CN103508429B - 黄磷制备方法及设备 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种不产生泥磷并能降低尾气含尘量的黄磷制备方法及设备，包括的工艺环节有：一、电炉冶炼；二、炉气净化：通过排烟管道将从电炉排出的炉气导入炉气收尘系统，该炉气收尘系统至少包含用于所述炉气过滤的过滤器，该过滤器具有可符合下述工作条件的烧结无机多孔材料滤芯，针对该过滤器应执行的操作包括：①开车时执行的操作：向过滤器中注入惰性预热气体，从而将过滤器中的烧结无机多孔材料滤芯预热至187.5℃以上；②正常运行时执行的操作：向过滤器中输入温度保持为420－590℃的待过滤炉气，且过滤后的干净炉气的含尘量为10－20mg/m3以下；③反吹时执行的操作以及④停车时执行的操作；三、收磷精制。
Description
技术领域
本申请涉及黄磷的制备方法及设备。
背景技术
工业化应用的电炉法黄磷生产工艺分为使用大型自焙电极制磷电炉的生产工艺和使用多电极制磷电炉生产工艺。这两种工艺虽在电炉炉型及规模、入炉原料处理要求、炉气除尘措施等方面存在差异，但主要流程基本相同，即都是将由磷矿石、硅石和焦炭按比例配成的混合料送入电炉，在电炉内的混合料发生还原反应生成炉气，炉气从反应熔区逸出，经过炉内上部由连续补充的混合料所形成的炉气过滤层后携带一部分混合料中的杂质从电炉中排出，再经除尘、冷凝洗涤、精制分离得到黄磷产品，尾气则回收利用或排放。
其中，在使用大型自焙电极制磷电炉的生产工艺中，电炉变压器容量一般为50000－90000KVA，产量一般在30000吨/年以上，采用自焙电炉；对入炉原料要求非常严格（如入炉焦炭水分、粒度等），通常采用烧结法、球团法进行预处理后才能入炉，不能直接使用块矿入炉，且产生的炉气温度一般高于350℃；从电炉排出的炉气进入静电除尘器（即干法除尘），除尘净化后的炉气（含尘量一般在50mg/m3左右）进入冷凝回收系统后得到粗磷，然后将粗磷导入粗磷精制系统中进行精制，得到黄磷产品。
使用多电极制磷电炉的生产工艺中，电炉变压器容量及产量均比大型自焙电极制磷电炉工艺小的多，一般为28000KVA以下，产量一般为7000－10000吨/年，采用成型石墨电极，布置形式一般为三相6根或三相7根直径500mm或直径600mm石墨电极；入炉原料不需烧结料或球团料，采用烘干预处理，块矿入炉，炉气温度一般100－170℃；从电炉排出的炉气直接进入冷凝回收系统（即湿法除尘），冷凝后的黄磷进入收集槽中即为粗磷，然后将粗磷导入粗磷精制系统中进行精制，得到黄磷产品和大量泥磷。
上述使用大型自焙电极制磷电炉的生产工艺虽能够产生较少的泥磷和废水，但静电除尘器配套设施建设费用巨大、运行和维修费用高、人员技术要求高，并且对炉气中的粉尘净化处理并不充分，不能理想解决尾气中PM2.5的排放问题。而使用多电极制磷电炉的生产工艺会有大量难分离的泥磷产生，且尾气中的含尘量更高。
发明内容
本申请所要解决的技术问题有：第一，提供一种黄磷生产方法及设备，使用多电极制磷电炉，通过该方法及设备基本不产生泥磷并能降低尾气含尘量。第二，提供一种黄磷制备方法及设备，使用大型自焙电极制磷电炉，通过该方法及设备基本不产生泥磷并能降低尾气含尘量，同时又节省系统运行成本。
首先，本申请的黄磷生产方法（下称方法一），包括的工艺环节有：
一、电炉冶炼
将由磷矿石、硅石和焦炭按比例配成的混合料送入电炉，电炉内的混合料发生还原反应生成炉气，炉气从反应熔区逸出，经过炉内上部由连续补充的混合料所形成的炉气过滤层后携带一部分混合料中的杂质从电炉中排出；所述电炉为多电极制磷电炉；
二、炉气净化
通过排烟管道将从电炉排出的炉气导入炉气收尘系统，该炉气收尘系统至少包含用于所述炉气过滤的过滤器，该过滤器具有可符合下述工作条件的烧结无机多孔材料滤芯，针对该过滤器应执行的操作包括：
①开车时执行的操作：向过滤器中注入惰性预热气体，从而将过滤器中的烧结无机多孔材料滤芯预热至187.5℃以上；
②正常运行时执行的操作：向过滤器中输入温度保持为187.5－280℃的待过滤炉气，且过滤后的干净炉气的含尘量为10－20mg/m3以下；
③反吹时执行的操作：启动反吹装置向过滤器中注入温度为187.5℃以上的惰性反吹气体，惰性反吹气体的压力控制为0.2－1.0MPa；
④停车时执行的操作：向过滤器中注入温度为187.5℃以上的惰性置换气体，使烧结无机多孔材料滤芯在惰性置换气体的保护下不发生糊膜污染；
三、收磷精制
将过滤器排出的干净炉气导入冷凝回收系统，冷凝后的黄磷进入收集槽中即为粗磷，然后将粗磷导入粗磷精制系统中进行精制，得到黄磷产品；尾气回收利用或排放；
上述方法中，通过在所述排烟管道上安装换热装置或/和调整电炉中所述的炉气过滤层厚度或/和在严格进行混合料处理的前提下调整电极功率从而将通入过滤器的待过滤炉气温度保持为187.5－280℃。
方法一中，当通入过滤器的待过滤炉气温度低于187.5℃时，将导致炉气中的磷蒸汽冷凝，造成过滤器无法正常工作；当通入过滤器的待过滤炉气温度高于280℃时，则会降低黄磷的收率。通入过滤器的待过滤炉气温度优选为187.5－220℃，这时黄磷的收率较高。
将通入过滤器的待过滤炉气温度保持为187.5－280℃（优选为187.5－220℃）的技术手段，一是利用换热装置对炉气的温度进行控制，二是调整电炉中所述的炉气过滤层厚度，三是在严格进行混合料处理的前提下调整电极功率。这三种手段可以结合使用，也可以单独使用。其中，由于多电极制磷电炉通常所产生的炉气温度较低，要通过换热装置使通入过滤器的待过滤炉气温度保持为187.5－280℃，应通过换热装置对炉气进行加热。
炉气过滤层的主要作用是减少炉气中夹带的粉尘。以往，为了减少泥磷的产量，往往要求炉气过滤层较厚。由于使用的是多电极制磷电炉，通常其产生的炉气温度本身较低，这时，要通过调整炉气过滤层厚度使通入过滤器的待过滤炉气温度保持为187.5－280℃，应采取降低炉气过滤层厚度，这样可以减少炉气通过炉气过滤层的热量损失，从而使通入过滤器的待过滤炉气温度提高。
使用多电极制磷电炉时，以往对入炉原料的处理要求并不高（如入炉焦炭水分、粒度等），若使用过高的电极功率，恐导致副反应增多，降低黄磷产量。因此，如要通过调整电极功率使通入过滤器的待过滤炉气温度保持为187.5－280℃，其前提是应对原料进行严格处理，如采用烧结法、球团法对原料进行预处理后再入炉，这种情况下，就可以通过增大电压、电流来提高电极功率。
总之，利用上面的手段可将通入过滤器的待过滤炉气温度保持为187.5－280℃（优选为187.5－220℃）。此外，对于上述的过滤器而言，将其应用到磷炉气过滤环境中还需要克服过滤器开车、反吹以及停车期间，由于烧结无机多孔材料滤芯表面温度骤变而引起磷蒸汽冷凝致使滤芯糊膜污染，孔道堵塞的技术困难。为此，采取上述注入一定温度的惰性预热气体、惰性反吹气体和惰性置换气体的手段。
采用具有烧结无机多孔材料滤芯的过滤器的显著优势还在于收尘精度高。上述方法中对过滤器的收尘精度要求为过滤后的干净炉气含尘量在10－20mg/m3以下。为达到该要求，可以选择相应孔径的烧结无机多孔材料滤芯。测试发现，在磷炉气过滤环境中，当过滤器过滤后的干净炉气含尘量在20mg/m3以下时，将惰性反吹气体压力控制应该在0.2－1.0MPa最能保证烧结无机多孔材料滤芯长时间稳定工作。
实施方法一的黄磷生产设备，包括电炉、炉气收尘系统、冷凝回收系统以及粗磷精制系统，电炉通过排烟管道与炉气收尘系统连接，所述电炉为多电极制磷电炉，所述炉气收尘系统至少包含用于对炉气过滤的过滤器，该过滤器具有可符合下述工作条件的烧结无机多孔材料滤芯，针对该过滤器应执行的操作包括：
①开车时执行的操作：向过滤器中注入惰性预热气体，从而将过滤器中的烧结无机多孔材料滤芯预热至187.5℃以上；
②正常运行时执行的操作：向过滤器中输入温度保持为187.5－280℃的待过滤炉气，且过滤后的干净炉气的含尘量为10－20mg/m3以下；
③反吹时执行的操作：启动反吹装置向过滤器中注入温度为187.5℃以上的惰性反吹气体，惰性反吹气体的压力控制为0.2－1.0MPa；
④停车时执行的操作：向过滤器中注入温度为187.5℃以上的惰性置换气体，使烧结无机多孔材料滤芯在惰性置换气体的保护下不发生糊污染；
其中，通过在所述排烟管道上安装换热装置或/和调整电炉中的所述炉气过滤层厚度或/和在严格进行电炉冶炼用混合料处理的前提下调整电极功率从而将通入过滤器的待过滤炉气温度保持为187.5－280℃。
其次，本申请的黄磷制备方法（下称方法二），包括的工艺环节有：
一、电炉冶炼
将由磷矿石、硅石和焦炭按比例配成的混合料送入电炉，电炉内的混合料发生还原反应生成炉气，炉气从反应熔区逸出，经过炉内上部由连续补充的混合料所形成的炉气过滤层后携带一部分混合料中的杂质从电炉中排出；所述电炉为大型自焙电极制磷电炉；
二、炉气净化
通过排烟管道将从电炉排出的炉气导入炉气收尘系统，该炉气收尘系统至少包含用于所述炉气过滤的过滤器，该过滤器具有可符合下述工作条件的烧结无机多孔材料滤芯，针对该过滤器应执行的操作包括：
①开车时执行的操作：向过滤器中注入惰性预热气体，从而将过滤器中的烧结无机多孔材料滤芯预热至187.5℃以上；
②正常运行时执行的操作：向过滤器中输入温度保持为420－590℃的待过滤炉气，且过滤后的干净炉气的含尘量为10－20mg/m3以下；
③反吹时执行的操作：启动反吹装置向过滤器中注入温度为187.5℃以上的惰性反吹气体，惰性反吹气体的压力控制为0.2－1.0MPa；
④停车时执行的操作：向过滤器中注入温度为187.5℃以上的惰性置换气体，使烧结无机多孔材料滤芯在惰性置换气体的保护下不发生糊膜污染；
三、收磷精制
将过滤器排出的干净炉气导入冷凝回收系统，冷凝后的黄磷进入收集槽中即为粗磷，然后将粗磷导入粗磷精制系统中进行精制，得到黄磷产品；尾气回收利用或排放；
上述方法中，通过在所述排烟管道上安装换热装置或/和调整电炉中所述的炉气过滤层厚度或/和在严格进行混合料处理的前提下调整电极功率从而将通入过滤器的待过滤炉气温度保持为420－590℃。
方法二中，通入过滤器的待过滤炉气温度为420－590℃，远高于将导致炉气中的磷蒸汽冷凝的187.5℃，因此，完全可以保证过滤器的正常工作。同时，当过滤温度为420－590℃时，发现黄磷的收率较高。在此基础上，通入过滤器的待过滤炉气温度优选为420－530℃，这时黄磷的收率更高。
将通入过滤器的待过滤炉气温度保持为420－590℃（优选为420－530℃）的技术手段，一是利用换热装置对炉气的温度进行控制，二是调整电炉中所述的炉气过滤层厚度，三是调整电极功率。这三种手段可以结合使用，也可以单独使用。
由于大型自焙电极制磷电炉通常所产生的炉气温度本就较高，因此，一般而言，通过换热装置对炉气进行适当加热、略微减少炉气过滤层厚度或小幅增大电压、电流来提高电极功率就能够将通入过滤器的待过滤炉气温度保持为420－590℃。
此外，对于上述的过滤器而言，将其应用到磷炉气过滤环境中还需要克服过滤器开车、反吹以及停车期间，由于烧结无机多孔材料滤芯表面温度骤变而引起磷蒸汽冷凝致使滤芯糊膜污染，孔道堵塞的技术困难。为此，采取上述注入一定温度的惰性预热气体、惰性反吹气体和惰性置换气体的手段。
通常，将惰性预热气体、惰性反吹气体和惰性置换气体的温度控制为187.5℃就能够滤芯糊膜污染，但是，最好可将惰性预热气体、惰性反吹气体和惰性置换气体的温度控制为与通入过滤器的待过滤炉气温度基本一致（420－590℃），这样可以稳定滤芯温度，提高滤芯的使用寿命。
采用具有烧结无机多孔材料滤芯的过滤器的显著优势还在于收尘精度高。上述方法中对过滤器的收尘精度要求为过滤后的干净炉气含尘量在10－20mg/m3以下。为达到该要求，可以选择相应孔径的烧结无机多孔材料滤芯。测试发现，在磷炉气过滤环境中，当过滤器过滤后的干净炉气含尘量在20mg/m3以下时，将惰性反吹气体压力控制应该在0.2－1.0MPa最能保证烧结无机多孔材料滤芯长时间稳定工作。
实施方法二的黄磷制备设备，包括电炉、炉气收尘系统、冷凝回收系统以及粗磷精制系统，电炉通过排烟管道与炉气收尘系统连接，所述电炉为大型自焙电极制磷电炉，所述炉气收尘系统至少包含用于对炉气过滤的过滤器，该过滤器具有可符合下述工作条件的烧结无机多孔材料滤芯，针对该过滤器应执行的操作包括：
①开车时执行的操作：向过滤器中注入惰性预热气体，从而将过滤器中的烧结无机多孔材料滤芯预热至187.5℃以上；
②正常运行时执行的操作：向过滤器中输入温度保持为420－590℃的待过滤炉气，且过滤后的干净炉气的含尘量为10－20mg/m3以下；
③反吹时执行的操作：启动反吹装置向过滤器中注入温度为187.5℃以上的惰性反吹气体，惰性反吹气体的压力控制为0.2－1.0MPa；
④停车时执行的操作：向过滤器中注入温度为187.5℃以上的惰性置换气体，使烧结无机多孔材料滤芯在惰性置换气体的保护下不发生糊污染；
其中，通过在所述排烟管道上安装换热装置或/和调整电炉中的所述炉气过滤层厚度或/和在严格进行电炉冶炼用混合料处理的前提下调整电极功率从而将通入过滤器的待过滤炉气温度保持为420－590℃。
如上述的方法一、方法二，由于它们均采用了使用烧结无机多孔材料滤芯的过滤器对电炉排出的炉气进行干式除尘净化，烧结无机多孔材料滤芯的过滤精度高、耐热振性好，能够通过在线反吹再生使用，因此，上述方法能够降低泥磷产生量和尾气含尘量，同时运行成本较低。
在方法一、方法二的设备中，炉气收尘系统的除尘设备最好是由所述过滤器以及位于过滤器与电炉之间的机械收尘器所构成的；从电炉排出的炉气先由排烟管道进入机械收尘器中进行一级除尘净化，然后再进入过滤器中进行二级除尘净化。这样能够减轻过滤器在单位时间内的收尘量，并可相应提高过滤器反吹的间隔时间。
此外，在方法一、方法二的设备中，还对连接于电炉与炉气收尘系统之间的排烟管道进行了以下改进，即：该排烟管道具有相互连接的气体上升段和气体下降段，气体上升段的入口与电炉连接，气体下降段的出口与炉气收尘系统连接；所述换热装置安装在气体上升段的末尾管段处，气体下降段的起始端连接于该气体上升段末尾管段的旁侧。
由于排烟管道具有相互连接的气体上升段和气体下降段，且换热装置安装在气体上升段的末尾管段处，气体下降段的起始端连接于该气体上升段末尾管段的旁侧，因此，在工作时，待除尘的炉气首先在气体上升段中由下之上流动，到达末尾管段处与换热装置充分换热，然后变向进入气体下降段的起始端，气流中的粉尘颗粒在惯性下撞击管壁，从而随气流沉降。可见，上述改进措施能够提升换热效率，且利于收尘。
为了更好促使粉尘沉降，所述气体下降段的主体部分为与水平面呈夹角10－40°倾斜设置的直管。在此基础上，气体下降段的主体部分最好为与水平面呈夹角15－25°倾斜设置的直管。气体上升段和气体下降段可连接成“人”字形，这时，气流在气体上升段末尾管段处的流速较低，换热更充分。此外，气体上升段最好大致上呈竖直设置，以便气体向上流动。
下面结合附图和具体实施方式对本申请做进一步的说明。本申请附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本申请的实践了解到。
附图说明
图1为本申请方法一、二的工艺流程图。
图2为图1中机电炉－机械收尘器部分的具体结构示意图。
图3为图1中过滤器部分的具体结构示意图。
具体实施方式
如图1所示的黄磷工艺流程，电炉1通过排烟管道2（排烟管道2上设有换热装置6）与炉气收尘系统3连接，炉气收尘系统3的除尘设备由过滤器301以及位于过滤器301与电炉1之间的机械收尘器302所构成，电炉1排出的炉气先由排烟管道2进入机械收尘器302中进行一级除尘净化，然后再进入过滤器301中进行二级除尘净化；过滤器301排出的干净炉气导入冷凝回收系统4，冷凝回收系统4包括喷淋塔401和收集槽402，经喷淋塔401喷淋冷凝后的黄磷进入收集槽402中即为粗磷，粗磷再进入粗磷精制系统5中进行精制，粗磷精制系统5包括精制锅501，粗磷在精制锅501中用蒸汽加热、搅拌、澄清后，在锅底沉积纯磷，喷淋塔401排出的尾气（CO等气体）经总水封分成两路，一路是经过进一步净化后作为燃料，一路是在不用时放空；此外，过滤器301还连接有一用于向过滤器301提供其所需的惰性预热气体、惰性反吹气体和惰性置换气体的供气装置303，该供气装置303经加热器304后分别连接第一输出管305和第二输出管306，第一输出管305的输出端连接过滤器301的反吹装置，第二输出管306的输出端连接于过滤器301的待过滤炉气进气管道上，第一输出管305和第二输出管306上分别设置有阀门。
如图2所示，所述排烟管道2具有相互连接的气体上升段201和气体下降段202，该气体上升段201和气体下降段202连接成“人”字形，且气体上升段201大致上呈竖直设置，气体上升段201的入口与电炉1连接，气体下降段202的出口与炉气收尘系统3的机械收尘器302连接；所述换热装置6安装在气体上升段201的末尾管段处，气体下降段202的起始端连接于该气体上升段201末尾管段的旁侧。换热装置6采用电加热、蒸汽加热或热导油加热，加热元件（或加热管）直接位于气体上升段201的末尾管段中，从而与通过的气流直接接触。气体下降段202的主体部分为与水平面呈夹角约为16°倾斜设置的直管。机械收尘器302包括一个用于粉尘沉降的罐体，该罐体的顶部设有粉尘沉降后气体的输出口，罐体顶部偏下处设有下扩散罩302a，下扩散罩302a的输入口与所述排烟管道2的输出口连接。当然，机械收尘器302也可以采用重力除尘器、旋风除尘器等。上述结构排烟管道2及机械收尘器302，当系统工作时，待除尘的炉气首先在气体上升段201中由下之上流动，到达末尾管段处与换热装置6充分接触，然后变向进入气体下降段202的起始端，气流中的粉尘颗粒在惯性下撞击管壁，从而随气流沉降到气体下降段202的倾斜通道上，并朝下扩散罩302a的输入口运动，含尘炉气进入下扩散罩302a后，通过下扩散罩302a向罐体底部扩散，使粉尘充分沉降，含尘量较小的炉气则从罐体的顶部的输出口向过滤器301排放。
如图3所示，过滤器301中通过孔板排列安装有数根烧结无机多孔材料滤芯301a，每一组烧结无机多孔材料滤芯301a的上方安装有一部用于反吹的文氏管301b，进入各文氏管301b的反吹惰性气体分别由一个脉冲阀301c来控制，各脉冲阀301c即通过气包（图中未示）连接图1中的第一输出管305。此外，在图3的过滤器301中安装有待过滤炉气的进气布气装置，该进气布气装置包括下进气管701和多根分别与该下进气管701连接的导升管702，导升管702的上端设有排气口703，所述排气口703的高度位于过滤器301中烧结无机多孔材料滤芯301a的上部高度以上。其中，为提升布气均匀性，下进气管701包括水平布置的环形管，该环形管上间隔布置有至少三根所述的导升管702。通过上述的进气布气装置能够将进入过滤器301的待过滤炉气分为多路（促进了待过滤炉气的均匀分布）并使各路气体在烧结无机多孔材料滤芯301a的外部以由上至下的方向抛下，这样，使粉尘沉降方向与待过滤气体的流动方向一致，促进分成沉降，有效防止扬尘。
下面将通过实施例对本申请的黄磷工艺流程进行具体说明。实施例共分为两组，第一组实施例涉及使用多电极制磷电炉的方法一，第二组实施例使用大型自焙电极制磷电炉的方法二。为了便于比较，每一组实施例中，各实施例均使用同一套设备，且它们的原料也是从矿品位、配比、处理工艺完全相同的同一批料（采用现有技术处理）中均分出来的。为了准确比较每一组实施例中各实施例所得到的黄磷收率，设计在粗磷精制系统5中布置与实施例数量一致的精制锅501（每一个实施例对应一个精制锅501），冷凝回收系统4的出口可在这些精制锅501之间进行切换；当一个实施例的原料完全反应且收磷结束后，在加入下一批次的原料（即另一实施例的原料）时，切换至相应的精制锅501，这样，通过计算每一个精制锅501获得的黄磷量，就可得到这些实施的黄磷收率。
第一组实施
实施例1
采用变压器容量为15000KVA的多电极制磷电炉。将50吨混合料连续加入电炉1进行反应，同时，启动供气装置303、加热器304，高温惰性预热气体通过第二输出管306，从过滤器301的待过滤炉气进气管道进入过滤器301，从而将过滤器301中的烧结无机多孔材料滤芯（采用FeAl金属间化合物多孔材料滤芯）预热至187.5℃，然后关闭第二输出管306上的阀门。此后，通过排烟管道2将从电炉1排出的炉气导入炉气收尘系统3，其间，通过换热装置6对炉气进行加热。从电炉1排出的被加热后的炉气先由排烟管道2进入机械收尘器302中进行一级除尘净化，然后再进入过滤器301中进行二级除尘净化。在过滤器301的待过滤炉气进气管道上检测待过滤炉气温度保持在200℃左右。过滤器301每600s启动一次在线反吹，反吹时，供气装置303输出的惰性反吹气体经过加热器304加热至187.5℃，然后通过301c、文氏管301b后作用于烧结无机多孔材料滤芯，惰性反吹气体的压力为0.6MPa。过滤后的干净炉气的含尘量为5mg/m3左右，经过冷凝回收系统4后，粗磷进入对应的精制锅501中，得到黄磷产品，同时几乎未产生泥磷，且尾气中的含尘量极低。计算黄磷收率为98.5%，远高于目前72－87%的收率水平。
实施例2
实施例1结束后，直接采用其设备继续进行实施例2。将第二批50吨混合料连续加入电炉1进行反应，同时，切换至另一精制锅501。通过排烟管道2将从电炉1排出的炉气导入炉气收尘系统3，其间，通过换热装置6对炉气进行加热。从电炉1排出的被加热后的炉气先由排烟管道2进入机械收尘器302中进行一级除尘净化，然后再进入过滤器301中进行二级除尘净化。在过滤器301的待过滤炉气进气管道上检测待过滤炉气温度保持在250℃左右。过滤器301每600s启动一次在线反吹，反吹时，供气装置303输出的惰性反吹气体经过加热器304加热至187.5℃，然后通过301c、文氏管301b后作用于烧结无机多孔材料滤芯，惰性反吹气体的压力为0.6MPa。过滤后的干净炉气的含尘量为5mg/m3左右，经过冷凝回收系统4后，粗磷进入对应的精制锅501中，得到黄磷产品，同时几乎未产生泥磷，且尾气中的含尘量极低。计算黄磷收率为97%。
实施例3
实施例2结束后，直接采用其设备继续进行实施例3。将第三批50吨混合料连续加入电炉1进行反应，同时，切换至另一精制锅501。通过排烟管道2将从电炉1排出的炉气导入炉气收尘系统3，其间，通过换热装置6对炉气进行加热。从电炉1排出的被加热后的炉气先由排烟管道2进入机械收尘器302中进行一级除尘净化，然后再进入过滤器301中进行二级除尘净化。在过滤器301的待过滤炉气进气管道上检测待过滤炉气温度保持在300℃左右。过滤器301每600s启动一次在线反吹，反吹时，供气装置303输出的惰性反吹气体经过加热器304加热至187.5℃，然后通过301c、文氏管301b后作用于烧结无机多孔材料滤芯，惰性反吹气体的压力为0.6MPa。过滤后的干净炉气的含尘量为5mg/m3左右，经过冷凝回收系统4后，粗磷进入对应的精制锅501中，得到黄磷产品，同时几乎未产生泥磷，且尾气中的含尘量极低。计算黄磷收率为89%。
实施例3结束后，仍然通过供气装置303、加热器304以及第二输出管306向过滤器301中注入温度为187.5℃的惰性置换气体，使烧结无机多孔材料滤芯在惰性置换气体的保护下不发生糊膜污染。
第二组实施（采用另一套设备）
实施例4
采用变压器容量为74750KVA的大型自焙电极制磷电炉。将100吨混合料连续加入电炉1进行反应，同时，启动供气装置303、加热器304，高温惰性预热气体通过第二输出管306，从过滤器301的待过滤炉气进气管道进入过滤器301，从而将过滤器301中的烧结无机多孔材料滤芯（采用FeAl金属间化合物多孔材料滤芯）预热至400℃，然后关闭第二输出管306上的阀门。此后，通过排烟管道2将从电炉1排出的炉气导入炉气收尘系统3，其间，通过换热装置6对炉气进行加热。从电炉1排出的被加热后的炉气先由排烟管道2进入机械收尘器302中进行一级除尘净化，然后再进入过滤器301中进行二级除尘净化。在过滤器301的待过滤炉气进气管道上检测待过滤炉气温度保持在390℃左右。过滤器301每400s启动一次在线反吹，反吹时，供气装置303输出的惰性反吹气体经过加热器304加热至400℃，然后通过301c、文氏管301b后作用于烧结无机多孔材料滤芯，惰性反吹气体的压力为0.8MPa。过滤后的干净炉气的含尘量为6mg/m3左右，经过冷凝回收系统4后，粗磷进入对应的精制锅501中，得到黄磷产品，同时几乎未产生泥磷，且尾气中的含尘量极低。计算黄磷收率为97.5%。
实施例5
实施例4结束后，直接采用其设备继续进行实施例5。将第二批100吨混合料连续加入电炉1进行反应，同时，切换至另一精制锅501。通过排烟管道2将从电炉1排出的炉气导入炉气收尘系统3，其间，通过换热装置6对炉气进行加热。从电炉1排出的被加热后的炉气先由排烟管道2进入机械收尘器302中进行一级除尘净化，然后再进入过滤器301中进行二级除尘净化。在过滤器301的待过滤炉气进气管道上检测待过滤炉气温度保持在430℃左右。过滤器301每400s启动一次在线反吹，反吹时，供气装置303输出的惰性反吹气体经过加热器304加热至400℃，然后通过301c、文氏管301b后作用于烧结无机多孔材料滤芯，惰性反吹气体的压力为0.8MPa。过滤后的干净炉气的含尘量为6mg/m3左右，经过冷凝回收系统4后，粗磷进入对应的精制锅501中，得到黄磷产品，同时几乎未产生泥磷，且尾气中的含尘量极低。计算黄磷收率为98%。
实施例6
实施例5结束后，直接采用其设备继续进行实施例6。将第三批100吨混合料连续加入电炉1进行反应，同时，切换至另一精制锅501。通过排烟管道2将从电炉1排出的炉气导入炉气收尘系统3，其间，通过换热装置6对炉气进行加热。从电炉1排出的被加热后的炉气先由排烟管道2进入机械收尘器302中进行一级除尘净化，然后再进入过滤器301中进行二级除尘净化。在过滤器301的待过滤炉气进气管道上检测待过滤炉气温度保持在500℃左右。过滤器301每400s启动一次在线反吹，反吹时，供气装置303输出的惰性反吹气体经过加热器304加热至400℃，然后通过301c、文氏管301b后作用于烧结无机多孔材料滤芯，惰性反吹气体的压力为0.8MPa。过滤后的干净炉气的含尘量为6mg/m3左右，经过冷凝回收系统4后，粗磷进入对应的精制锅501中，得到黄磷产品，同时几乎未产生泥磷，且尾气中的含尘量极低。计算黄磷收率为98.5%。
实施例7
实施例6结束后，直接采用其设备继续进行实施例7。将第四批100吨混合料连续加入电炉1进行反应，同时，切换至另一精制锅501。通过排烟管道2将从电炉1排出的炉气导入炉气收尘系统3，其间，通过换热装置6对炉气进行加热。从电炉1排出的被加热后的炉气先由排烟管道2进入机械收尘器302中进行一级除尘净化，然后再进入过滤器301中进行二级除尘净化。在过滤器301的待过滤炉气进气管道上检测待过滤炉气温度保持在550℃左右。过滤器301每400s启动一次在线反吹，反吹时，供气装置303输出的惰性反吹气体经过加热器304加热至400℃，然后通过301c、文氏管301b后作用于烧结无机多孔材料滤芯，惰性反吹气体的压力为0.8MPa。过滤后的干净炉气的含尘量为6mg/m3左右，经过冷凝回收系统4后，粗磷进入对应的精制锅501中，得到黄磷产品，同时几乎未产生泥磷，且尾气中的含尘量极低。计算黄磷收率为98%。
实施例8
实施例7结束后，直接采用其设备继续进行实施例8。将第五批100吨混合料连续加入电炉1进行反应，同时，切换至另一精制锅501。通过排烟管道2将从电炉1排出的炉气导入炉气收尘系统3，其间，通过换热装置6对炉气进行加热。从电炉1排出的被加热后的炉气先由排烟管道2进入机械收尘器302中进行一级除尘净化，然后再进入过滤器301中进行二级除尘净化。在过滤器301的待过滤炉气进气管道上检测待过滤炉气温度保持在620℃左右。过滤器301每400s启动一次在线反吹，反吹时，供气装置303输出的惰性反吹气体经过加热器304加热至400℃，然后通过301c、文氏管301b后作用于烧结无机多孔材料滤芯，惰性反吹气体的压力为0.8MPa。过滤后的干净炉气的含尘量为6mg/m3左右，经过冷凝回收系统4后，粗磷进入对应的精制锅501中，得到黄磷产品，同时几乎未产生泥磷，且尾气中的含尘量极低。计算黄磷收率为90%。
Claims (10)
1.黄磷制备方法，包括的工艺环节有：
一、电炉冶炼
将由磷矿石、硅石和焦炭按比例配成的混合料送入电炉（1），电炉（1）内的混合料发生还原反应生成炉气，炉气从反应熔区逸出，经过炉内上部由连续补充的混合料所形成的炉气过滤层后携带一部分混合料中的杂质从电炉（1）中排出；所述电炉（1）为大型自焙电极制磷电炉；
二、炉气净化
通过排烟管道（2）将从电炉（1）排出的炉气导入炉气收尘系统（3），该炉气收尘系统（3）至少包含用于所述炉气过滤的过滤器（301），该过滤器（301）具有符合下述工作条件的烧结无机多孔材料滤芯，针对该过滤器（301）应执行的操作包括：
①开车时执行的操作：向过滤器（301）中注入惰性预热气体，从而将过滤器（301）中的烧结无机多孔材料滤芯预热至187.5℃以上；
②正常运行时执行的操作：向过滤器（301）中输入温度保持为420－590℃的待过滤炉气，且过滤后的干净炉气的含尘量为10－20mg/m3以下；
③反吹时执行的操作：启动反吹装置向过滤器（301）中注入温度为187.5℃以上的惰性反吹气体，惰性反吹气体的压力控制为0.2－1.0MPa；
④停车时执行的操作：向过滤器（301）中注入温度为187.5℃以上的惰性置换气体，使烧结无机多孔材料滤芯在惰性置换气体的保护下不发生糊膜污染；
三、收磷精制
将过滤器（301）排出的干净炉气导入冷凝回收系统（4），冷凝后的黄磷进入收集槽中即为粗磷，然后将粗磷导入粗磷精制系统（5）中进行精制，得到黄磷产品；尾气回收利用或排放；
上述方法中，通过在所述排烟管道（2）上安装换热装置（6）或/和调整电炉（1）中所述的炉气过滤层厚度或/和调整电极功率从而将通入过滤器（301）的待过滤炉气温度保持为420－590℃。
2.如权利要求1所述的黄磷制备方法，其特征在于：炉气收尘系统（3）的除尘设备是由所述过滤器（301）以及位于过滤器（301）与电炉（1）之间的机械收尘器（302）所构成的；从电炉（1）排出的炉气先由排烟管道（2）进入机械收尘器（302）中进行一级除尘净化，然后再进入过滤器（301）中进行二级除尘净化。
3.实施权利要求1方法的黄磷制备设备，包括电炉（1）、炉气收尘系统（3）、冷凝回收系统（4）以及粗磷精制系统（5），电炉（1）通过排烟管道（2）与炉气收尘系统（3）连接，所述电炉为大型自焙电极制磷电炉，其特征在于：所述炉气收尘系统（3）至少包含用于对炉气过滤的过滤器（301），该过滤器（301）具有符合下述工作条件的烧结无机多孔材料滤芯，针对该过滤器（301）应执行的操作包括：
①开车时执行的操作：向过滤器（301）中注入惰性预热气体，从而将过滤器（301）中的烧结无机多孔材料滤芯预热至187.5℃以上；
②正常运行时执行的操作：向过滤器（301）中输入温度保持为420－590℃的待过滤炉气，且过滤后的干净炉气的含尘量为10－20mg/m3以下；
③反吹时执行的操作：启动反吹装置向过滤器（301）中注入温度为187.5℃以上的惰性反吹气体，惰性反吹气体的压力控制为0.2－1.0MPa；
④停车时执行的操作：向过滤器（301）中注入温度为187.5℃以上的惰性置换气体，使烧结无机多孔材料滤芯在惰性置换气体的保护下不发生糊膜污染；
其中，通过在所述排烟管道（2）上安装换热装置（6）或/和调整电炉（1）中的所述炉气过滤层厚度或/和在严格进行电炉冶炼用混合料处理的前提下调整电极功率从而将通入过滤器（301）的待过滤炉气温度保持为420－590℃。
4.如权利要求3所述的黄磷制备设备，其特征在于：炉气收尘系统（3）的除尘设备是由所述过滤器（301）以及位于过滤器（301）与电炉（1）之间的机械收尘器（302）所构成的；从电炉（1）排出的炉气先由排烟管道（2）进入机械收尘器（302）中进行一级除尘净化，然后再进入过滤器（301）中进行二级除尘净化。
5.如权利要求4所述的黄磷制备设备，其特征在于：所述机械收尘器（302）包括一个用于粉尘沉降的罐体，该罐体的顶部设有粉尘沉降后气体的输出口，罐体顶部偏下处设有下扩散罩（302a），下扩散罩（302a）的输入口与所述排烟管道（2）的输出口连接。
6.如权利要求3所述的黄磷制备设备，其特征在于：所述排烟管道（2）具有相互连接的气体上升段（201）和气体下降段（202），气体上升段（201）的入口与电炉（1）连接，气体下降段（202）的出口与炉气收尘系统（3）连接；所述换热装置（6）安装在气体上升段（201）的末尾管段处，气体下降段（202）的起始端连接于该气体上升段（201）末尾管段的旁侧。
7.如权利要求6所述的黄磷制备设备，其特征在于：所述气体下降段（202）的主体部分为与水平面呈夹角10－40°倾斜设置的直管。
8.如权利要求3所述的黄磷制备设备，其特征在于：所述过滤器（301）中安装有待过滤炉气的进气布气装置，该进气布气装置包括下进气管（701）和多根分别与该下进气管（701）连接的导升管（702），导升管（702）的上端设有排气口（703），所述排气口（703）的高度位于过滤器（301）中烧结无机多孔材料滤芯（301a）的上部高度以上。
9.如权利要求8所述的黄磷制备设备，其特征在于：所述下进气管（701）包括水平布置的环形管，该环形管上间隔布置有至少三根所述的导升管（702）。
10.如权利要求3至9中任意一项权利要求所述的黄磷制备设备，其特征在于：所述惰性预热气体、惰性反吹气体和惰性置换气体均来自于同一供气装置（303）；该供气装置（303）经加热器（304）后分别连接第一输出管（305）和第二输出管（306），第一输出管（305）的输出端连接反吹装置，第二输出管（306）的输出端连接于过滤器（301）的待过滤炉气进气管道上，第一输出管（305）和第二输出管（306）上分别设置有阀门。
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