩的細(xì)粉含量，%三5三5FeQ含量,% 三2.5三3.0（二）硅石硅石的主要成分是SiQ制磷爐料所用的硅石通常要求SiO2含量大于96% FqO含量小于1.5%。對硅石的機械強度和熱穩(wěn)定性的要求與磷礦石相 同。硅石的粒度控制在330mn范圍內(nèi)為宜。（三）焦炭或其他還原劑焦炭是電爐制磷生產(chǎn)常用的還原劑。焦炭的類型、用量和粒度是影響爐料導(dǎo)電性的主要因素，并且在一定的功率負(fù)荷和電壓下，

7、影響著電極的工作位 置。焦炭粒度過大，爐內(nèi)反應(yīng)接觸面小，反應(yīng)不易完全，造成電極消耗多， 爐內(nèi)易積存大粒度焦炭，會惡化操作。焦炭用量過多，會增加爐料導(dǎo)電能力, 使電極工作位置上移，爐氣中含塵量增加，爐底溫度降低導(dǎo)致出渣困難。適 當(dāng)?shù)販p小焦炭粒度，有利于反應(yīng)的進(jìn)行，增加爐料的比電阻，能適應(yīng)電爐提 高操作電壓的趨勢。但焦炭粒度也不能過小，粒度過小會降低爐料透氣性， 易被爐氣帶至下一工序。冶金焦和土焦都能用于電爐制磷生產(chǎn)，但固定碳含量大于 80%揮發(fā)分 含量小于3% FqO含量小于1.5,焦炭的轉(zhuǎn)鼓指數(shù)不低于280kg.焦炭的用量 一般控制為爐料中RQ、Fe2Q、CO等組分還原需碳量理論值的103%-

8、105% 焦炭的粒度在13mn左右時，其電阻率為最小，故制磷生產(chǎn)中適用的焦炭粒度為 3 15mm曾有人研究過用石油焦、石墨、無煙煤、木碳、瀝青等碳元素材料代替焦炭作還原劑，其中以無煙煤較為合適。中國的一些黃磷生產(chǎn)廠家曾用過無與焦炭混合作還原劑生產(chǎn)黃磷，目前貴州基本上以無煙煤作為主要的還原劑 生產(chǎn)黃磷，其成本比用焦炭低得多。一、原料的預(yù)處理確定爐料的預(yù)處理工藝和設(shè)施，主要取決于所采原料的物理和化學(xué)性 質(zhì)。如果能夠得穩(wěn)定供應(yīng)的硬質(zhì)磷塊巖，其機械強度高、熱穩(wěn)定性好、揮發(fā) 分量低，經(jīng)破碎、篩分、干燥等簡單加工就能滿足磷爐的供料要求，則是簡 單而經(jīng)濟的預(yù)處理方案。美國 TVA采用佛羅里達(dá)礫粒磷礦，前蘇聯(lián)

9、古比雪夫 制磷廠采用卡拉一塔烏塊狀磷礦都有長期生產(chǎn)黃磷的經(jīng)驗。中國的大都數(shù)中 小型制磷工廠都采用破碎、篩分、干燥塊礦直接入爐的工藝。在磷礦的開采、精選、運輸、加工、貯存等過程中不可避免地產(chǎn)生一部分粉屑。如將這部分碎屑礦用作生產(chǎn)黃磷的原料，就必須增加磷礦造塊胡預(yù) 處理設(shè)施。另有很多磷礦因強度不夠活熱穩(wěn)定性差，亦必須經(jīng)過造塊預(yù)處理 后才能用于制磷生產(chǎn)。特別是用于大型制磷電爐的爐料，更應(yīng)該注重造塊預(yù) 處理。常用的磷礦造塊預(yù)處理工藝有下列幾種。（一）球團法對碎屑狀原料磷礦或精選磷礦粉采用球團法加工時，磷礦先經(jīng)過干燥、磨細(xì)至60%-80%!過200目篩，在圓盤造球機或圓筒造球機中添加一定量 的粘土漿作為

10、粘結(jié)劑，制成粒度為10 20mm勺生球，然后經(jīng)過干燥、預(yù)熱、 焙燒、冷卻等工序即制得磷礦球團。常用的焙燒設(shè)備有鏈算機和回轉(zhuǎn)窯兩類。典型的生產(chǎn)廠有德國Knap sack、荷蘭Vlissi ngen、中國昆明三聚磷酸鈉廠, 采用的是焙燒設(shè)備有鏈算機與冷卻鏈算機串聯(lián)工藝；還有德國 P iessteritz 廠，采用的是鏈鏈算機干燥、預(yù)熱。進(jìn)回轉(zhuǎn)窯焙燒的工藝流程。球團法的優(yōu)點是；生產(chǎn)工藝成熟；球團礦形狀規(guī)則，料層透氣性好；對磷礦物化性能變化具有較大適應(yīng)性；返料量小于其他方法。其缺點是：磷 礦需要干燥和磨粉，增加了投資和動力消耗；對含碳酸鹽較高的磷礦，由于 CO脫除率低，黃磷電耗相應(yīng)較高。（二）燒結(jié)法將

11、磷礦破碎至07mm加入6%左右的焦炭粉，在圓筒混合機中加水混勻， 并造成細(xì)小團粒。將混合料均勻鋪入燒結(jié)機的臺車上，經(jīng)過點火器由煤氣燒 嘴的火焰將表層中的焦粉燃，在高溫下磷礦開始燒結(jié)。臺車沿著軌道在風(fēng)箱 上移動，燒結(jié)機上卸下燒結(jié)礦，經(jīng)冷卻、破碎、篩分后得到合格粒度的爐料 用礦。篩下胡粉料返回到混合機中，作為返料利用。采用燒結(jié)工藝的典型生 產(chǎn)廠為前蘇聯(lián)新江布爾制磷廠。 該廠年產(chǎn)24.0萬t黃磷的8臺大型磷爐全部 采用燒結(jié)礦為原料，建有3套312mm的大型磷礦燒結(jié)機的原礦預(yù)處理車間， 年產(chǎn)合格燒結(jié)磷礦270.0萬噸。中國云南磷肥工業(yè)公司建成投產(chǎn)的年產(chǎn)6.0 萬噸黃磷裝置，也采用燒結(jié)法工藝處理原料磷礦

12、。燒結(jié)法的優(yōu)點是：適用于原礦加工，不必將磷礦磨成細(xì)粉；磷礦中C02 有機質(zhì)、結(jié)合水等含量較高時，經(jīng)過燒結(jié)后大部分可被脫除，有利于降低黃 磷的電耗。缺點是：燒結(jié)過程熱耗較高，要消耗一定的焦粉；返料細(xì)粉量達(dá) 30%左右；燒結(jié)貯運過程中對設(shè)備的磨損較大。（三）瘤結(jié)法碎屑磷礦在回轉(zhuǎn)窯中與12001400C高溫下煅燒，使得礦石粒子相互粘 聚成為球體。同時礦石中的有機物、二氧化碳和10%30%勺氟在煅燒過程中 被排出。經(jīng)冷卻、破碎、篩分后得到合格粒的瘤結(jié)料。篩下的細(xì)料返回系統(tǒng) 中重新煅燒。該方法對磷礦的適應(yīng)性較大，不需預(yù)先成球過程，加工工藝成 熟。缺點是物料在回轉(zhuǎn)窯內(nèi)結(jié)圈和結(jié)窯皮時很難處理，且勞動條件差，

13、熱利 用率低，燃料消耗大，電爐尾氣只能滿足燃料需要量的一半左右，因此處理 費用較高。60年代新建設(shè)裝置，基本上不采用該工藝。磷礦造塊的方法除上述介紹的幾種之外，還有壓塊、擠壓、低溫造球等 多種方法。但沒有一種方法可以適用于各種不同的磷礦，所以選定適宜的預(yù) 處理工藝應(yīng)由技術(shù)經(jīng)濟綜合因素決定。三、制磷生產(chǎn)流程及主要設(shè)備各國電爐法制磷的生產(chǎn)流程大體相似，基本上可以歸納成：供料系統(tǒng)、 供電系統(tǒng)、制磷電爐、除塵裝置和收磷系統(tǒng)等五個組成部分。由原料預(yù)處理裝置加工合格的磷礦、硅石和焦炭，按生產(chǎn)工藝確定的配 比，分別稱重計量后混合均勻，然后將混合爐料送入電爐頂料倉，經(jīng)下料管 連續(xù)均勻地加入爐中。電網(wǎng)中的電能經(jīng)

14、電爐變壓器、二次短網(wǎng)和電極輸入電爐。在爐內(nèi)電能以電阻的形式轉(zhuǎn)化成熱能，加熱熔融爐料，溫度達(dá)到13501450C。爐料在高溫下發(fā)生還原反應(yīng)，反應(yīng)產(chǎn)物磷蒸氣和一氧化碳從導(dǎo)氣管 中引出。爐渣與磷鐵定期或連續(xù)地從電爐渣口和鐵口排出。爐氣的主要成分是一氧化碳和磷蒸氣，以及少量的 CO、N2、SiF4、PH、 H等。另外好夾帶一部分粒徑小于 2卩m的細(xì)小粉塵，在回收磷以前需要用電 除塵器將粉塵從爐氣中排除。經(jīng)除塵后的爐氣，在收磷系統(tǒng)中以水為冷卻介 質(zhì)進(jìn)行冷卻冷凝，磷蒸氣冷凝而得粗磷。粗磷經(jīng)磷過濾器分離磷泥中的磷蒸 發(fā)成氣態(tài)磷而予以回收，殘余灰渣與電除塵灰一并處理。電爐制磷工藝流程見工藝流程圖?去弓 丨甘一

15、 r - I - ? - 1 YG* - I勺；I MI前H I IJ.舍«3£朮亠更>J CT-7I-2-lb6電護(hù)制工藝裁程國1，2後H選ft* 3-W-fei 4_電爐）S-電觸空#； 6_電養(yǎng)塵K冬；7奔6諸1A畳瞬磋.qniZ幺封；：.L 煙3h：4-轉(zhuǎn)世爲(wèi)銀，15- tf?S»（一）供料系統(tǒng)由爐料預(yù)處理裝置加工合格的混合爐料，經(jīng)提升運輸設(shè)備送入爐頂高位 料倉。為防止?fàn)t料各組分在流動中發(fā)生離析現(xiàn)象，倆倉宜設(shè)計成細(xì)高形的分 隔倉，每倉有一下料管與電爐連通。爐料借自重連續(xù)加入電爐。下料管與電爐爐體間要求絕緣，并采取斷磁措施，以減少電磁損失。因 電爐為微

16、正壓操作，少量爐氣通過料管向頂料倉逸出。因此，大型電爐一般 采用氮封措施，中小型電爐采取加強爐頂料層作業(yè)取的通風(fēng)措施。以防止發(fā) 生CO中毒事故。（二）供電系統(tǒng)電爐變壓系統(tǒng)由磷爐變壓器和二次斷網(wǎng)兩部分組成。磷爐變壓器是供電的主要設(shè)備。為了適應(yīng)電爐制磷操作的特殊要求， 磷爐變壓器的參數(shù)必須專門設(shè)計。通常，磷爐變壓器的二次電壓較低（一般 不超過幾百V），而負(fù)荷電流則隨變壓器容量增大而增大（一般可達(dá)數(shù)千甚至 數(shù)萬A）。按電爐的工作特性，二次電壓要求在適當(dāng)?shù)姆秶鷥?nèi)加以調(diào)節(jié)改變。 為了提高電爐的作業(yè)率，大中型電爐的變壓器均采用有載調(diào)壓。電爐在操作 過程中可能出現(xiàn)短時間負(fù)荷，甚至短路，以及由于切斷電路而引起

17、的過電壓。 因此，磷爐變壓器必須具有足夠的機械強度和點氣絕緣。磷爐變壓器的類型有三相和單相兩種。中小型電爐從布置及經(jīng)濟觀點 出發(fā)，一般都采用一臺三相變壓器。但是對大功率電爐而言，由于考慮短網(wǎng) 布置緊湊與均衡減少感應(yīng)損耗、提高功率因數(shù)，以及大型三相變壓器結(jié)構(gòu)復(fù) 雜。價格昂貴等因素，一般均采用三臺單相變壓器。磷爐變壓器的容量是電爐生產(chǎn)能力及生產(chǎn)能力及單位產(chǎn)品的電耗計算而定。電耗取決于磷礦的品位和雜質(zhì)含量，以及生產(chǎn)規(guī)模的大小。磷爐變壓器容量的計算公式如下：P= GMh K1K2COS 式中P磷爐變壓器容量，KvAG電爐生產(chǎn)能力，t/hW每噸黃磷電耗，kw - h/tK1平均負(fù)荷系數(shù)，一般取 K=0.

18、90K2操作間斷系數(shù)，一般取 Q0.95cos功率因數(shù)，一般取cos三0.95。磷爐變壓器的二次側(cè)電壓和電流都必須符合電爐生產(chǎn)要求。國際上已發(fā)表了許多計算公式，不同的公式有不同的適用范圍。中國制磷工作者根據(jù)中、 小型電爐的生產(chǎn)實踐，推導(dǎo)出一組計算公式：Ep =14.6 Vp1=39.59 Vp2式中&變壓器二次側(cè)相電壓，V；I變壓器二次側(cè)電極電流， A ；P磷爐變壓器容量，kVA通過對大型磷爐的驗算，上述公式對大型電爐的設(shè)計計算也有參考意義。 從變壓器二次側(cè)端頭到電極的二次母線總稱為短網(wǎng)。短網(wǎng)通常由母排(或銅 管)、軟電線及引至電極的饋電線等三部分組成。短網(wǎng)的配置，關(guān)系到電爐的 能力和

19、電力運行指標(biāo)。其配置的原則應(yīng)遵循：短網(wǎng)路徑最短；減少集膚效應(yīng)； 減少感抗和接觸電阻；盡量避免四周的鐵磁回路引起的附加損耗，達(dá)到降低 阻抗，提高效率和功率因素的目的。(三) 制磷電爐電爐是黃磷生產(chǎn)的核心設(shè)備，設(shè)計應(yīng)符合電氣性能、熱量分布、化學(xué) 反應(yīng)等方面的要求。到目前為止，絕大部分的是憑經(jīng)驗設(shè)計的。各國所采用 的爐型主要有電極呈直線排列的長圓型電爐和電極呈三角形排列的圓型或圓三角形電爐。美國TVA和農(nóng)業(yè)化學(xué)公司(AmercanAgriculturalChemicalCo.)曾建造過回轉(zhuǎn)電爐。美國阿爾勃賴特和威爾遜公司( Albright and Wilse n Co.)曾建造過電極呈六角形排列的

20、六電極電爐。這兩種類型的磷爐都沒有獲得發(fā)展。近年來新建的大型磷爐，大多為電極呈二角形排列的六電 極電爐。大型磷爐的結(jié)構(gòu)見圖4it4農(nóng)二丁二TP/ra 2-117可爐詩構(gòu)承意ffi1 電Bb ?-itffi機flj； 5- EBftfcWa； 4-te杵，Sifi網(wǎng)卜1富給£ 7妒章1 S0拱T 9一料菅工10滬対，11爐«««' dz-'爐直捉菸* n-«n電爐外殼為鋼板焊制，爐底及反應(yīng)區(qū)的爐壁用碳磚砌筑，上部爐壁用 耐磚或耐熱混凝土筑成，爐頂采用耐熱混凝土筑成，其上覆蓋一層抗磁不銹 鋼或普通鋼板加隔磁措施的頂板。整個爐體應(yīng)保持

21、良好的氣密性，以防爐氣 外逸。電爐使用的電極通常有預(yù)燒結(jié)電極和自動燒結(jié)電極(Soderbergelectrode )兩類。中小型電爐使用的石墨電極、碳質(zhì)電極，以及部分大型 電爐上使用的半石墨化電極均屬于預(yù)燒結(jié)電極。這類電極都是在電極生產(chǎn)廠中加工制得，以成品售給制磷廠使用。自動燒結(jié)電極系將電極糊充添于電極 殼內(nèi)，借電極本身的熱傳導(dǎo)、電流通過單機產(chǎn)生的電阻熱、以及爐內(nèi)高溫區(qū) 的輻射給熱等因素，使電極糊自動焙燒碳化而成。這兩類電極的性能見表2目前，中國常用的石墨電極最大直徑為 500mm國際上的大型磷爐使用 的預(yù)燒結(jié)電極最大直徑為1400mm最大的自動燒結(jié)電極直徑為1500 1700mm 預(yù)燒結(jié)電極

22、的優(yōu)點是機械強度高、比電阻低、結(jié)構(gòu)簡單、操作方便。自動燒 結(jié)電極與預(yù)燒結(jié)電極于預(yù)燒結(jié)電極相比，電極消耗費用較低，但是結(jié)構(gòu)復(fù)雜, 電極把持器與導(dǎo)電顎板須伸入爐內(nèi)，控制要求嚴(yán)格，由于預(yù)燒結(jié)電極直徑增 大后最大允許電流密度反而減小，在電極接頭處的電流密度受到限制，并且 還受到制造設(shè)備的能力限制，因此在大型制磷電爐中愈來愈多地使用自動燒 結(jié)電極。表2各種電極的性能(25C)項目單位石墨電極碳質(zhì)電極自動燃結(jié)電極堆積密度kg /M31500 1700148016501450密度kg /M32200 2240190020501900孔隙率%28 3020 2223灰分含量%¥0.1 1.548-電

23、阻系數(shù)cm0.8 1.23.5 6.06.0 10.0抗壓強度kk f/ cm 2200350200450260300抗拉強度kg f/ cm 215028065 200-抗彎強度kg f/ cm 250 10030 80-電爐爐體是爐料進(jìn)行加熱、熔融和還原反應(yīng)的地方。對爐襯的要求是在高溫條件下對熔融爐料的耐熱抗腐蝕性，良好的導(dǎo)電和一定的熱容量。為了 避免爐襯的腐蝕，爐襯內(nèi)壁溫度低于爐料熔融的溫度，因此要求爐體外壁有 一定的散熱冷卻功能。中小型磷爐通常采用爐壁自然散熱，而大型磷爐都是 采用外壁淋水冷卻。不同的冷卻方式，其結(jié)構(gòu)和材質(zhì)也不相同。爐襯與高溫 熔料接觸的部位都是用在高溫下具有良好機械強

24、度的炭磚砌筑。電爐爐蓋上有電極孔、出氣口料管和事故處理孔等多處開孔；在正常生 產(chǎn)時，爐蓋內(nèi)表面溫度為300500C，但在烘爐及生產(chǎn)不正常時，溫度可能 高達(dá)1200C，故要求爐蓋結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，當(dāng)受到高溫沖擊時不變形、不塌陷。有 因生產(chǎn)中有少量偏磷酸或偏磷酸鹽會粘附在爐蓋上，因此爐蓋料材要求有一 定的耐腐蝕能。為了減少爐蓋剛殼的磁渦流損失，爐蓋剛殼應(yīng)采用抗磁不銹 剛或采取隔磁結(jié)構(gòu)。（四）除塵裝置爐氣中常含有粉塵50150mm/m3因此在進(jìn)入冷凝系統(tǒng)之前必須凈化除 塵。煤氣除塵，在中小型磷爐裝置中曾采用過箱式除塵器，后因勞動條件差、 凈化效率低而被淘汰；大型裝置通常采用電除塵器。各廠所有的電除塵器形式不

25、同，但其基本要求是相同的：必須有較高的 除塵效率和良好的保溫性能，以保證爐氣中的磷蒸氣不被冷凝下來；同時高 壓進(jìn)線與電極振打裝置要有良好的密封性。電除塵器的外殼通常為剛制，沉 淀下來及為管壯、板壯或長圓管狀，電暈極可用軟鐵棒、不銹剛絲等材料。 除塵器的操作電壓為4070kV。電除塵裝置的結(jié)構(gòu)簡圖如下圖，該電除塵器采用的是長圓筒管形成沉淀, 用熱氣夾套保溫，電除塵灰以泥漿狀排出。IPpl疊I圖2-11汨靜電陳塵a姑構(gòu)承鬣圖L呼出m 4加站*帥=3-址黑氣葉口 J4_護(hù)弋進(jìn)口 '目前該裝置還不是很成熟，中國黃磷生產(chǎn)廠家沒有使用該裝置。（五）冷凝系統(tǒng)凈化后的爐氣，在冷凝系統(tǒng)用直接噴淋方式將磷

26、蒸氣冷卻凝成液態(tài)磷后 回收。這在中小型裝置中，通常采用三座空塔，其前面的兩塔用熱水噴淋， 第三塔用冷水噴淋，冷凝的磷在集磷槽中收得；而在大型裝置中，則采用二 座冷凝塔，其第一塔為“熱冷凝塔”，噴淋60C的熱水，第二塔為“冷冷凝塔”，噴淋約20C的冷卻水，在低于磷的凝固點溫度下操作，以減少尾氣帶走 的磷損失。冷凝系統(tǒng)收得的粗磷中含有少量泥磷的混合物。 通過沉降分離或過濾即可將泥凝與產(chǎn)品黃磷分離，產(chǎn)品直接輸入貯槽中貯存。第二節(jié)制磷工廠的三廢處理電爐投制磷生產(chǎn)的主要副產(chǎn)品有爐渣、磷鐵、電除塵灰、尾氣和泥磷等。 電爐制磷的副產(chǎn)物具有品種多、數(shù)量大的特點。合理地利用副產(chǎn)物，對降低 生產(chǎn)成本、消除污染、保

27、護(hù)環(huán)境均有重大的意義。爐渣制磷過程中每一噸黃磷產(chǎn)生 8至10噸渣，爐渣的成份隨磷礦、硅石和焦 煤（或無煙煤）的組成成而變化，其中 P2O5的含量還與電爐設(shè)計及生產(chǎn) 操作指標(biāo)有關(guān)。一般化學(xué)成分（如下：CaO SiO 2 Ai2QFe 2OP2OF47 - 5340432 80.2-1.00.8-2.01-3爐渣經(jīng)水淬后為灰白色細(xì)顆粒 （因雜質(zhì)含量和冷卻條件不同，顏色有 深淺不同），粒度為0.5-5mm.巖相分析結(jié)果，其礦石物組分主要為p -C2ST 和GA,并含有較多的玻璃體.松散狀的爐渣容重為0.8-1.0t/m 3,相對密度 為2.9左右.目前中國的水淬渣主要磷渣硅酸水泥，水泥活性混合材料，

28、其摻加量約為30%左右,其中RO還是水泥的有害成分，目前中國開陽正在開工建設(shè)一套120萬噸/年的磷渣水泥生產(chǎn)線.黃磷渣還有以下幾種用途 1、生產(chǎn)礦渣棉 在加壓條件下，用氣流噴射熔融的爐渣而成。這是一種良好的絕緣材料。2、生產(chǎn)磷渣磚黃磷渣可以加工成輕質(zhì)磚、瓷磚、釉面磚等多種建筑材料。3、作為酸性土壤的中和劑水淬渣當(dāng)代替石灰施于土壤中，其效果與石灰粉相當(dāng)，且爐渣中還含有少量 的P2Q,有一定的肥效作用。磷鐵Fe磷礦石中的FbQ在電爐中被還原成鐵，與爐氣中的黃磷反應(yīng)生成磷鐵， 通常磷礦石中含有FeQ 1%,則每噸黃磷副產(chǎn)80- 100Kg的磷鐵。磷鐵含 約70%含P22%-26%以及微量的Mn V、

29、Si等元素。磷鐵是一種無害物質(zhì)，即使堆置以不會污染環(huán)境；在冶金工業(yè)上用作 特種鋼的冶煉的作稅氧劑使用。將磷鐵破碎、磨細(xì)到100目，加純堿混合均勻，于850900C下焙燒。 焙燒物用水浸取，經(jīng)過濾、蒸發(fā)、結(jié)晶，可制得 NaP Q*12H2 Q結(jié)晶體,反應(yīng)如下:2Fe P+3NaCO+4Q= 2NaP Q+FeO+3CO4Fe2 P+6NaCQ+11Q= 4Na PQ+4Fe2Q+6CQ磷酸三鈉可以進(jìn)一步加工成三聚磷酸鈉或六偏磷酸鈉等工業(yè)磷酸鹽產(chǎn)品。電除塵灰電爐制磷生產(chǎn)中，采用電除塵器凈化爐氣，每t黃磷可以副產(chǎn)電除塵灰100150K9電除塵灰的一般化學(xué)成分見下表 3化學(xué)組分%P2O5CaOSiO2

30、Fe2QAi 2OFK2ONcfeOCMgO16.9 5.07 17.13 0.23 1.20.8103.30.54 5.228.516.336.61.53.45.918.2810.14.6電除塵灰中含有較高的 P2O5和K2Q美國曾做過農(nóng)田施肥試驗，證明其中 的P2O5和K2O在等量施肥的條件下，具有同一磷鉀肥相等的肥效，因此，可以 認(rèn)為電除塵灰是一種良好的磷鉀復(fù)合肥料。一些四、尾氣每噸黃磷副產(chǎn)黃磷尾氣2500NM左右，尾氣的成分如成分表4:表4COH2CH4CO2O2N2P4FSPH3As80 90480.30.50.220.4 40.01590.6 0.20.0840.4102.60.4

31、黃磷尾氣的主權(quán)成分是一分是一氧碳，熱值約為1O.5MJ/M3（標(biāo)）,可在原料五、泥磷泥磷的形成和性質(zhì)含磷爐氣進(jìn)入收磷系統(tǒng)后，磷被具有強吸附能力的二氧化硅和碳的微粒 所包裹，這些微粒主要來自爐氣中的粉塵，以及 SiF4的水解產(chǎn)物。它們具有 很強的分散性，當(dāng)與水接觸后便形成乳膠體。據(jù)分析，泥磷中含磷5% 40% ）, 含水分10%- 80%用顯微鏡觀察時發(fā)現(xiàn)在一些固體雜質(zhì)與元素磷粘附一起的 球狀顆粒之間有分散的雜質(zhì)隔離；有些小球便成群在地聚結(jié)在一起，但由于 外界雜質(zhì)電荷的影響以及物理的障礙，形成粒徑僅為幾微米的顆粒，不能結(jié) 合成團，致成磷泥。泥磷的相對密度約為1.3 1。7，沒有固定的溶點，熔融溫

32、度在60 75 度。泥磷不是均勻的物質(zhì)。在熔融狀態(tài)下，與磷、水置于同一容器中時，泥 磷處于磷層與水層之間，且與磷層沒有清析的分界面。泥磷是一種膠體，又具有0。1- 10P a*S的高粘度。這種性質(zhì)嚴(yán)重影響它在管 道內(nèi)的輸送。在熔化的泥磷中加入其量為泥磷量 0.15%,濃度為25%勺NaOH 或木質(zhì)磺酸鹽，經(jīng)過長時間攪拌，可有效地降低磷泥的粘度。(二)從泥磷中回收磷的方法1、物理分離法法將磷泥加熱到280C以上，使磷從磷泥中蒸出，經(jīng)冷凝回收。目前使用的轉(zhuǎn)筒工藝，回收的磷比較好但對環(huán)境污染比較大，目前國內(nèi)黃磷企業(yè)正在回收回收技術(shù)； 將泥磷返回電爐，借用磷爐的高溫蒸出泥磷中的磷，然后經(jīng)爐氣一 起在冷

33、凝系統(tǒng)加以回收，但是此法的缺點是將會使大量的水份帶入 電爐內(nèi)，會嚴(yán)重影響電爐操作的穩(wěn)定性，并容易堵塞管道，生產(chǎn)不 要全，目前安達(dá)就是采用此方法進(jìn)行泥黃中的黃磷回收，有一定的 回收效果； 基于泥磷中的磷與雜質(zhì)的密度不同，可以采用不同型式的過濾設(shè)備進(jìn)行分離，不管采用什么樣的過濾型式的過濾，濾渣中還含都540%的元素磷，不能排放而需進(jìn)一步處理。2、化學(xué)處理法(1)、溶劑萃取法溶劑萃取法不將23倍量的二硫化碳加入泥磷中，在溫度1545C下, 控制攪拌使用的雷諾準(zhǔn)數(shù)介于1X 1051X 106之間，待磷溶于溶劑后， 分離出雜質(zhì)回收溶劑，進(jìn)而富集純磷，該法的缺點是溶劑成本太貴，設(shè) 備的密閉比較嚴(yán)。(2)、

34、氧化法氧化法是在磷泥加熱后，加入 3%4%的K2CrO或NaCrO水溶液，在 強烈的攪拌下再加入適量的氧化劑，如雙氧水、過硼酸鹽、鉻酸、重鉻 鉀。及其鹽類、硝酸、鹵素等，都有能促進(jìn)泥磷中的磷與雜質(zhì)分離。氧 化法處理的泥磷的費用較高，同時又會產(chǎn)生新的“三廢”污染問題。3、泥磷制酸有全燃燒和泥磷氣化兩種工藝流程，全燃燒流程是將泥磷 加入固定或轉(zhuǎn)動爐中燃燒，通入過量的空氣，使泥磷氧化，所得的P2O5 的爐氣用水吸收得磷酸，該方法因泥磷加料機械尚未解決，勞支條件較 差。氣化流程中泥磷用泵送入氣化爐的噴嘴，用壓縮空氣霧化，控制空氣量, 使約20%勺泥磷在氣化爐中燃燒。氣化爐溫度為 870 980C。泥磷

35、中的 磷迅速氣化，剩下的殘渣的、呈熔融態(tài)從爐中排出。爐氣進(jìn)入立式燃燒 爐頂部，借二次空氣進(jìn)行磷的氧化。燃燒室為石墨砌制，外壁用水冷卻, 控制內(nèi)壁溫度200260C。氧化后的爐氣用吸收得磷酸36。泥磷磷制酸的各種方法富泥磷處理以適應(yīng)，但對貧泥磷制酸至今尚未解 決。六、黃磷挾的法水處理黃磷生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的污水有三類： 第二類是在冷凝和精制過程中產(chǎn)生的含有懸浮磷或泥磷的污水，這類含磷污水的危害最大；第二類是電極水封 水、包裝用水、沖洗地坪水等含有溶解磷的水，這類污水的含磷量一般不 超過3啞/L ;第三類是爐渣不淬水，其含磷量為 0 -05 1啞/L ,含氟約30 mg/L。黃磷污水的排放，在中國應(yīng)按

36、國家黃磷工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)(CB4283-84)執(zhí)行。標(biāo)準(zhǔn)分為兩級：一給是指所有新建企業(yè)執(zhí)行的標(biāo)準(zhǔn)；二級是指所有 現(xiàn)有企業(yè)執(zhí)行的標(biāo)準(zhǔn)。黃磷工業(yè)廢水最高容許排放濃度和PH值應(yīng)符合表表5規(guī)定，黃磷工業(yè)廢最高容許排放大鏡濃度和PH值。表5項目一級二級PH值6.0 9.06.0 9.0懸浮物，mg /L150250元素磷(以P4計)，mg /L0.10.3氟化物（以F-計），啞/L2030氟化物（以CN計）啞/L0.51.0表2-11-19中有關(guān)氟化物排放濃度，對排入流量較大的低氟或缺氟水域可 放寬執(zhí)行本指標(biāo).標(biāo)準(zhǔn)要求黃磷廢水應(yīng)實行循環(huán)使用，以降低用水量. 一些國家的黃磷工廠對黃磷污水的處理大都采用化

37、學(xué)及生物氧化法，流程復(fù)雜費用較高.中國的多數(shù)工廠對污水進(jìn)行循環(huán)利用，部分工廠在加強生產(chǎn)管理和技術(shù)管理的基礎(chǔ)上實現(xiàn)了封閉循環(huán)無污水排放.污水采用平流式沉淀池進(jìn)行自然沉降，沉降時間以1216H為宜，沉降后的污水再經(jīng)過以 水淬爐渣和焦炭為濾池，然后經(jīng)曝氣處理，即可返回系統(tǒng)重復(fù)利用。經(jīng)上 述工藝處理后的水質(zhì)對產(chǎn)品磷的質(zhì)量沒有影響。如有少量循環(huán)污水須外排時，可采用氯酸鈉氧化等措施，將污水處理到符合排放標(biāo)準(zhǔn)的要求后始可 排放。第三節(jié)產(chǎn)品貯運及生產(chǎn)安全技術(shù)黃磷貯存黃磷在常溫下是固態(tài)物質(zhì)，在空氣中能自燃，所以必須貯存在水面下才云彩確保安全。少量磷塊可直接置于水池之中，經(jīng)常保持磷塊面上有50伽的保護(hù)水層，避免陽光照射，可以長期貯存不致變質(zhì)。如果在室內(nèi)貯存，則 必須加通風(fēng)，以防磷蒸氣的毒害。大量黃磷的貯存可采用下貯罐或大型貯磷罐。地下貯罐的結(jié)構(gòu)為鋼筋混凝土，內(nèi)襯鋼板，罐內(nèi)有蒸氣蛇管加熱，并安裝有液下泵及計量浮標(biāo)。每罐 貯量200lOOOt，可長期貯存，安全可靠。大型貯磷罐一般由普通鋼制作， 每罐容積300m3可貯磷470t。大型貯磷罐內(nèi)磷面上必須保持 1m高的水封 以隔絕空氣，再以氮氣封保護(hù)液封水，延緩液封水的酸化時間，避免罐組 成的磷罐區(qū)，四周必須設(shè)有安全擋墻，萬一貯磷罐損壞泄漏，立退即在