磷鐵電碳熱法冶煉磷鐵

生產(chǎn)磷鐵是在高溫下用碳還原磷灰石。添加硅石生成硅酸鈣。加入鋼屑與還原出來原磷灰石。添加硅石生成硅酸鈣。加入鋼屑與還原出來的磷生成Fe₂P。

部分磷揮發(fā)進入爐氣。生產(chǎn)黃磷是不加鋼屑，但磷礦含有少量鐵，也產(chǎn)生少量磷鐵。磷灰石的主成分為Ca₃(PO₄)₂，在高溫下與SiO₂生成的熔渣。冶煉磷鐵的原料有磷灰石（P₂O₅>25%，SiO₂>7%，CaO<50%；塊度<5mm不超過20%）；焦炭（固定碳>78%，揮發(fā)分<4%，灰分<14%；塊度3～15mm）；硅石（SiO₂>96%；塊度5～40mm）和鋼屑（Fe>93%；卷長<100mm）。生產(chǎn)磷鐵的設(shè)備見圖1，由電爐與磷回收系統(tǒng)組成。電爐為封閉埋弧還原電爐。爐蓋用高鋁磚或用耐熱混凝土預(yù)制砌筑，爐內(nèi)襯用碳磚，使用石墨電極，爐蓋上電極孔與電極間的間隙用水或砂密封，保證電極能自由升降而爐氣不外逸。磷回收系統(tǒng)由3個洗滌塔、收集槽，集磷槽等組成。混合均勻的爐料從爐頂料倉經(jīng)料管連續(xù)進入爐內(nèi)，隨爐料的熔化而下降。鐵水和渣定期放出，流入爐旁的渣鐵分離池中，鐵在分離池下部，渣流入水淬流槽，用壓力為0.3MPa的水水淬；鐵水在捅開下部小孔后，流入刷有白灰的鑄鐵模內(nèi)。冷卻至暗紅色后，將整塊磷鐵從模內(nèi)吊至附近地方，繼續(xù)冷至室溫。經(jīng)破碎、精整得到磷鐵。約300℃的爐氣從導(dǎo)管進入冷卻洗滌塔進行初步凈化。

電爐系統(tǒng)：1—料柜；2—電極；3—變壓器；4—出鐵口；5—爐氣導(dǎo)管；6—碳質(zhì)爐襯；7—耐火材料

磷冷系統(tǒng)：8—熱水塔；9—收集槽；10—儲磷罐；11—精磷器；12—水封；13—放空；

14—用戶；15—循環(huán)水槽；16—水泵2100433B

磷對于大多數(shù)鋼而言是有害雜質(zhì)。但在一些情況下有它的特殊作用。如某些鋼種添加磷，可以提高鋼的強度，耐蝕性和可加工性，但是增加了鋼的脆性。鑄鐵中加磷可使鐵水流動性改善，從而改善鑄件性能和表面質(zhì)量；灰口鑄鐵中含0.5%的磷，可提高其抗拉強度。耐磨鑄鐵中含有0.15%左右的磷，可顯著地提高其耐磨性能。

火車閘瓦含磷0.7%～1.0%，在鑄件內(nèi)形成均勻的二元磷共晶組織，且呈網(wǎng)狀分布。磷共晶硬度高，不但提高其耐磨程度，而且改善導(dǎo)熱和耐熱性能。使磨損面均勻，摩擦?xí)r不易產(chǎn)生火花。含磷20%的磷鐵磨成超細粉末，可代替超細鋅粉作涂料。磷鐵又是放射性輻射的防護物質(zhì)。

磷的原子序數(shù)15、原子量30.97、外層電子結(jié)構(gòu)為3S3P、密度1.83g/cm³（白磷）和2.2g/cm³ （紅磷）、熔點44℃、沸點257℃、。存在Fe₃P、Fe₂P、FeP、FeP₂等磷化物。含磷18%～25%磷鐵的熔化溫度范圍為1100～1250℃，密度為5.8～6.5g/cm³。

1669年布蘭德（G.Brand）發(fā)現(xiàn)磷。1826年貝爾蒂爾（P. Berthier）制出磷鐵。1868年布賴森（C. Brison）提出了用高爐生產(chǎn)磷和磷酸的專利。1929年美國在維克托生產(chǎn)熱磷酸的高爐投產(chǎn)。19世紀(jì)70年代已出現(xiàn)電爐冶煉磷和磷鐵專利。1925年在比特菲爾德建成第一座3000kW三相電爐生產(chǎn)磷。以后電爐成為生產(chǎn)磷的主要設(shè)備。磷鐵是生產(chǎn)黃磷的副產(chǎn)品。中國遼陽鐵合金廠于1953年用電爐生產(chǎn)磷鐵，而黃磷作為副產(chǎn)品。

深紫色，塊狀集合體，半金屬光澤，半透明，硬度為4-4.5，密度為3.4，一組中等解理，斷口不平坦。