常用的磷矿其计算的电炉耗电数据，与按上述计算公式所
得的结果进行比较（见表1），其均匀偏差为%。
可见此公式拥有必定的指导生产作用。
表1某黄磷厂历年生产电耗与计算值对照
年份
年均匀
混淆猜中含量%
计算电耗
差值
误
t
25
Fe23
CO2
t
差
PO
O
%
1981
15525
15089
－435
1982
14735
14373
－362
2，
1983
14645
14440
－205
46
1984
14439
14038
－401
1985
14168
13776
－392
1986
14022
13685
－337
1987
14114
14161
47
1988
14374
14484
110
1989148031490299
前苏联电炉制磷工厂使用的磷矿石质量指标以下：
（ΓOCT11901-66）
一级
二级
一级
二级
P2O5含量,%
≧≧筛分构成
mm
10～50
10-～50
CO2含量,%
35～40
35～40
经过
10mm筛的细粉含量，
%
≦5
≦5
Fe2O3含量,%≦≦
（二）硅石
硅石的主要成分是SiO2。
制磷炉料所用的硅石往常要求SiO2含量大于
96%，Fe2O3含量小于%。
对硅石的机械强度和热稳固性的要求与磷矿石同样。
硅石的粒度控制在3～30mm范围内为宜。
（三）焦炭或其余复原剂
焦炭是电炉制磷生产常用的复原剂。
焦炭的种类、用量和粒度是影响炉
料导电性的主要要素，而且在必定的功率负荷和电压下,影响着电极的工作位
置。
焦炭粒度过大，炉内反响接触面小，反响不易完整，造成电极耗费多，
炉内易积蓄大粒度焦炭，会恶化操作。
焦炭用量过多，会增添炉料导电能力，
使电极工作地点上移，炉气中含尘量增添，炉底温度降低致使出渣困难。
适
当地减小焦炭粒度，有益于反响的进行，增添炉料的比电阻，能适应电炉提
高操作电压的趋向。
但焦炭粒度也不可以过小，粒度过小会降低炉料透气性，
易被炉气带至下一工序。
冶金焦和土焦都能用于电炉制磷生产，但固定碳含量大于80%，挥发分
含量小于3%，Fe2O3含量小于,焦炭的转鼓指数不低于280kg.焦炭的用量一般
控制为炉猜中P2O5、Fe2O3、CO2等组分复原需碳量理论值的103%～105%。
焦炭的粒度在13mm左右时，其电阻率为最小，故制磷生产中合用的焦炭粒
度为3～15mm。
曾有人研究过用石油焦、石墨、无烟煤、木碳、沥青等碳元素资料取代焦炭作复原剂，此中以无烟煤较为适合。
中国的一些黄磷生产厂家曾用过无与焦炭混淆作复原剂生产黄磷，当前贵州基本上以无烟煤作为主要的复原剂生产黄磷，其成本比用焦炭低得多。
一、原料的预办理
确立炉料的预办理工艺和设备，主要取决于所采原料的物理和化学性质。
假如能够得稳固供给的硬质磷块岩，其机械强度高、热稳固性好、挥发重量低，经破裂、筛分、干燥等简单加工就能知足磷炉的供料要求，则是简单而经济的预办理方案。
美国TVA采纳佛罗里达砾粒磷矿，前苏联古比雪夫制磷厂采纳卡拉—塔乌块状磷矿都有长久生产黄磷的经验。
中国的多半数中小型制磷工厂都采纳破裂、筛分、干燥块矿直接入炉的工艺。
在磷矿的开采、优选、运输、加工、储存等过程中不行防止地产生一部分粉屑。
如将这部分碎屑矿用作生产黄磷的原料，就一定增添磷矿造块胡预办理设备。
还有好多磷矿因强度不够活热稳固性差，亦一定经过造块预办理后才能用于制磷生产。
特别是用于大型制磷电炉的炉料，更应当着重造块预办理。
常用的磷矿造块预办理工艺有以下几种。
（一）球团法
对碎屑状原料磷矿或优选磷矿粉采纳球团法加工时，磷矿先经过干燥、
磨细至60%～80%经过200目筛，在圆盘造球机或圆筒造球机中增添必定量
的黏土浆作为粘结剂，制成粒度为10～20mm的生球，而后经过干燥、预热、
焙烧、冷却等工序即制得磷矿球团。
常用的焙烧设备有链箅机和展转窑两类。
典型的生产厂有德国Knapsack、荷兰Vlissingen、中国昆明三聚磷酸钠厂，
采纳的是焙烧设备有链箅机与冷却链箅机串连工艺；还有德国Piessteritz厂，
采纳的是链链箅机干燥、预热。
进展转窑焙烧的工艺流程。
球团法的长处是；生产工艺成熟；球团矿形状规则，料层透气性好；对磷矿物化性能变化拥有较大适应性；返料量小于其余方法。
其弊端是：
磷
矿需要干燥和磨粉，增添了投资和动力耗费；对含碳酸盐较高的磷矿，因为CO2脱除率低，黄磷电耗相应较高。
（二）烧结法
将磷矿破裂至0～7mm，加入6%左右的焦炭粉，在圆筒混淆机中加水混匀，并造成渺小团粒。
将混淆料均匀铺入烧结机的台车上，经过点火器由煤气烧
嘴的火焰将表层中的焦粉燃，在高温下磷矿开始烧结。
台车沿着轨道在风箱上挪动，烧结机上卸掉烧结矿，经冷却、破裂、筛分后获取合格粒度的炉料用矿。
筛下胡粉料返回到混淆机中，作为返料利用。
采纳烧结工艺的典型生
产厂为前苏联新江布尔制磷厂。
该厂年产万t黄磷的8台大型磷炉所有采纳烧结矿为原料，建有3套312mm2的大型磷矿烧结机的原矿预办理车间，年产合格烧结磷矿万吨。
中国云南磷肥工业公司建成投产的年产万吨黄磷装置，也采纳烧结法工艺办理原料磷矿。
烧结法的长处是：
合用于原矿加工，不用将磷矿磨成细粉；磷矿中CO2、有机质、联合水等含量较高时，经过烧结后大多半可被脱除，有益于降低黄
磷的电耗。
弊端是：
烧结过程热耗较高，要耗费必定的焦粉；返料细粉量达30%左右；烧结贮运过程中对设备的磨损较大。
（三）瘤结法
碎屑磷矿在展转窑中与1200～1400℃高温下煅烧，使得矿石粒子互相粘
聚成为球体。
同时矿石中的有机物、二氧化碳和10%～30%的氟在煅烧过程中被排出。
经冷却、破裂、筛分后获取合格粒的瘤结料。
筛下的细料返回系
统中从头煅烧。
该方法对磷矿的适应性较大，不需早先成球过程，加工工艺成熟。
弊端是物料在展转窑内结圈和结窑皮时很难办理，且劳动条件差，热利用率低，燃料耗费大，电炉尾气只好知足燃料需要量的一半左右，所以办理花费较高。
60年月新建设装置，基本上不采纳该工艺。
磷矿造块的方法除上述介绍的几种以外，还有压块、挤压、低温造球等多种方法。
但没有一种方法能够合用于各样不一样的磷矿，所以选定适合的预
办理工艺应由技术经济综合要素决定。
三、制磷生产流程及主要设备
各国电炉法制磷的生产流程大概相像，基本上能够概括成：
供料系统、
供电系统、制磷电炉、除尘装置和收磷系统等五个构成部分。
由原料预办理装置加工合格的磷矿、硅石和焦炭，按生产工艺确立的配
比，分别称重计量后混淆均匀，而后将混淆炉料送入电炉顶料仓，经下料管
连续均匀地加入炉中。
电网中的电能经电炉变压器、二次短网和电极输入电
炉。
在炉内电能以电阻的形式转变成热能，加热熔融炉料，温度达到1350～
1450℃。
炉料在高温下发生复原反响，反响产物磷蒸气和一氧化碳从导气管
中引出。
炉渣与磷铁按期或连续地从电炉渣口和铁口排出。
炉气的主要成分是一氧化碳和磷蒸气，以及少许的CO2、N2、SiF4、PH3、
H2等。
此外好夹带一部分粒径小于2μm的渺小粉尘，在回收磷从前需要用
电除尘器将粉尘从炉气中清除。
经除尘后的炉气，在收磷系统中以水为冷却
介质进行冷却冷凝，磷蒸气冷凝而得粗磷。
粗磷经磷过滤器分别磷泥中的磷
蒸发成气态磷而予以回收，剩余灰渣与电除尘灰一并办理。
电炉制磷工艺流程见工艺流程图
（一）供料系统
由炉料预办理装置加工合格的混淆炉料，经提高运输设备送入炉顶高位
料仓。
为防备炉料各组分在流动中发生离析现象，倆仓宜设计成细高形的分
隔仓，每仓有一下料管与电炉连通。
炉料借自重连续加入电炉。
下料管与电炉炉体间要求绝缘，并采纳断磁举措，以减少电磁损失。
因
电炉为微正压操作，少许炉气经过料管向顶料仓逸出。
所以，大型电炉一般
采纳氮封举措，中小型电炉采纳增强炉顶料层作业取的通风举措。
以防备发
生CO中毒事故。
（二）供电系统
电炉变压系统由磷炉变压器和二次断网两部分构成。
磷炉变压器是供电的主要设备。
为了适应电炉制磷操作的特别要求，磷炉变压器的参数一定特意设计。
往常，磷炉变压器的二次电压较低（一般不超出几百V），而负荷电流则随变压器容量增大而增大（一般可达数千甚至数万A）。
按电炉的工作特征，二次电压要求在适合的范围内加以调理改变。
为了提高电炉的作业率，大中型电炉的变压器均采纳有载调压。
电炉在操作过程中可能出现短时间负荷，甚至短路，以及因为切断电路而惹起的过电压。
所以，磷炉变压器一定拥有足够的机械强度和点气绝缘。
磷炉变压器的种类有三相和单相两种。
中小型电炉从部署及经济看法出发，一般都采纳一台三相变压器。
可是对大功率电炉而言，因为考虑短网部署紧凑与平衡减少感觉消耗、提高功率因数，以及大型三相变压器构造复杂。
价钱昂贵等要素，一般均采纳三台单相变压器。
磷炉变压器的容量是电炉生产能力及生产能力及单位产品的电耗计算而定。
电耗取决于磷矿的品位和杂质含量，以及生产规模的大小。
磷炉变压器容量的计算公式以下：
P＝GM÷K1K2cos
式中P——磷炉变压器容量，KvA
G——电炉生产能力，t/h
W——每吨黄磷电耗，kw·h/t
K1——均匀负荷系数，一般取K1=
K2——操作中断系数，一般取K2=
cos——功率因数，一般取cos≧。
磷炉变压器的二次侧电压和电流都一定切合电炉生产要求。
国际上已发
表了很多计算公式，不一样的公式有不一样的合用范围。
中国制磷工作者依据中、
小型电炉的生产实践，推导出一组计算公式：
Ep=3P
I=3P
式中EP——变压器二次侧相电压，V；
I——变压器二次侧电极电流，A；
P——磷炉变压器容量，kVA。
经过对大型磷炉的验算，上述公式对大型电炉的设计计算也有参照意义。
从变压器二次侧端头到电极的二次母线总称为短网。
短网往常由母排（或铜
管）、软电线及引至电极的馈电线等三部分构成。
短网的配置，关系到电炉的
能力和电力运转指标。
其配置的原则应按照：
短网路径最短；减少集肤效应；
减少感抗和接触电阻；尽量防止周围的铁磁回路惹起的附带消耗，达到降低
阻抗，提高效率和功率要素的目的。
（三）制磷电炉
电炉是黄磷生产的中心设备，设计应切合电气性能、热量散布、化学
反响等方面的要求。
到当前为止，绝大多半的是凭经验设计的。
各国所采纳
的炉型主要有电极呈直线摆列的长圆型电炉和电极呈三角形摆列的圆型或
圆三角形电炉。
美国TVA和农业化学公司（AmercanAgriculturalChemical
Co.）曾建筑过展转电炉。
美国阿尔勃赖特和威尔逊公司（AlbrightandWilsen
Co.）曾建筑过电极呈六角形摆列的六电极电炉。
这两种种类的磷炉都没有
获取发展。
最近几年来新建的大型磷炉，大多为电极呈三角形摆列的六电极电炉。
大型磷炉的构造见图
电炉外壳为钢板焊制，炉底及反响区的炉壁用碳砖砌筑，上部炉壁用
耐砖或耐热混凝土筑成，炉顶采纳耐热混凝土筑成，其上覆盖一层抗磁不锈
钢或一般钢板加隔磁举措的顶板。
整个炉体应保持优秀的气密性，以防炉气
外逸。
电炉使用的电极往常有预烧结电极和自动烧结电极（Soderbergelectrode）两类。
中小型电炉使用的石墨电极、碳质电极，以及部分大型电
炉上使用的半石墨化电极均属于预烧结电极。
这种电极都是在电极生产厂中加工制得，以成品售给制磷厂使用。
自动烧结电极系将电极糊充添于电极壳内，借电极自己的热传导、电流经过单机产生的电阻热、以及炉内高温区的
辐射给热等要素，使电极糊自动焙烧碳化而成。
这两类电极的性能见表2当前，中国常用的石墨电极最大直径为500mm，国际上的大型磷炉使用
的预烧结电极最大直径为1400mm，最大的自动烧结电极直径为1500～1700mm。
预烧结电极的长处是机械强度高、比电阻低、构造简单、操作方便。
自动烧结电极与预烧结电极于预烧结电极对比，电极耗费资用较低，可是结
构复杂，电极把持器与导电颚板须伸入炉内，控制要求严格，因为预烧结电
极直径增大后最大同意电流密度反而减小，在电极接头处的电流密度遇到限
制，而且还遇到制造设备的能力限制，所以在大型制磷电炉中越来越多地使
用自动烧结电极。
表2各样电极的性能（25℃）
项目
单位
石墨电极
碳质电极
自动燃结电极
聚积密度
㎏/M3
～
1700
～
1650
1450
1500
1480
密度
㎏/M3
～
2240
～
2050
1900
2200
1900
孔隙率
%
28～30
20～22
23
灰分含量
%￥
～
4～8
-
电阻系数
·㎝
～
～
～
抗压强度
㎏f/㎝2
～
350
～
450
～
300
200
200
260
抗拉强度㎏f/㎝
抗弯强度㎏f/㎝
2
2
150～28065～200-
50～10030～80-
电炉炉体是炉料进行加热、熔融和复原反响的地方。
对炉衬的要求是在高温条件下对熔融炉料的耐热抗腐化性，优秀的导电和必定的热容量。
为了防止炉衬的腐化，炉衬内壁温度低于炉料熔融的温度，所以要求炉体外壁有必定的散热冷却功能。
中小型磷炉往常采纳炉壁自然散热，而大型磷炉都是采纳外壁淋水冷却。
不一样的冷却方式，其构造和材质也不同样。
炉衬与高温熔料接触的部位都是用在高温下拥有优秀机械强度的炭砖砌筑。
电炉炉盖上有电极孔、出气口料管和事故办理孔等多处开孔；在正常生产时，炉盖内表面温度为300～500℃，但在烘炉及生产不正常时，温度可能高
达1200℃，故要求炉盖构造稳固，当遇到高温冲击时不变形、不塌陷。
有因生产中有少许偏磷酸或偏磷酸盐会粘附在炉盖上，所以炉盖料材要求有必定的耐腐化能。
为了减少炉盖刚壳的磁涡流损失，炉盖刚壳应采纳抗磁不锈刚或采纳隔磁构造。
（四）除尘装置
炉气中常含有粉尘50～150mm/m3，所以在进入冷凝系统从前一定净化除尘。
煤气除尘，在中小型磷炉装置中曾采纳过箱式除尘器，后因劳动条件差、净化效率低而被裁减；大型装置往常采纳电除尘器。
各厂所有的电除尘器形式不一样，但其基本要求是同样的：
一定有较高的除尘效率和优秀的保温性能，以保证炉气中的磷蒸气不被冷凝下来；同时高压进线与电极振打装置要有优秀的密封性。
电除尘器的外壳往常为刚制，积淀下来及为管壮、板壮或长圆管状，电晕极可用软铁棒、不锈刚丝等资料。
除尘器的操作电压为40～70kV。
电除尘装置的构造简图以以下图，该电除尘器采纳的是长圆筒管形成积淀，用热气夹套保温，电除尘灰以泥浆状排出。
当前该装置还不是很成熟，中国黄磷生产厂家没有使用该装置。
（五）冷凝系统
净化后的炉气，在冷凝系统用直接喷淋方式将磷蒸气冷却凝成液态磷后回收。
这在中小型装置中，往常采纳三座空塔，其前方的两塔用热水喷淋，第三塔用冷水喷淋，冷凝的磷在集磷槽中收得；而在大型装置中，则采纳二
座冷凝塔，其第一塔为“热冷凝塔”，喷淋60℃的热水，第二塔为“冷冷凝塔”，喷淋约20℃的冷却水，在低于磷的凝结点温度下操作，以减少尾气带走的磷损失。
冷凝系统收得的粗磷中含有少许泥磷的混淆物。
经过沉降分别或过滤即
可将泥凝与产品黄磷分别，产品直接输入贮槽中储存。
第二节制磷工厂的《三废》办理
电炉投制磷生产的主要副产品有炉渣、磷铁、电除尘灰、尾气和泥磷等。
电炉制磷的副产物拥有品种多、数目大的特色。
合理地利用副产物，对降低生产成本、除去污染、保护环境均有重要的意义。
一、炉渣
制磷过程中每一吨黄磷产生8至10吨渣，炉渣的成份随磷矿、硅石和焦
煤（或无烟煤）的构成成而变化，此中P2O5的含量还与电炉设计及生产
操作指标相关。
一般化学成分（%）以下：
CaO
SiO2
Ai2O3
Fe2O3
P2O5
F
47－53
40－43
2－8
1-3
炉渣经水淬后为灰白色细颗粒（因杂质含量和冷却条件不一样,颜色有深
浅不一样）,粒度为.岩相剖析结果,其矿石物组分主要为β-C2ST和C5A3,并含有许多的玻璃体.松懈状的炉渣容重为相对密度为左右.
当前中国的水淬渣主要磷渣硅酸水泥,水泥活性混淆资料,其掺加量约
为30%左右,此中P2O5仍是水泥的有害成分,当前中国开阳正在动工建设一套120万吨/年的磷渣水泥生产线.
黄磷渣还有以下几种用途
1、生产矿渣棉
在加压条件下，用气流发射熔融的炉渣而成。
这是一种优秀的绝缘资料。
2、生产磷渣砖
黄磷渣能够加工成轻质砖、瓷砖、釉面砖等多种建筑资料。
3、作为酸性土壤的中和剂
水淬渣今世替石灰施于土壤中，其成效与石灰粉相当，且炉渣中还含有少许
的P2O5，有必定的肥效作用。
二、磷铁
磷矿石中的Fe2O3在电炉中被复原成铁，与炉气中的黄磷反响生成磷铁，
往常磷矿石中含有Fe2O31%，则每吨黄磷副产80－100Kg的磷铁。
磷铁含Fe
约70%，含P22%－26%，以及微量的Mn、V、Si等元素。
磷铁是一种无害物质，即便堆置以不会污染环境；在冶金工业上用作特
种钢的冶炼的作税氧剂使用。
将磷铁破裂、磨细到100目，加纯碱混淆均匀，于850～900℃下焙烧。
将
焙烧物用水浸取，经过滤、蒸发、结晶，可制得Na3PO4*12H2O结晶体，其反响以下：
2FeP+3Na2CO3+4O2＝2Na3PO4+Fe2O3+3CO2
4Fe2P+6Na2CO3+11O2＝4Na3PO4+4Fe2O3+6CO2
磷酸三钠能够进一步加工成三聚磷酸钠或六偏磷酸钠等工业磷酸盐产品。
三、电除尘灰
电炉制磷生产中，采纳电除尘器净化炉气，每t黄磷能够副产电除尘灰
100～150Kg。
电除尘灰的一般化学成分见下表3
表3
化学组分%
PO
5
CaO
SiO
2
FeO
3
Ai
O
3
F
KO
NaO
C
MgO
2
2
2
2
2
～
～
～
～
～
～
10～
～
～
电除尘灰中含有较高的P2O5和K2O。
美国曾做过农田施肥试验，证明此中
的P2O5和K2O在等量施肥的条件下，拥有同一磷钾肥相等的肥效，所以，能够以为电除尘灰是一种优秀的磷钾复合肥料。
一些
四、尾气
每吨黄磷副产黄磷尾气2500NM3左右，尾气的成分如成分表4：
表4
COHCHCO2O2N2P4FSPH3As
24
80～904～8～4～2～～4～～
10
黄磷尾气的主权成分是一分是一氧碳,热值约为M3（标）,可在原料
五、泥磷
（一）泥磷的形成和性质
含磷炉气进入收磷系统后，磷被拥有强吸附能力的二氧化硅和碳的微粒
所包裹，这些微粒主要来自炉气中的粉尘，以及SiF4的水解产物。
它们拥有很强的分别性，当与水接触后便形成乳胶体。
据剖析，泥磷中含磷5%－40%），含水分10%－80%。
用显微镜察看时发此刻一些固体杂质与元素磷粘附一同
的球状颗粒之间有分别的杂质隔绝；有些小球便成群在地聚结在一同，但因为外界杂质电荷的影响以及
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