黃磷生產(chǎn)常識.doc

四川金光化工股份有限公司 黃磷生產(chǎn)常識 內(nèi) 部 資 料黃磷生產(chǎn)常識二OO九年七月目 錄一、黃磷生產(chǎn)基礎(chǔ)知識1-1、什么是黃磷？有些什么性質(zhì)？（5）1-2、什么是赤磷？與黃磷有何不同? （6）1-3、什么是黑磷？有些什么性質(zhì)? （6）1-4、生產(chǎn)黃磷的基本原料是什么? （6）1-5、磷礦石中有哪些雜質(zhì)?磷礦石品位對黃磷生產(chǎn)有何影響?（7）1-6、磷礦石中二氧化硅對黃磷生產(chǎn)有何影響?（8）1-7、磷礦石中的三氧化二鐵對黃磷生產(chǎn)有何影響? （8）1-8、磷礦石中的碳酸鹽對黃磷生產(chǎn)有何害處? （9）1-9、磷礦石中的三氧化二鋁對黃磷生產(chǎn)有何影響? （9）1-10、磷礦石中氧化鎂對黃磷生產(chǎn)有何影響? （9）1-11、生產(chǎn)黃磷對爐料粒度有何要求? （9）1-12、焦炭粒度對黃磷生產(chǎn)有何影響? （10）1-13、焦炭用量對黃磷生產(chǎn)有何影響? （10）1-14、焦炭加入量怎樣計算? （11）1-15、硅石加入量怎樣計算？（11）1-16、配料的意義是什么?必須注意哪些問題? （12）1-17、黃磷爐渣由哪些成份組成? （12）1-18、什么叫酸性渣?什么叫堿性渣?黃磷爐渣屬于什么性質(zhì)渣? （12）1-19、什么叫爐渣酸度?為什么爐渣酸度要控制在0.8左右? （12）1-20、黃磷爐渣和高爐爐渣有什么不同?黃磷妒渣有何使用價值? （13）1-21、為什么爐渣的含磷量不能控制得太低? （13）1-22、磷鐵的特性是什么?有何使用價值? （14）1-23什么是壓強?什么是表壓?什么是真空度和絕壓（14）1-24、電極水封有何作用?它的結(jié)構(gòu)特點是什么? （15）1-25、電極水封最容易腐獨是哪個部位?怎樣改進? （15）1-26、銅瓦的作用是什么?幾何尺寸如何確定? （15）二、電氣設(shè)備和儀表2-1、什么叫電流? （16）2-2、什么叫電壓? （16）2-3、什么叫電功率?什么叫功率因數(shù)? （16）2-4、什么叫變壓器的額定溫升? （16）2-5、黃磷電爐變壓器的運行維護應注意哪些事項? （16）2-6、黃磷電爐變壓器常用強油循環(huán)裝置的特點是什么?操作程序是什么? （17）2-7、為什么應盡量減少變壓器跳閘次數(shù)? （18）2-8、為什么要盡量避免兩相通電? （18）2-9、兩臺電爐變壓器并聯(lián)運行的條件是什么? （18）2-10、什么叫短網(wǎng)?在配置上有什么特點? （18）2-11、短網(wǎng)一般多大電流密度合適? （19）2-12、什么叫二次配電設(shè)備和二次回路?如何分類? （19）2-13、什么叫高壓隔離開關(guān)?有何作用?有什么要求? （20）2-14、什么是油開關(guān)?運行時有哪些要求? （20）2-15、怎樣操作隔離開關(guān)和油開關(guān)? （20）2-16、什么叫電壓互感器?有什么特點? （20）2-17、什么叫電流互感器?有什么特點? （20）2-18、儀表表面上各種符號代表什么? （21）2-19、什么叫交流電壓表?怎樣由表讀數(shù)推算一次電壓值? （21）2-20、什么叫交流電流表?代表符號是什么? （21）2-21、什么叫功率表?代表符號是什么? （22）2-22、什么叫三相三線交流電度表? （22）2-23、什么叫功率因數(shù)表? （22）2-24、電度表怎樣讀數(shù)? （22）三、黃磷電爐的砌筑和操作管理3-1、上電極和放電極的操作注意事項是什么? （24）3-2、電爐操作時怎樣避免觸電事故? （24）3-3、為什么要烘妒?怎樣烘爐? .（24）3-4、烘爐分幾個階段?如何進行? （25）3-5、出渣前應做好哪些準備工作? （26）3-6、為什么爐渣流到潮濕地面上要發(fā)生爆炸? （27）3-7、出渣和堵渣口時應怎樣操作? （27）3-8、電極水封接地怎樣處理?如何防止? （27）3-9、出渣困難主要是什么原因?如何防止? （27）3-10、如何停爐?停爐前后應作好哪些工作? （27）3-11、黃磷電爐為什么要在正壓下操作? （28）3-12、什么叫短路?電爐在運行中如何避免短路? （28）3-13、電極位置偏移不對稱對電爐生產(chǎn)有何影響?怎樣消除? （28）3-14、為什么出渣時爐內(nèi)要保持一定量的磷鐵? （29）3-15、電極上抬是何原因?知何排除? （29）3-16、電極位置升降不正常一般是什么原因?怎樣處理? （29）3-17、為什么渣口會自動流渣?怎樣處理? （30）3-18、為什么電爐在運行中有時出視一相無電流?怎樣處理? （30）3-20、為什么銅瓦與電極接觸處會發(fā)生冒火現(xiàn)象?如何處理? （31）3-21、為什么堵渣口有時會“打炮”?如何防止? （31）3-22、為什么有時出渣困難，如何防止? （31）3-23、爐底燒穿有什么征兆?如何處理? （31）3-24、爐墻燒穿時怎樣處理?如何防止? （32）3-25、烘爐時爐底開裂是什么原因?如何防止? （32）3-26、爐蓋水封座冷卻水漏入爐內(nèi)有什么征兆?如何處理?怎樣防止? （32）3-27、電極出現(xiàn)歪斜怎樣處理?如何防止? （33）3-28、電極水封罩漏氣怎樣處理?如何防止? （33）3-29、電爐在運行中電極折斷是什么原因?如何處理?怎樣預防? （33）3-30、銅瓦接線頭發(fā)紅是何原因?怎樣處理? （34）3-31、總水封壓力劇烈升高是什么原因?怎樣處理?如何預防? （34）3-32、爐底為什么發(fā)紅? （34）3-33、電爐在運行中磷鐵突然減少是什么原因? （35）3-34、爐渣為什么會經(jīng)常發(fā)生變化?正常爐渣應該是什么顏色? （35）3-35爐渣含磷童高怎么處理?如何控制? （35）四、分析檢驗4-1、怎樣分析磷礦石? （36）4-2、怎樣分析焦炭? （41）4-3、怎樣分析硅石? （41）4-4、怎樣分析磷泥? （42）4-5、怎樣分析含磷廢水? （44）4-6、怎樣分析電爐尾氣? （45）4-7、怎樣分析黃磷爐渣? （47）4-8、怎樣分析磷鐵? （49）4-9、工業(yè)黃磷國家標準的具體內(nèi)容是什么? （50）五、安全生產(chǎn)和環(huán)境保護5-1、黃磷生產(chǎn)有些什么特點?為什么必須了解掌握這些特點? （56）5-2、為什么置抉用蒸汽要控制在100250之間? （56）5-3、電爐崗位安全制的要點是什么? （56）5-4、出渣崗位安全制的要點是什么? （57）5-5、精制崗位安全制的要點是什么? （57）5-6、為什么不能用手直接拿黃磷?為什么要整齊穿戴好勞動保護用品? （57）5-7、為什么黃磷車間要堅持禁煙和飯前洗手、刷牙和漱口? （57）5-8、被黃磷燒傷時怎樣救護? （58）5-9、誤食黃磷后怎樣救護? （58）5-10、黃磷生產(chǎn)中主要有哪些“三廢”?怎樣處理和利用? （58）5-11、為什么含磷廢水經(jīng)過處理后可以實現(xiàn)封閉循環(huán)? （60）5-12、如何實現(xiàn)含磷廢水的封閉循環(huán)? （61）5-13、處理含磷廢水的中和劑采用石灰石有何優(yōu)點?加少量石灰起什么作用？（61）5-14、為什么要采取絮凝沉降? （62）5-15、如何減少泥磷和含磷廢水量? （62）5-16、實現(xiàn)含磷廢水封閉循環(huán)要多少技資?廢水處理成本多高? （62）一 黃磷生產(chǎn)基礎(chǔ)知識1-1、什么是黃磷？有些什么性質(zhì)？磷礦石在高溫下，被碳還原生成元素磷。磷有三種同素異形體：黃磷（又稱白磷），赤磷（又稱紅磷），黑磷（又稱紫磷）。純黃磷為白色蠟狀，具有光澤的固體，在光和熱的作用下很快轉(zhuǎn)變?yōu)辄S色，故常稱為黃磷。 純黃磷無嗅，但由于與空氣中的氧反應生成臭氧和磷的氧化物，故常有蒜臭味。 黃磷有兩種晶體結(jié)構(gòu)，在室溫下為立方體，在常壓低于-77時轉(zhuǎn)變?yōu)榱襟w。液態(tài)或氣態(tài)磷在800以下的分子為P4，分子量為123.90，高于800分解為P2，在1100開始分解為P。黃磷的熔點為44.1，沸點為280，燃點35 。固態(tài)黃磷的比重為1.82，黃磷熔化時，在1個大氣壓下體積膨脹率為3.25 %，黃磷蒸氣壓見表11。表11 黃磷蒸汽壓攝氏度205080100200281帕【斯卡】pd7.6371854823.51041.0105 黃磷性質(zhì)活潑，除碳、硼、硅以外，大部份元素均能與它直接化合；與鹵素、氧能直接反應而生成相應的鹵化物和氧化物，并放出大量熱。與某幾種金屬相作用會形成磷化物，用硝酸處理時生成正磷酸。黃磷在高溫高壓下，與水反應生成含氧酸、磷化氫和氫；黃磷與氫氧化鈉等堿類作用生成磷化氫(膦)及次磷酸鈉。黃磷在低溫下，當氧過量時，其氧化產(chǎn)物為四氧化物和五氧化物，而在氧量不足時，則為三氧化物和五氧化物的混合物。黃磷難溶于水，微溶于醇，易溶于磷的鹵族化合物，最易溶于二硫化碳、苯、醚、氯仿和甲苯中。黃磷在二硫化碳、四氯化碳、有機溶劑中的溶解度分別見表12、13,14。表1-2 黃磷在二硫化碳中的溶解度攝氏度-10-7.5-5-3.5-3.2-2.50510溶解度（重量）31.4035.8541.9566.1471.7275.0081.2786.3089.80表1-3 黃磷在四硫化碳中的溶解度攝氏度0253340424548515259729194100溶解度%（重量）0.641.251.561.791.851.922.042.142.232.503.083.944.044.35表1-4 黃磷在有機溶劑中的溶解度溶劑攝氏度溶解度%（重量）溶劑攝氏度溶解度%（重量）苯203.10二乙醚201.02乙醇200.312甘油150.25黃磷有劇毒，人致死量為0.1克，黃磷蒸氣在空氣中最大允許濃度為0.00003毫克/升。常溫見光時會在真空中升華，在暗處露于空氣中能發(fā)磷光，并冒出白煙。在空氣中35自燃，在濕空氣中約30即著火。因此，黃磷在貯存與運輸中必須放在水中，與空氣隔絕。 黃磷在常壓隔絕空氣的情況下，加熱到200便開始轉(zhuǎn)變?yōu)槌嗔住?-2、什么是赤磷？與黃磷有何不同? 赤磷是黃磷的同素異形體，由黃磷轉(zhuǎn)化而來，外觀呈暗紅色粉末，故稱赤磷(又叫紅磷)。分子量為123.90，與黃磷相同。 赤磷與黃磷不同之處是： 赤磷的性質(zhì)介于黃、黑磷之間。 赤磷不溶于水、二硫化碳、乙醚，略溶于無水乙醇，能溶于三溴化磷和氫氧化鈉。 赤磷比黃磷穩(wěn)定。在空氣中不自燃，加熱至200著火燃燒生成五氧化二磷。但在氯的氣氛中加熱會燃燒，遇KCl03 , KMn04、過氧化物及其它氧化劑時會引起爆炸。 SI導出單位V壓力下，赤磷無毒，在暗處無磷光。 赤磷的固體比重為2.34，熔點為590 ，4.3MPa，沸點為280，著火點為200。1-3、什么是黑磷？有些什么性質(zhì)?黑磷是黃磷在1200MPa氣壓下，加熱到200生成，也是黃磷的同素異形體，外觀黑色，故稱黑磷(又叫紫磷)。黑磷呈斜方體，結(jié)構(gòu)與石墨類似。密度(SI導出單位)為2.692.70g/cm3，在常壓下電導為1.4歐姆。黑磷同黃、赤磷比較，化學活潑性最差，不會自燃，不溶于二硫化碳。1-4、生產(chǎn)黃磷的基本原料是什么？ 它們是磷礦石、硅石和焦炭，其中也有用無煙煤或石油焦進行生產(chǎn)。黃磷用磷礦石已有國家標準。對硅石和焦炭的要求是：硅石中SiO2大于95%，焦炭中固定碳大于80% 。但實際使用的硅石中SiO2一般大于92%、焦炭中固定碳一般在70%左右。1-5、磷礦石中有哪些雜質(zhì)?磷礦石品位對黃磷生產(chǎn)有何影響?磷礦石是生產(chǎn)黃磷的主要原料，它的質(zhì)量好壞直接影響到電爐的操作和工藝指標，即影響到黃磷產(chǎn)量、質(zhì)量、能耗、成本和經(jīng)濟效益。磷礦石的成份除含P2O5外，還含有CaO、CO2、SiO3、Al2O3、Fe2O3、MgO、 CaF2等。磷礦石品位愈高愈好，但也不是絕對的。舉例：有兩種磷礦石和一種硅石，其成分如下P2O5% SiO2 % Ca0%甲礦 37. 0 3. 0 30.0乙礦 29. 7 22. 5 38.1硅石 92. 0 酸度采用0.8，配料計算時不考慮焦炭灰份。若以100公斤實物磷礦石為基準進行配料計算，則甲礦須加入硅石：1000.30.8-0.03/0.92=26.l kg混合料含P2O5： 37/100+26.1=29.3 % 乙礦須加入硅石： 1000.3810.822.5/0.92=8.7 kg 混合料含P2O5： 29.7/100+8.7=27.3% 根據(jù)以上計算，甲礦的品位雖然比乙礦高7.3%，但乙礦含SiO2大大高于甲礦SiO2的含量，須加入硅石量又低于甲礦，所以經(jīng)過配料后的入爐混合料中的P2O5%不同。 一般說來，磷礦石品位低，相應地雜質(zhì)含量就增高，生成的爐渣、磷鐵及磷泥也增多了，于是帶走的磷也隨之加大，從而造成磷收率下降。據(jù)粗略估算，磷礦石品位每降低1%，磷收率下降約0.5%左右。 入爐混合料的品位是一項重要指標。根據(jù)生產(chǎn)實踐，混合料含P2O5每降低1%，每噸黃磷電耗要相應增加300350度。其主要原因是因為磷礦石品位低，爐渣量高，隨爐渣帶走的熱量也必然增多。根據(jù)熱量衡算，每噸爐渣帶走熱量為1.88109焦耳( SI導出單位)。 為了合理用礦，使黃磷生產(chǎn)效益好，化工部于1986年發(fā)布了黃磷用磷礦的中華人民共和國專業(yè)標準，具體內(nèi)容見表15。中華人民共和國專業(yè)標準 ZBD5100286黃 磷 用 磷 礦本標準適用于電爐法冶煉黃磷用磷礦石1、 技術(shù)指標表15 磷礦應符合下列要求：指標名稱指 標P2O5含量（%）32.030.028.0SiO2含量（%）7.010.015.0Fe2O3含量（%）1.21.62.0CO2含量（%） 4.05.06.0粒度（毫米）5-505注：各項指標含量均以干基計算。 用戶如對礦石粒度有特殊要求，可由供需雙方商定。 粒度小于5mm的礦石，應團塊后入爐。2 檢驗方法 本標準各項指標的檢驗方法按照“磷精礦和磷礦石統(tǒng)一分析方法”國家標準(GB1870-80至GB1881-80)的有關(guān)規(guī)定執(zhí)行。3 驗收規(guī)則3. 1 磷礦應由生產(chǎn)礦的質(zhì)量檢驗部門進行檢驗，生產(chǎn)礦應保證所供應之磷礦各項質(zhì)量指標都符合本標準要求。如不符合本標準要求，為不合格品。3.2 使用單位可按照本標準規(guī)定，對礦山供應的磷礦質(zhì)量進行檢驗，如達不到本標準的質(zhì)量要求，可在到貨后十五天內(nèi)提出異議。4 仲裁 當供需雙方對本產(chǎn)品的質(zhì)量發(fā)生異議而需仲裁時，由化學礦標準化技術(shù)歸口單位化學工業(yè)部化工礦山設(shè)計研究院進行仲裁分析。內(nèi)容包括：生產(chǎn)礦名稱、產(chǎn)品名稱、產(chǎn)品種類，質(zhì)量指標、產(chǎn)品凈重、車號、船號和批號、發(fā)貨日期以及標準編號。5 包裝、標志、貯存和運輸5.1 本產(chǎn)品用火車、汽車和船只散裝運輸5.2 每批磷礦石都應附有產(chǎn)品質(zhì)量說明書，說明書的內(nèi)容包括：生產(chǎn)礦名稱、產(chǎn)品名稱、產(chǎn)品種類，質(zhì)量指標、產(chǎn)品凈重、車號、船號和批號、發(fā)貨日期以及標準編號。1-6、磷礦石中二氧化硅對黃磷生產(chǎn)有何影響? 二氧化硅是黃磷生產(chǎn)過程中不可缺少的助熔劑。黃磷電爐屬有渣法的冶煉設(shè)備，無論是外加的二氧化硅還是磷礦本身帶入的二氧化硅，對電爐內(nèi)的反應過程和爐渣流動性都影響極大，因此，控制二氧化硅在爐料中的量在工藝上十分重要。 有的磷礦石含的二氧化硅多，甚至在配料中不需另加入硅石即可進行生產(chǎn)，這對開發(fā)利用二氧化硅含量高的低品位磷礦石十分重要，此種類型磷礦石對生產(chǎn)黃磷效益好。但是磷礦石中二氧化硅含量過高，內(nèi)在酸度達到1-1.06，這種情況爐渣流動性差，還原反應溫度升高，爐渣和磷鐵形成共熔體夾帶大量磷鐵，當爐渣水淬時易產(chǎn)生爆炸。為了控制酸度需要添加碳酸鈣，結(jié)果降低了爐料的P2O5%含量，使爐渣增多，從而增加了電能的消耗和磷的損失，并影響電爐的穩(wěn)定運行。因此，SiO2%過高的磷礦石同樣不易生產(chǎn)黃磷。1-7、磷礦石中的三氧化二鐵對黃磷生產(chǎn)有何影響? 磷礦石中的三氧化二鐵帶入電爐，對黃磷生產(chǎn)十分有害。這是因為在制磷過程中，三氧化二鐵比五氧化二磷的還原溫度低得多，促使并形成爐料在相當?shù)偷臏囟认氯廴?，三氧化二鐵首先被碳還原成為元素鐵，熔融的元素鐵在流向爐底的過程中，與上升的氣態(tài)元素磷接觸生成磷化鐵，因而改變了熔料的電阻，使電極位置上移。同時爐氣帶出的粉塵量也增加，影響磷的質(zhì)量和磷的收率。另外，由于三氧化二鐵的存在，對電爐的熱能利用有很大的影響。這是因為三氧化二鐵還原所需要的能量大于磷與鐵化合形成磷鐵時釋放的能量，導致電能的無益損失。當三氧化二鐵為3.3%的磷礦投入電爐進行生產(chǎn)時，大約生成磷鐵的消耗的電能要占輸入電能的百分之一，被磷鐵以顯熱形式帶走，大約爐料中總含磷量的6.5%進入磷鐵損失掉，所以采用含有過多鐵的氧化物的磷礦作原料，會影響黃磷的正常生產(chǎn)。1-8、磷礦石中的碳酸鹽對黃磷生產(chǎn)有何害處?磷礦石中的碳酸鹽首先在電爐高溫區(qū)上部被分解：MgCO3MgO+CO2 -Q(11)CaCO3CaO+ CO2-Q(12)上式反應為吸熱反應，大量碳酸鹽的存在會導致爐內(nèi)溫度下降。同時，碳酸鹽分解后放出的CO2與反應區(qū)升華出的磷蒸汽作用生成磷的低價氧化物，如P3O4，P2O3等帶來磷的損失，降低了磷的回收率。碳酸鹽的分解和CO2的還原，還要消耗能量。磷礦石中CO2含量增加1%，如果全部還原成CO，原每噸黃磷將增加電耗200度，多耗焦炭29Kg(SI基本單位)。根據(jù)實踐表明，含碳酸鹽的磷礦遇高溫后，粒徑也會在爐內(nèi)發(fā)生變化，當爐料依次流入熔池區(qū)時，溫度會逐漸升高，磷礦炸裂使粉末增多，粉末增加率可高達1221% ，對電爐運行及精制后處理帶來困難。因為粉末的增多，電流極易發(fā)生波動，爐氣壓力增加，塌料頻繁，操作電流不易控制，三相功率無法保持平衡，嚴重時會折斷電極。在700900溫度條件下CO2與電極產(chǎn)生化學反應會增加電極消耗。所以，磷礦石中碳酸鹽含量高對黃磷生產(chǎn)是非常有害的。1-9、磷礦石中的三氧化二鋁對黃磷生產(chǎn)有何影響? 爐料中的三氧化二鋁進入爐渣后與氧化鈣、二氧化硅作用生成新的化合物，成為CaOAl2O3SiO2，三元系統(tǒng)的熔融物排出。從CaOAl2O3-SiO2系統(tǒng)平衡圖可知，Al2O3含量增加到11%，就會使CaOA12O3SiO2系統(tǒng)的熔融溫度降低，因而磷礦石的熔點隨礦石中的三氧化二鋁和三氧化二鐵含量的增高而降低。三氧化二鋁含量太高，電極位置易于上抬，爐氣溫度高，爐渣發(fā)粘，爐氣含塵量增加，泥磷多，磷的收率會下降。1-10、磷礦石中氧化鎂對黃磷生產(chǎn)有何影響? 氧化鎂含量高的磷礦石對黃磷電爐正常運行有一定的影響。由于氧化鎂在融熔區(qū)迅速還原，而生成鎂蒸汽，還原過程即放出熱量，鎂蒸汽從熔融區(qū)大量隨爐氣逸出，其中一部份又與一氧化碳迅即反應，生成氧化鎂： Mg + CO MgO+C+489.8kj/kg ( SI導出單位)(1-3) 上述反應都放出大量的熱。由于這些熱量產(chǎn)生在生料上部，使爐氣溫度升高，嚴重的使導氣管發(fā)紅。至使電爐不能正常運行，同時氧化鎂的還原作用會降低電能效率，并增加焦炭消耗。氧化鎂還原產(chǎn)物的燃燒，妨礙了電爐的正常操作，甚至毀壞爐襯，危及爐子壽命，因此，磷礦石中的氧化鎂含量越低越好。 1-11、生產(chǎn)黃磷對爐料粒度有何要求? 生產(chǎn)黃磷對爐料除化學成份外，還應有一定粒度要求，爐料粒度的大小會直接影響電爐內(nèi)反應的正常進行。爐料粒度符合工藝要求是保證爐氣能均勻排出電爐的重要條件，而且還能獲得正常爐氣溫度和含塵量，使黃磷質(zhì)量好，泥磷少。爐料粒度過大，易堵塞料管，在爐內(nèi)生料區(qū)幾種原料易產(chǎn)生離析，其結(jié)果會出現(xiàn)局部的焦炭不足或過剩，從而影響爐內(nèi)還原反應的正常進行。爐料粒度過大，反應接觸面積減小，反應不完全，更重要的是改變了爐料電氣特性，降低了爐料比電阻，增加了爐料導電能力，電極容易上抬，爐況會迅速惡化，嚴重時會被迫停爐、爐料粒度過小，甚至呈粉末狀，爐氣則難以通過料層，會形成橋形洞穴，爐料不能均勻有序地流入融池區(qū)，影響電爐內(nèi)化學反應的正常進行。由于生料區(qū)爐料結(jié)橋后，爐氣壓力大，出渣時容易產(chǎn)生噴料事故。 生產(chǎn)實踐表明，功率大小不同的黃磷電爐，對爐料粒度也有不同的要求。例如，黃磷電爐功率在20005000KVA時，磷礦石的粒度應控制在425mm，硅石的粒度應該與磷礦石的粒度一致，焦炭的粒度應控制在315mm,所有入爐原料都不應含有3mm以下的細粉。1-12、焦炭粒度對黃磷生產(chǎn)有何影響? 大家知道，磷爐爐料的導電度是由炭素還原劑來決定的，而焦炭的比電阻與焦炭粒度有關(guān)，因而改變焦炭粒度，爐料電阻也隨之發(fā)生改變。在生產(chǎn)中總希望制得具有最大電阻爐料，這是因為在這種情況下，電極位置平穩(wěn)，爐況運行正常，焦炭與反應物(磷礦石，硅石)接觸面積大，有利于還原反應的進行。經(jīng)測定，焦炭粒度為15mm時，爐料電阻為最大，如果焦炭粒度在25mm以上，對于2000仟伏安以下的黃磷電爐，就難以正常操作，如出爐困難，爐氣溫度高，爐氣含塵量大，爐渣磷含量高等。但是焦炭粒度過于小，雖有利于電爐中還原反應的進行，但由于爐料電阻值增加過大，這種情況電極位置很低，爐底溫度高，爐底易于損壞。同時，爐料出現(xiàn)結(jié)橋，影響爐氣的透氣性，焦炭局部過量或不足，泥磷增多，并且影響電爐的還原反應。所以，過細的焦炭粒度也是不合適的?？傊固苛６葢刂茷榱椎V石粒度的二分之一左右，即315m示為宜。1-13、焦炭用量對黃磷生產(chǎn)有何影響?焦炭用量的多少對黃磷電爐的正常運行和效率有很大影響。焦炭的用量與爐料導電性質(zhì)有關(guān)，直接影響電極位置，爐渣含磷量，磷鐵含磷量和磷礦石的還原率。表1-6為焦炭用量對磷酸鹽還原率的影響。 表1-6 焦炭用量對磷酸鹽還原率的影響焦炭加入量為理論需要的百分數(shù)9095100105110磷酸鹽的還原率，100%9193949591 從上表可以看出，磷礦石的還原率隨焦炭的用量增加而增加。但當焦炭加入量超過5%時，其還原率就不會繼續(xù)增加了，因此，焦炭用量太多也是不合適的。同時，過多的焦炭參與爐內(nèi)還原反應也是十分有害的，這是因為當配比的焦炭超過理論值過大，爐料導電能力增加，電極提高，爐內(nèi)壓力大，氣體中含塵量多，爐底溫度低，出渣發(fā)生困難。如用量不足時不僅不能滿足電爐還原反應的需要，而且必然消耗電極和爐膛炭，危及爐子壽命。因此，過多或過少的焦炭，在生產(chǎn)中都是應該盡量避免的，在配料計算中應根據(jù)電爐反應的情況采用適宜的過量系數(shù)。1-14、焦炭加入量怎樣計算?在進行配料計算之前應作好如下工作:(1) 對磷礦石、硅石、焦炭三種原料進行化學分析。(2) 建立電爐的主要化學反應式。(3) 確定焦炭理論過量系數(shù)和爐渣的酸度指標，然后按礦石中每個組份進行計算。計算步驟為：1、磷礦石中五氧化二磷的還原，需要的焦炭可按下列反應式計算：2Ca3(PO4)2+6SiO2+10C6CaSiO3+10CO+P4(14)即： 2 P2O5+10C10CO+P4(2)從方程式（2），可以視為2P2O5相當于10C。所以還原100Kg磷礦石中P2O5所需要的焦炭量：QC1= 100P2O5%(磷礦中的) 10C（分子量） C%（焦炭中）2P2O5(分子量）同樣，還原磷礦中Fe2O3所需要的焦炭可按下式計算:Fe2O3+3C2 Fe+3CO（15）在反應式（3）中，F(xiàn)e2O3分子相當于3C分子，所以還原100Kg磷礦石中的Fe2O3，所需的焦炭為：QC1= 100Fe2O3%(磷礦中的) 33C（分子量） C%（焦炭中）FeO3(分子量）還原磷礦石中的碳酸鹽分解出的CO2所需要的焦炭可按下式進行計算：CO2+C2CO（16）在反應式（4）中，CO2分子相當于一個C分子，故還原100公斤磷礦石中碳酸鹽分解出CO2所需要的焦炭量應為：QC3= 100CO2%(磷礦中的) C（分子量） C%（焦炭中）CO2(分子量）還原P2O5、Fe2O3和CO2所需要的總焦炭量為：QC1+QC2+QC3的和，假設(shè)過量3%的炭用量，故1.03（QC1+QC2+QC3）=kg如焦炭含水份高，還應計算水份在電爐中被還原所消耗的炭：H2O+CH2+CO（17）故：QC4= 焦數(shù)量H2O%(焦炭中的) C（分子量） C%（焦炭中的）H2O(分子量）所以焦炭總需要量為：QC=QC1+QC2+QC3+QC41-15、硅石加入量怎樣計算？ 根據(jù)假設(shè)，爐料的SiO4/CaO為0.8,則SiO2需應為:QSiO2 = BCaO%PSiO2%CCSiO2%（分子量） %SiO2(硅石中的）式中：B酸度指標 PSiO2%磷礦中二氧化硅的百分含量。 CaO%磷礦中氧化鈣的百分含量。 C焦炭加入量1-16、配料的意義是什么?必須注意哪些問題? 配料是黃磷生產(chǎn)的一項重要的原料準備工作。配料準確與否直接影響爐子的化學反應，電爐的操作穩(wěn)定性和爐襯的壽命，因此正確的配料是黃磷電爐正常運行的重要保證。 配料必須注意以下幾點: (1)配料先校準計量容器具。(2)各種原料的重量要按配料計算數(shù)據(jù)準確稱量。每次配料應按原料順序進行。(3)配料時應嚴格控制原料的質(zhì)量：即配料的原料，塊度大或過細都易造成塌料，增大電能消耗，給操作帶來困難。因此，塊度過大或過細的原料不能配料入爐。(4)水份過多的原料不能配料入爐。因此，要求配料既要控制塊度又要控制濕度，對于電爐的正常運行，提高電爐生產(chǎn)效率，降低電耗都十分重要。1-17、黃磷爐渣由哪些成份組成?黃磷爐渣是電爐生產(chǎn)黃磷的過程中副產(chǎn)的一種堿性渣，爐渣冷卻后隨著組成不同呈現(xiàn)出灰白色、深灰色、棕色和黑色。爐渣組成主要隨原料的組成變化，嚴格說來凡爐料通過高溫化學還原后剩余部分的液、固相的化學物質(zhì)都為黃磷爐渣的組成物，當然只有少量磷鐵殘存在渣中，多數(shù)磷鐵出爐時已被分離開。組成黃磷爐渣的堿金屬氧化物有:氧化鈣、氧化鎂、氧化鉀等；酸性氧化物有：二氧化硅、三氧化二鋁、五氧化二磷，另外還有少量的硫化鈣、碳化鈣、磷化鈣和三氧化二鐵等。1-18、什么叫酸性渣?什么叫堿性渣?黃磷爐渣屬于什么性質(zhì)渣?凡爐渣成份中二氧化硅占優(yōu)勢的渣叫酸性渣。爐渣成分中氧化鈣占優(yōu)勢的渣叫堿性渣。在制磷的化學還原反應中不希望在酸性爐渣中進行，這是因為酸性爐渣中副反應多，電耗高，對爐襯的腐蝕性大。制磷應在微堿性條件下進行反應，熔融的微堿性渣副反應少，熔點低，還原效率高，渣中五氧化二磷含量低。所以，黃磷爐渣屬于堿性渣。但是我們常常將磷渣稱之為爐渣酸度，這是一種習慣的叫法，并不是說爐渣是酸性渣，而是指這種渣的堿度比較低。在生產(chǎn)中已把爐渣酸度看成是磷爐渣的一個十分重要的性質(zhì)，以此控制電爐的正常生產(chǎn)。1-19、什么叫爐渣酸度?為什么爐渣酸度要控制在0.8左右?在生產(chǎn)實踐中，通常都用“酸度”來衡量爐內(nèi)化學還原反應正常與否的尺度，把“酸度”作為電爐黃磷生產(chǎn)工藝控制的重要指標。 所謂“酸度”，是以爐渣中的二氧化硅和氧化鈣重量比值即SiO2/Ca0(重量比)的值來表示的。 長期生產(chǎn)實踐表明，在電爐黃磷生產(chǎn)中，酸度值應控制在0.8左右。這是因為爐料在高溫下進行還原反應時，其爐料的熔點決定了爐渣的酸度值?；蛘哒f，只有當酸度為0.8左右時，才能形成低共熔混合物，即爐料的熔點最低。這可以從CaOSiO2系統(tǒng)平衡圖清楚地看出，當酸度值稍小或稍大時，熔點變化都十分明顯。在CaOSiO2系統(tǒng)平衡圖上有兩個低共熔點，其中當SiO2/CaO = 0.8時，熔點約為1470，而實際熔點因其它雜質(zhì)的存在還要降低一些。酸度過大，爐渣量，副反應多，電能消耗多，對爐襯腐蝕性大。酸度過小，熔點高，電爐效率低，副反應也多，對電爐運行極為不利。所以，在實際生產(chǎn)中酸度應作為電爐制磷工藝的重要控制指標，控制在0. 8左右，這樣作，既科學合理又利于生產(chǎn)的正常進行。1-20、黃磷爐渣和高爐爐渣有什么不同?黃磷妒渣有何使用價值?黃磷爐渣的形成過程與一般高爐渣相似，只是黃磷爐渣是在電爐的高溫過程形成的，它的組成主要是硅酸鈣以及其它金屬氧化物的熔體，在物理性質(zhì)方面與高爐爐渣也無大的區(qū)別。而作為腐蝕介質(zhì)的穩(wěn)定性，黃磷爐渣優(yōu)于高爐渣，表17為黃磷爐渣與高爐渣的化學組成。表17 磷渣和高爐渣化學成份化學成分名 稱SiO2CaOMgOFe2O3Al2O3黃磷爐渣%43.1547.001.271.134.67高爐渣1%40.3843.362.821.429.02高爐渣2%36.0043.107.520.6713.78從表1-7可看出，黃磷爐渣的Ca0成份偏高。所以黃磷爐渣基本上屬于堿性渣。另一方面由于SiO2高，A13O3低，故活性系數(shù)小，屬于低活性渣。根據(jù)試驗和生產(chǎn)經(jīng)驗表明，黃磷爐渣是水泥生產(chǎn)的良好的摻合材料?，F(xiàn)已成功用在水泥工業(yè)上。根據(jù)水泥廠的成本分析，采用磷渣生產(chǎn)水泥(爐渣水泥)，水泥的工廠成本將.降低28%至35%。1-21、為什么爐渣的含磷量不能控制得太低?從生產(chǎn)效益的觀點出發(fā)，爐渣含磷越少越好，因為生產(chǎn)噸黃磷副產(chǎn)的爐渣量為黃磷產(chǎn)量的7-10倍(爐渣量與磷礦石的品位與組成直接相關(guān))。因此，爐渣中含磷量少，磷的損失少，收率也就高。但是，生產(chǎn)實踐表明，爐渣含磷量不但與收率有關(guān)，而且與產(chǎn)量、電耗以及化料量同樣密切相關(guān)。隨著爐渣含磷量的增加，化料量相應急劇增加，但當爐渣含磷量超過1%時，化料量不再明顯增加。當爐渣含磷量小于1%時，隨著爐渣含磷量增加，化料量增加的速度大于回收率下降速度(見表1-8 )，產(chǎn)量隨著爐渣含磷量增加而增加(見表1-9 )，電耗也相應降低。當爐渣含磷量超過2%或更高時，化料量增加不明顯，但回收率出現(xiàn)階梯下降，產(chǎn)量隨爐渣含磷量增加而降低，電消耗量也相應增多。表1-8爐渣含磷量與磷回收率的關(guān)系爐渣含磷量P2O5 %0.40.60.81.01.52.0磷的回收率%94.593.592.591.490.088.0表1-9爐渣含磷量對電耗的影響爐渣含磷量P2O5 %0.460.560.891.011.03產(chǎn)量噸/日2.752.723.0853.052.965應當指出的是，為什么爐渣含磷量降低而化料量也相應降低，這是因為爐渣含磷量低，焦炭加入量就增多，結(jié)果增加了爐料的導電能力，造成電極上抬，爐氣溫度升高，反應熔池溫度降低，出渣困難，電爐易于出現(xiàn)故障而無法正常操作，致使生產(chǎn)能力下降，即化料量下降。同時由于爐內(nèi)過量焦的出現(xiàn)，便產(chǎn)生多種副反應，生成氧化硅、元素硅、磷化物和碳化物等，副反應產(chǎn)生的這些物質(zhì)均要消耗電能，從而降低了電爐熱效率，使化料能力大大降低。在電爐內(nèi)當還原反應越接近平衡時，反應就越難于進行，爐渣含磷越低，反應所需熱量就越多，所以電爐的熱效率也就越低。一臺黃磷電爐焦炭的過量系數(shù)應以爐渣的磷含量和爐子化料量兩種因素作為考慮的根據(jù)。1-22、磷鐵的特性是什么?有何使用價值?磷鐵是鐵和磷在高溫條件下化合而成的磷鐵合金。隨著反應條件不同而有多種形態(tài)的化合物，如FeP2 , FeP和Fe3 Po。制磷電爐中獲得的磷鐵是含磷20-26%、含硅0.1%6%的共生化合物。磷鐵在煉鋼工業(yè)中作為合金劑，但對硅的含量有嚴格要求。其次還可生產(chǎn)磷酸鹽等。1-23、什么是壓強?什么是表壓?什么是真空度和絕壓?物體單位表面上所受的力稱為壓力強度，簡稱壓強。工廠里習慣把壓強叫壓力，從科學的定義來說，這種叫法是不嚴密的，我們在使用這個術(shù)語時，要特別注意，它不是物體所有表面受力的總和，而是每一單位表面所受的力。例如，5m2的平面上，受到5kg的作用力，則此平面所受的壓強(壓力)為5kg/5cm2=1kg/cm2。嚴格地說，對物體表面所受的力在方向上有規(guī)定，是以與表面垂直方向的力為準，如果不是，則要進行換算。工廠里，法定計量單位中，壓力、壓強、應力的名稱用帕斯卡，符號用Pa，面積的名稱用平方米，符號用m2，力的名稱用牛頓，符號用N，一個標準大氣壓等于101325Pa，一個工程大氣壓等于9.80665104Pa。工廠里，開口接通大氣的設(shè)備，為常壓設(shè)備，承受的壓力為大氣壓力，壓力表的讀數(shù)O。受壓超過大氣壓力的設(shè)備和物料，壓力表的讀數(shù)只是超過大氣壓力的那部份數(shù)值，這個數(shù)值稱為表壓。而受壓低于大氣壓力的設(shè)備和物料，如減壓蒸餾塔，壓力表指示的是低于大氣壓力的差值，此值稱為真空度。把設(shè)備和物料實際所受到的壓力叫做絕對壓力，簡稱絕壓。對于受壓超過大氣壓力的系統(tǒng)，其絕對壓力為： P絕=P大氣+P表 (1-l0) 對于受壓低于大氣壓力的系統(tǒng)，則: P絕=P大氣一P真空 (1-11)上式中P表、P真空均指壓力表的讀數(shù)，P大氣為受壓設(shè)備和物料所在地大氣壓的數(shù)值。1-24、電極水封有何作用?它的結(jié)構(gòu)特點是什么?黃磷電爐是在微正壓(5-20mmH2O)下進行操作的。操作中，為保持電爐的功率值，需經(jīng)常升降電極來調(diào)節(jié)電負荷。為了防止爐氣從電極孔中泄出污染操作環(huán)境，就必須采用水封密封裝置。目前中、小功率制磷電爐的爐蓋密封裝置都普遍采用水封結(jié)構(gòu)型式。這種密封裝置，是在爐蓋上裝設(shè)水封座，在電極上裝設(shè)水封筒，借助螺栓吊掛在電極夾持器上，水封筒與電極之間空隙用石棉繩密封壓緊。為了便于水封冷卻水的排出，在水封上部有溢流槽。槽上安有出水口，下部安有冷卻水進口。電極水封的高度為電極的操作行程加上水封高度。一般取為1100mm。其內(nèi)徑(D)由電極直徑(d)和安裝偏差來決定，一般為D=d+60-70mm，即可達到工藝要求。1-25、電極水封最容易腐獨是哪個部位?怎樣改進?電極水封最容易腐蝕的部位是距離水封座200mm左右的焊縫處，因為此處承受溫度高，有磷酸腐蝕介質(zhì)作用和強大磁場力的作用，可能出現(xiàn)晶間腐蝕、縫隙腐蝕和電偶腐蝕等幾種腐蝕同時產(chǎn)生的腐蝕效應。所以水封腐蝕一般都先從這個部位開始。改進辦法：采用1 Cr18Ni9Ti不銹鋼做一個內(nèi)套，焊接在電極水封內(nèi)壁上。其施工方法為： (1)在電極水封內(nèi)套加補焊接一節(jié)300mm左右長的內(nèi)套，內(nèi)套的外徑要比電極水封內(nèi)徑小一些(2mm為佳)以便內(nèi)套放進并便于焊接施工。 (2)內(nèi)套材質(zhì)選用1 Cr18Ni19Ti的不銹鋼板，厚度以6mm為宜。 (3)內(nèi)套下方焊接不要低于水封法蘭，這樣才能保證座子的水平度。 (4)焊接前應事先對電極水封焊縫進行X探傷照片，質(zhì)量符合要求即可焊接內(nèi)套。1-26、銅瓦的作用是什么?幾何尺寸如何確定?銅瓦是二次短網(wǎng)的一部份，通過電極夾持器的作用力，緊觸在電極上以傳輸電流至電極，再導入爐內(nèi)，所以銅瓦與電極接觸要緊固密實。銅瓦的內(nèi)園與電極直徑應相等，才能保證其接觸良好。由于電極在不斷地消耗，銅瓦與電極間的接觸經(jīng)常變動，為防止接觸不良而造成增加接觸電阻，以至發(fā)紅，影響使用壽命，故要求銅瓦的內(nèi)表面加工精度應達到40銅瓦下端帶有接線板，與導電電纜相聯(lián)接。銅瓦的幾何尺寸根據(jù)銅瓦與電極接觸的電流密度值和電極電流值決定的。在材質(zhì)上，銅瓦應有良好的導電性、導熱性和足夠的機械強度。一般制造銅瓦都應選用黃銅，因為黃銅的導電導熱性能好，機械強度與青銅近似。制造上采用H80 ，H68兩種牌號的黃銅，其性能見表1-10 。 表1-10 H80， H68黃銅性能牌號熔點（）導熱系數(shù)（cal/cm.s. ）電阻系數(shù)(.mm2/m)H8010000.340.054H689380.280.068二、電氣設(shè)備和儀表2-1、什么叫電流?自由電子(或離子)受到外力(電場力等)的作用，在導體中作規(guī)則的定向運動，這種規(guī)則移動就形成了電流。電流用符號“I”表示，電流的單位為安培(A)。電爐變壓器通稱的一次電流，即是通過變壓器高壓側(cè)的線電流，二次電流也叫工作電流，即是電極上通過的電流。電路的閉合是形成電流的必要條件。2-2、什么叫電壓?將單位正電荷由高電位移向低電位時，電場力所作的功，稱為電位差。這個電位差即為常稱的電壓，用“V”表示。電壓是衡量電場作功能力的物理量。在電路中，電壓是產(chǎn)生電流的必要條件。.即電路兩端必須維持一定的電位差，電路中才不斷地有電流流過。當把單位正電荷由低電位移向高電位時，電場力所做的功，稱為電動勢，其單位為伏特。2-3、什么叫電功率?什么叫功率因數(shù)?電功率是指電流通過導體在單位時間內(nèi)所做的功叫電功率，又簡稱為功率，用符號“P”表示，單位是瓦特，簡稱瓦，用符號“A”代表電場力或電源力移動電荷所做的功，t代表時間，則電功率表示式為: P=A/t.（2-11) 式中:A一電功(焦耳，公斤一米)