【摘要】：文中根據(jù)電爐法生產(chǎn)黃磷原理和鉀長石的礦物結(jié)構(gòu),提出用鉀長石替換硅石作為造渣助熔劑的觀點(diǎn),并通過熱力學(xué)分析,結(jié)合爐渣特征溫度測定和流動性模擬實(shí)驗(yàn),以探明鉀長石替代硅石用于電爐法黃磷生產(chǎn)助熔的效果。熱力學(xué)計算表明,鉀長石較硅石助熔時起始反應(yīng)溫度可降低244℃;用CaO替換磷礦分解產(chǎn)物,按生產(chǎn)酸度條件測定不同助熔劑下體系的特征溫度,鉀長石體系灰熔融物的流動溫度比硅石降低96.2—114.3℃;酸度值均為0.9,1 200℃下相同質(zhì)量混合物熔融后,鉀長石-CaO體系的攤開面積是硅石-CaO體系的1.54倍,說明鉀長石-CaO體系形成的爐渣黏度更低、流動性更好。綜上所述,鉀長石比傳統(tǒng)的硅石助熔效果更好,排渣更容易,對電爐法黃磷生產(chǎn)的節(jié)能降耗具有十分重要的意義和實(shí)際應(yīng)用價值。
【圖文】：

潯認(rèn)攏嘣?石助熔電爐法生產(chǎn)黃磷的流動溫度(FT)，比鉀長石助熔時的體系高出96．2—114．3℃，說明鉀長石與CaO反應(yīng)生成的低共熔物的熔融溫度更低，結(jié)合表1中的反應(yīng)方程式可以知道低共熔物是硅酸鈣鹽和硅鋁酸鈣鹽。研究結(jié)果表明:用鉀長石助熔磷爐渣較硅石可以進(jìn)一步降低排渣溫度、提高爐渣活性，對磷爐節(jié)能降耗將更有優(yōu)勢。3．2黏度的測定熔融物流動溫度的降低還不能說明排渣一定容易，這主要取決于熔融物的黏度，亦即流動性，圖6為配比0．9、1200℃下熔融的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，左邊為硅石-CaO體系、右邊為鉀長石-CaO體系。圖62種體系熔融后的攤開面積Fig．6Spreadoutareasofthetwosystemsaftermelt從圖6可以直觀地看出，左邊硅石-CaO體系物料的攤開程度小于右邊鉀長石-CaO體系的攤開程度，運(yùn)用AutoCAD分別對2種體系的攤開面積進(jìn)行計算，得到二者的攤開面積分別為0．64cm2、0．98cm2，鉀長石-CaO體系是硅石-CaO體系的1．54倍。而攤開面積越大，物料殘渣的流動性更好，黏度更低，由此說明，相同酸度條件下，磷礦石-鉀長石體系較磷礦石-硅石體系形成爐渣的黏度更低、流動性更好。從硅石助熔和鉀長石助熔磷礦分解生產(chǎn)黃磷的熱力學(xué)計算以及特征溫度和黏度的測定結(jié)果中可知，用鉀長石助熔時不僅可以降低反應(yīng)溫度，加快反應(yīng)速度，還可以降低排渣溫度，使殘渣的流動性更好，所以鉀長石的加入可以實(shí)現(xiàn)磷爐節(jié)能降耗。4結(jié)論通過對磷礦石直接分解及分別添加硅石、鉀長石助熔反應(yīng)熱分解的熱力學(xué)分析和硅石-CaO和鉀長石-CaO體系特征溫度、黏度的比較，得出的結(jié)果如下:(1)以硅石作助熔劑，較磷礦石直接還原分解降低280℃，降幅為19．0%，當(dāng)以鉀長石作助熔劑時，與磷礦石直接還原分解溫度相比，降低524℃，降幅為35．5%，與用硅石相?

潯認(rèn)攏嘣?石助熔電爐法生產(chǎn)黃磷的流動溫度(FT)，比鉀長石助熔時的體系高出96．2—114．3℃，說明鉀長石與CaO反應(yīng)生成的低共熔物的熔融溫度更低，結(jié)合表1中的反應(yīng)方程式可以知道低共熔物是硅酸鈣鹽和硅鋁酸鈣鹽。研究結(jié)果表明:用鉀長石助熔磷爐渣較硅石可以進(jìn)一步降低排渣溫度、提高爐渣活性，，對磷爐節(jié)能降耗將更有優(yōu)勢。3．2黏度的測定熔融物流動溫度的降低還不能說明排渣一定容易，這主要取決于熔融物的黏度，亦即流動性，圖6為配比0．9、1200℃下熔融的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，左邊為硅石-CaO體系、右邊為鉀長石-CaO體系。圖62種體系熔融后的攤開面積Fig．6Spreadoutareasofthetwosystemsaftermelt從圖6可以直觀地看出，左邊硅石-CaO體系物料的攤開程度小于右邊鉀長石-CaO體系的攤開程度，運(yùn)用AutoCAD分別對2種體系的攤開面積進(jìn)行計算，得到二者的攤開面積分別為0．64cm2、0．98cm2，鉀長石-CaO體系是硅石-CaO體系的1．54倍。而攤開面積越大，物料殘渣的流動性更好，黏度更低，由此說明，相同酸度條件下，磷礦石-鉀長石體系較磷礦石-硅石體系形成爐渣的黏度更低、流動性更好。從硅石助熔和鉀長石助熔磷礦分解生產(chǎn)黃磷的熱力學(xué)計算以及特征溫度和黏度的測定結(jié)果中可知，用鉀長石助熔時不僅可以降低反應(yīng)溫度，加快反應(yīng)速度，還可以降低排渣溫度，使殘渣的流動性更好，所以鉀長石的加入可以實(shí)現(xiàn)磷爐節(jié)能降耗。4結(jié)論通過對磷礦石直接分解及分別添加硅石、鉀長石助熔反應(yīng)熱分解的熱力學(xué)分析和硅石-CaO和鉀長石-CaO體系特征溫度、黏度的比較，得出的結(jié)果如下:(1)以硅石作助熔劑，較磷礦石直接還原分解降低280℃，降幅為19．0%，當(dāng)以鉀長石作助熔劑時，與磷礦石直接還原分解溫度相比，降低524℃，降幅為35．5%，與用硅石相?
【作者單位】： 昆明理工大學(xué)化學(xué)工程學(xué)院;
【基金】：國家自然科學(xué)基金資助項目(21566018)
【分類號】：TQ126.317

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本文編號：2547477