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黃磷生產(chǎn)中廢棄物的回收利用

文檔作者：郭聲波文檔來源：襄樊學院		點擊數(shù)：	更新時間： 2022年11月16日
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第36卷第1期
2004年1月
無機鹽工業(yè)
INORGANIC CHEMICALS INDUSTRY 45
黃磷生產(chǎn)中廢棄物的回收利用
郭聲波
(襄樊學院，湖北襄樊4J4l003)
摘要：介紹了黃磷生產(chǎn)中磷礦粉和焦炭粉的回收方法，著重介紹了壓制成型的方法，以煤瀝青為主要粘合劑，
使焦炭粉成球并炭化后回收利用，所制得的焦炭球的物理、化學性質與原始焦炭基本相同。該工藝已在實際生產(chǎn)
中應用。
關鍵詞：焦炭粉；煤瀝青粘合劑；制球；炭化
中圖分類號：TQ126．3 1 文獻標識碼：A 文章編號：1006—4990(2004)01—0045—02
The collection and reappHcation of ofal during the production of yellow phosphor
Guo Shengbo
(Xiangfan University，HubeiXiangfan44l003，China)
Abstract：The author of the present thesis introduces the collection and reapplication of coke powder scraped during
the production of yellow phosphor after it is consolidation molding and carbonizing，with coal·tax bond，by a method of pres—
sure molding．The reproduced cokeball has proximately the same physical and chemical natures as the ginal coke．such
technique has already been in practical production application．
Key words：coke powder；coal·tar bond；consolidation molding；carbonizing
黃磷生產(chǎn)的主要原料為磷礦石、焦炭和硅石。
每生產(chǎn)1 t黃磷約需磷礦石10 t，焦炭2 t，按工藝要
求原料的粒徑范圍必須控制在5～30 mm之間。礦
石和焦炭破碎后約有占其質量15％ ～20％ 的礦石
粉和焦炭粉被黃磷廠廢棄。黃磷生產(chǎn)的絕大部分成
本是電耗，利用礦石粉、焦炭粉造粒以節(jié)省原料的同
時如果引入任何可能導致電耗升高的雜質，都會使
這項工作變得得不償失。雖然對于焦炭粉造粒的研
究時有報道¨ ，但多處于實驗室階段。筆者的研
究重點集中在焦炭粉造粒上。
1 焦炭粉制球工藝的主要內(nèi)容及技術關鍵
該項目主要內(nèi)容包括：1)通過對各種有機、無
機和復合粘合劑在焦炭粉制球時的不同加入量、對
制球成型工藝性能的影響以及所制得的焦炭球在常
溫及高溫下物理、化學性質的研究，找出一種最合適
的粘合劑；2)通過對各種擠出成型、沖壓成型、盤式
造粒和對輥壓型設備的研究與比較，選擇出滿足工
藝要求且最經(jīng)濟實用的球團設備；3)根據(jù)需要，設
計安裝用于焦炭球烘干或炭化的窯爐設備，并與混
合、輸送設備一起，形成一條連續(xù)生產(chǎn)線。
1．1 粘合劑的選擇
1．1．1 粘合劑選擇原則
對粘合劑的要求：1)經(jīng)濟性，即成本不能過高；
2)不引入有害雜質，以防雜質可能導致電耗增加，
黃磷產(chǎn)量、質量下降和電爐設備的損蝕加快；3)焦
炭球在不同溫度下的粘結強度均能滿足黃磷生產(chǎn)的
要求；4)滿足焦炭粉造粒成型工藝要求；5)對焦炭
導電性能影響不大。
經(jīng)過反復試驗，最終選定煤瀝青粘合劑。煤瀝
青9OO t左右，加入量小于8％ ，每噸焦炭球的
粘合劑成本80元左右。最主要是焦炭粉與煤瀝青
混合后有很好的可塑性，便于連續(xù)壓制成型和脫模，
生球強度高。經(jīng)炭化室炭化后，粘合劑除少量揮發(fā)
外，其余以焦炭形式存在于焦炭球中，使焦炭球的強
度和理化性能與原始焦炭基本一樣。
1．1．2 焦炭粉粘合用煤瀝青的性質與粘結炭化機
理
普通煤瀝青主要包括低溫瀝青(軟化點30—
75℃)、中溫瀝青(軟化點75—95 oC)和高溫瀝青
(軟化點95—120℃) J。為了滿足本工藝加熱混
合及成型固化的要求，選用中溫瀝青較為合適。其
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無機鹽工業(yè) 第36卷第1期
化學組成大致為 (C)=90％ 左右， (I-I)=4％左
右，殘?zhí)柯?0％左右，常溫下為黑色玻璃體。
將焦炭粉和煤瀝青在一定溫度下混合時，煤瀝
青熔化，浸潤焦炭粉，部分煤瀝青滲入焦炭粉的孔隙
中，另一部分被吸附鋪展于焦炭粉的表面，形成瀝青
膜將焦炭粉包裹起來，從而使焦炭粉有良好的可塑
性，能順利地被壓制成有一定強度的生球。
在炭化窯中，瀝青經(jīng)歷聚合、縮合和分解等一系
列化學變化而炭化，炭化后的瀝青絲扎根于焦炭粉
的孔隙內(nèi)部及表面，并同時在焦炭粉的兩顆粒間形
成“焦橋”，將焦炭粉牢固結合在一起 ，形成物理、
化學性質與普通焦炭幾乎完全一樣的焦炭球。
1．2 制球設備的選擇
通過對多種球團設備(擠出、沖壓、對輥等)的
比較，選用對輥成型設備。本工藝采用DQ520型壓
球機，電機功率20 kW，產(chǎn)量6～10 t／h。為滿足黃磷
生產(chǎn)要求，輥皮上的球窩經(jīng)過專門加工，壓出的焦炭
球為半徑10 mill x 15 mm x25 mm的三軸橢球體。
1．3 炭化窯爐
采用粘土質耐火磚砌成的隔焰隧道窯，熱源為
黃磷爐尾氣，火道中燃燒的熱量經(jīng)傳導和輻射把熱
量傳給馬弗道中的焦炭球，馬弗道中呈還原氣氛，焦
炭球在其中炭化。連續(xù)輸送裝置是采用舊鏈條鍋爐
的鏈條爐排。窯中最高炭化溫度1 000 c【=。
黃磷生產(chǎn)對焦炭成分的要求主要是：I,O(固定
炭)I>78％ ； (灰分)≤12％ ，但為降低成本，該廠
使用的是小廠焦炭，成分達不到上述要求(見表2)。
表1 有關性能指標
項目 工藝要求 實測結果 備注
生球下落強度 ≥3次 平均10次以上 鹵
炭化球下落強度≥50次 大于50次 妻圭 囊 息蠱至
炭化球抗壓強度 ≥6 MPa 15_17 MPa 將混合昱有囊煤 瀝青的焦
化，用壓力機測強度
高溫抗壓強度≥3 MPa fl~T 15 MPa 毫 籬
4 經(jīng)濟效益
每噸焦炭球成本(焦炭粉、煤瀝青、電費、人工
工資、設備折舊等)277 Yr／t；每年可減少損失[480
(焦炭購fir／元·t )一277]x3 000=609 000元。
2 工藝流程 5 結論
工藝流程步驟為：1)將5 mm以下焦炭粉和砸
成小塊的煤瀝青按比例稱量(質量比為92：8)，加
入混合機中；2)混合機由砂漿攪拌機改制而成，底
部用耐火材料砌成爐膛，用黃磷尾氣作燃料加熱，瀝
青在其中熔化(100 c【=左右)并均勻地與焦炭粉拌
和，焦炭粉因裹有瀝青而呈可塑性；3)無論是冷熱
混合料均可在對輥壓球機中壓制成一定強度的焦炭
球；4)焦炭球在炭化窯中沿窯長方向完成預熱、瀝
青分解炭化、冷卻各過程，直到成為合格熟焦炭球，
入庫備用。窯的中段有燃燒室，為高溫區(qū)；煙氣在火
道中經(jīng)窯頭走預熱焦炭球從煙囪排除；助燃空氣由
窯尾夾層進入，吸收焦炭球熱量使其冷卻同時自身
被預熱。
3 性能指標
與制球和黃磷生產(chǎn)工藝有關的性能? 主要是：
未炭化生球的下落強度、已炭化球的下落強度、常溫
及經(jīng)高溫后的抗壓強度(見表1)。
采用本工藝且用煤瀝青作粘合劑，所生產(chǎn)的焦
炭球的各項性能(強度、導電性、固定炭及灰分含量
等)與原狀焦炭最為接近，對能耗、雜質、工藝等各
方面影響最小，雖然粘合劑成本比其它粘合劑略高，
但經(jīng)濟上仍是合算的。
參考文獻：
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型水玻璃的研制[J]．化學世界，2000(7)：348—365
[2] 楊華明，邱冠周．黃磷電爐配炭團塊的熱性能[J]．化工冶金，
1998(5)：175—178
【3] 潘立慧，方慶舟，許斌．粘結劑用煤瀝青的發(fā)展狀況【J]．炭紊，
2001(3)：33-42
[4] 胡法竹，王鳳春，朱文菊．對粘結劑用中溫煤瀝青品質的評價
【J]．炭素，1998(4)：43—48
收稿日期：2003-07—30
作者簡介：郭聲波(1962一)，男，副教授。主要從事無機非金屬材料
的教學與研究。
聯(lián)系方式：0710—3591876

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