[發(fā)明專利]一種采用多電極制磷電爐制備黃磷的方法

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201110449032.6
• 申請(qǐng)日: 2011-12-29
• 公開（公告）號(hào): CN102530897A
• 公開（公告）日: 2012-07-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張大超;束榮桂;朱建新;王慶田;李輝;朱德益;董冰巖
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 江西理工大學(xué);中輕依蘭（集團(tuán)）有限公司;云南鵬隆安環(huán)保科技有限公司
• 主分類號(hào): C01B25/027
• 分類號(hào): C01B25/027
• 代理公司: 中國(guó)有色金屬工業(yè)專利中心 11028
• 代理人: 李迎春;李子健

技術(shù)領(lǐng)域

一種采用多電極制磷電爐制備黃磷的方法，涉用一種采用磷礦石制備黃磷，特別是采用多電極制磷電爐制備黃磷的方法。

技術(shù)背景

目前，國(guó)內(nèi)外黃磷生產(chǎn)均用電爐法生產(chǎn)。電爐法生產(chǎn)黃磷即將磷礦石、硅石、碳質(zhì)還原劑混合料加入密閉的三相電爐中，在1300～1500℃高溫下熔融，進(jìn)行化學(xué)還原反應(yīng)，生成元素磷（P₄）、一氧化碳（CO）等氣態(tài)物并挾帶粉塵逸出，稱磷爐氣。含磷爐氣經(jīng)除塵、冷凝洗滌、精制分離得到成品磷。同時(shí)，副產(chǎn)磷鐵和爐渣。

電爐法生產(chǎn)黃磷的主要工藝流程都基本相同。但由于電爐容量（規(guī)模）大小、爐型各有不同，在設(shè)備配置、一般工藝流程上有所差異。其中磷爐氣冷凝洗滌前的除塵工藝差異為最根本區(qū)別。

（1）大型自焙電極制磷電爐

????大型自焙制磷電爐主要為德國(guó)、前蘇聯(lián)、美國(guó)等技術(shù)。由于其具有磷爐變壓器容量大（一般50000kVA-90000kVA）、產(chǎn)量大（一般30000t/a及以上）所以稱其為大型制磷電爐。其采用自焙電極。入爐原料制備非常嚴(yán)格，采用熱處理如燒結(jié)法、球團(tuán)法預(yù)處理后入爐，不直接使用塊礦入爐。爐氣溫度一般高于350℃，采用電除塵工藝，爐氣直接進(jìn)入靜電除塵器除塵。除塵凈化后的磷氣進(jìn)入冷凝塔得到粗磷，再經(jīng)過(guò)濾精制得到產(chǎn)品黃磷。

（2）多電極制磷電爐

多電極制磷電爐為中國(guó)自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)技術(shù)。由于其磷爐變壓器容量及產(chǎn)量均比大型自焙電極磷爐小較多，一般為28000?kVA以下、產(chǎn)量一般7000-10000t/a，俗稱小磷爐。電爐電極采用成型石墨電極，多電極布置形式，一般為三相6根、三相7根????????????????????????????????????????????????石墨電極。與大型自焙電極制磷電爐不同，多電極制磷電爐入爐原料不需燒結(jié)料或球團(tuán)料，采用烘干預(yù)處理，塊礦入爐。爐氣溫度一般在150℃左右（導(dǎo)氣管），最低在80℃左右（導(dǎo)氣管）。爐氣凈化沒(méi)有采用靜電除塵器除塵工藝技術(shù)。爐氣出爐后直接進(jìn)入冷凝塔，經(jīng)冷凝塔水噴淋洗滌、冷卻，黃磷凝聚成液滴，與絕大部分粉塵一起進(jìn)入受磷槽中，得到粗磷。粗磷在精制鍋中用蒸汽加熱，漂洗精制、澄清后，得產(chǎn)品黃磷，同時(shí)得到含有磷20%左右的泥磷。

????從以上可以看出，按對(duì)磷爐氣凈化的不同處理工藝，磷爐氣凈化可分為濕法除塵工藝和干法除塵工藝。

???（3）磷爐氣性質(zhì)

????電爐法制磷產(chǎn)生的磷爐氣為混合氣體，主要由磷蒸汽、CO、粉塵等組成。在該混合氣體中，磷蒸汽的露點(diǎn)為180.7℃。磷蒸汽為該工藝產(chǎn)品黃磷的氣態(tài)相物，是收集的對(duì)象。所以必須對(duì)磷爐氣進(jìn)行除塵。

制磷電爐爐氣中的粉塵，一部分是原料中夾帶粉塵和爐料在電爐內(nèi)受熱炸裂產(chǎn)生，另一部分是爐料中揮發(fā)分遇高溫?fù)]發(fā)逸出和化學(xué)反應(yīng)生成揮發(fā)性化合物，溫度降低后又冷凝下來(lái)。前者產(chǎn)生的粉塵顆粒較大，超過(guò)10，后者分散度很高，一般小于10。磷爐氣中含塵量一般在50-150g/m³。粉塵的化學(xué)成分主要為P₂O₅（即磷酸鹽）、SiO₂、堿金屬及焦粉（以炭黑的形式存在）等。

多電極制磷電爐爐氣最初采用箱式除塵器，但由于設(shè)備龐大、除塵效率低，且黃磷在除塵器內(nèi)凝結(jié)嚴(yán)重等系列問(wèn)題無(wú)法得到推廣應(yīng)用。后曾研究過(guò)應(yīng)用靜電除塵器，但也因?yàn)槌龎m器內(nèi)黃磷凝結(jié)嚴(yán)重、排灰操作條件很差等原因，也無(wú)法得到推廣應(yīng)用。所以目前均采用直接進(jìn)入冷凝塔噴淋洗滌的濕法除塵工藝。?

???（4）多電極制磷電爐爐氣濕法除塵、收磷與精制的不足

????①目前多電極制磷電爐爐氣濕法除塵、收磷與精制工藝工藝流程長(zhǎng)且復(fù)雜，需經(jīng)洗氣、收磷、精制、磷泥回收處理等工序，排污環(huán)節(jié)多、勞動(dòng)強(qiáng)度大。

???②廢水產(chǎn)生量大，濕法除塵工藝生產(chǎn)每噸黃磷產(chǎn)生20～40m³的含磷污水，廢水處理成本高。采用干法電除塵后，噸黃磷污水的產(chǎn)生量可減少90%以上。

???③泥磷產(chǎn)生量大。每生產(chǎn)一噸黃磷泥磷產(chǎn)生30%的泥磷，泥磷中含磷20%左右。降低了一次收磷率，也增加了泥磷的處理成本。

???④磷爐尾氣雜質(zhì)高，不易回收利用。

所以，很有必要針對(duì)我國(guó)普遍使用的多電極制磷電爐爐氣性質(zhì)，研究開發(fā)先進(jìn)高效的磷爐氣干法除塵及后續(xù)收磷、精制工藝技術(shù)，替代當(dāng)前磷爐氣濕法除塵工藝，這對(duì)提高我國(guó)黃磷工業(yè)的清潔生產(chǎn)、節(jié)能減排技術(shù)水平具有重要實(shí)際意義，也具有重大的推廣使用價(jià)值。

????（5）目前靜電除塵工藝技術(shù)在多電極制磷電爐爐氣凈化應(yīng)用中的限制