钾长石助熔磷矿石碳热反应热力学分析与评价

发布时间：2019-10-11 11:51

【摘要】：文中根据电炉法生产黄磷原理和钾长石的矿物结构,提出用钾长石替换硅石作为造渣助熔剂的观点,并通过热力学分析,结合炉渣特征温度测定和流动性模拟实验,以探明钾长石替代硅石用于电炉法黄磷生产助熔的效果。热力学计算表明,钾长石较硅石助熔时起始反应温度可降低244℃;用CaO替换磷矿分解产物,按生产酸度条件测定不同助熔剂下体系的特征温度,钾长石体系灰熔融物的流动温度比硅石降低96.2—114.3℃;酸度值均为0.9,1 200℃下相同质量混合物熔融后,钾长石-CaO体系的摊开面积是硅石-CaO体系的1.54倍,说明钾长石-CaO体系形成的炉渣黏度更低、流动性更好。综上所述,钾长石比传统的硅石助熔效果更好,排渣更容易,对电炉法黄磷生产的节能降耗具有十分重要的意义和实际应用价值。
【图文】：

面积图,体系,面积,钾长石

浔认拢嘣?石助熔电炉法生产黄磷的流动温度(FT)，比钾长石助熔时的体系高出96．2—114．3℃，说明钾长石与CaO反应生成的低共熔物的熔融温度更低，结合表1中的反应方程式可以知道低共熔物是硅酸钙盐和硅铝酸钙盐。研究结果表明:用钾长石助熔磷炉渣较硅石可以进一步降低排渣温度、提高炉渣活性，对磷炉节能降耗将更有优势。3．2黏度的测定熔融物流动温度的降低还不能说明排渣一定容易，这主要取决于熔融物的黏度，亦即流动性，图6为配比0．9、1200℃下熔融的实验结果，左边为硅石-CaO体系、右边为钾长石-CaO体系。图62种体系熔融后的摊开面积Fig．6Spreadoutareasofthetwosystemsaftermelt从图6可以直观地看出，左边硅石-CaO体系物料的摊开程度小于右边钾长石-CaO体系的摊开程度，运用AutoCAD分别对2种体系的摊开面积进行计算，得到二者的摊开面积分别为0．64cm2、0．98cm2，钾长石-CaO体系是硅石-CaO体系的1．54倍。而摊开面积越大，物料残渣的流动性更好，黏度更低，由此说明，相同酸度条件下，磷矿石-钾长石体系较磷矿石-硅石体系形成炉渣的黏度更低、流动性更好。从硅石助熔和钾长石助熔磷矿分解生产黄磷的热力学计算以及特征温度和黏度的测定结果中可知，用钾长石助熔时不仅可以降低反应温度，加快反应速度，还可以降低排渣温度，使残渣的流动性更好，所以钾长石的加入可以实现磷炉节能降耗。4结论通过对磷矿石直接分解及分别添加硅石、钾长石助熔反应热分解的热力学分析和硅石-CaO和钾长石-CaO体系特征温度、黏度的比较，得出的结果如下:(1)以硅石作助熔剂，较磷矿石直接还原分解降低280℃，降幅为19．0%，当以钾长石作助熔剂时，与磷矿石直接还原分解温度相比，降低524℃，降幅为35．5%，与用硅石相?

面积图,体系,面积,钾长石

浔认拢嘣?石助熔电炉法生产黄磷的流动温度(FT)，比钾长石助熔时的体系高出96．2—114．3℃，说明钾长石与CaO反应生成的低共熔物的熔融温度更低，结合表1中的反应方程式可以知道低共熔物是硅酸钙盐和硅铝酸钙盐。研究结果表明:用钾长石助熔磷炉渣较硅石可以进一步降低排渣温度、提高炉渣活性，，对磷炉节能降耗将更有优势。3．2黏度的测定熔融物流动温度的降低还不能说明排渣一定容易，这主要取决于熔融物的黏度，亦即流动性，图6为配比0．9、1200℃下熔融的实验结果，左边为硅石-CaO体系、右边为钾长石-CaO体系。图62种体系熔融后的摊开面积Fig．6Spreadoutareasofthetwosystemsaftermelt从图6可以直观地看出，左边硅石-CaO体系物料的摊开程度小于右边钾长石-CaO体系的摊开程度，运用AutoCAD分别对2种体系的摊开面积进行计算，得到二者的摊开面积分别为0．64cm2、0．98cm2，钾长石-CaO体系是硅石-CaO体系的1．54倍。而摊开面积越大，物料残渣的流动性更好，黏度更低，由此说明，相同酸度条件下，磷矿石-钾长石体系较磷矿石-硅石体系形成炉渣的黏度更低、流动性更好。从硅石助熔和钾长石助熔磷矿分解生产黄磷的热力学计算以及特征温度和黏度的测定结果中可知，用钾长石助熔时不仅可以降低反应温度，加快反应速度，还可以降低排渣温度，使残渣的流动性更好，所以钾长石的加入可以实现磷炉节能降耗。4结论通过对磷矿石直接分解及分别添加硅石、钾长石助熔反应热分解的热力学分析和硅石-CaO和钾长石-CaO体系特征温度、黏度的比较，得出的结果如下:(1)以硅石作助熔剂，较磷矿石直接还原分解降低280℃，降幅为19．0%，当以钾长石作助熔剂时，与磷矿石直接还原分解温度相比，降低524℃，降幅为35．5%，与用硅石相?
【作者单位】：昆明理工大学化学工程学院;
【基金】：国家自然科学基金资助项目(21566018)
【分类号】：TQ126.317

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