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    二氧化硅对黄磷对生产有什么影响?添加时间:2023-04-06

    黄磷中的磷酸盐,亚磷酸盐对次磷酸钠,二乙基次膦酸铝,亚磷酸钠,亚磷酸钾,聚羧酸减水剂的杂质起到了主导作用。二氧化硅是黄磷生产中的一种原料,对黄磷的品味,含量,杂质也有一定的影响。下面我们就几个方面作简单说明。

     

    二氧化硅SiO2作为助溶剂参加碳还原磷酸盐的反应,从前面的热力学分析可知,加入二氧化硅SiOz生成易熔的硅酸钙,促使反应向正方向移动。磷酸盐还原反应是吸热反应,而生成硅酸盐的反应是放热反应,引起局部温度升高而增加了扩散速度,使还原速度和还原率增加,反应生成易熔的炉渣,降低了反应温度。因此,有二氧化硅SiO2存在时,有利于磷酸盐还原反应的进行。

    1,酸度

    又称酸度指标、酸度系数、酸度值。对炉渣酸度的定义有两种:

    一种只考虑炉渣中的CaO和SiO2的含量,其酸度表达式为:

    Mk=w(SiO2)/w(CaO)

    另一种不但考虑SiO2和CaO,还要考虑其他酸性、碱性物质,其中*主要的是

    Al2O3和MgO,其酸度表达式为:

    Mk=[w(SiO2)+w(Al2O3)]/[w(CaO)+w(MgO)]

    前者称二元酸度,后者称为四元酸度。由于MgO和Al2O3在磷矿中的含量通常很低,国内黄磷企业一般只用二元酸度进行配料计算。高温下SiO2呈酸性,它作为一个反应物与炉料中的CaO结合生成易熔的硅酸钙炉渣。因为炉渣的熔点低于炉料中的各组分,它就以流体介质促进反应的进行,并易于将其排出。因此,二氧化硅SiO2的用量直接影响到磷酸盐的还原反应温度、还原率、炉渣含磷量、炉渣流动性、炉气含尘量及电耗等,它是衡量炉内化学还原反应完全与否的一把尺子,是电热法黄磷生产中工艺操作与控制的重要经济技术指标。

     

    2,酸度影响

    炉渣的熔点决定于渣中w(SiO2/w(CaO),其值(以下均按质量计)在0.75~0.85时,炉渣熔点较低,对抑制副反应,降低电耗有利。二氧化硅SiO2作为助熔剂,在磷矿石还原时主要生成二硅酸三钙,它的酸度为0.715,由于二

    次反应才生成硅酸钙,它的酸度为1.07。因此,炉料中绝大部分二氧化硅SiO2反应生成了二硅酸三钙和硅酸钙,进入炉渣。少部分二氧化硅SiO2与氟反应,生成SiF4,还有极少部分未参与反应的二氧化硅SiO2受气流夹带一同进入炉气,炉气在黄磷冷凝过程中,其中的SiF4水解生成硅胶,与未反应的SiO2以及矿粉一同与磷混合形成泥磷。因此,混合料中的SiO2用量不宜超标,以炉料中的全部CaO生成Ca3Si2O7为佳。若酸度值在0.80左右时,即处在温度变化缓慢的B位置,即使酸度有所波动,温度变化也不大,对操作不会带来大的影响;若酸度过低或过高,即位于曲线比较陡直的A位置,就会造成熔点高、电炉效率低,副反应多,对电炉运行不利。SiOz对制磷反应的影响。

    ①在同一温度下,无二氧化硅SiO2存在比有SiO2存在时的磷还原率低。

    ②达到同一还原率,无二氧化硅SiO2存在比有SiO2时的反应时间长。

    ③有二氧化硅SiO2存在时还原率提高得*快的反应温度在1200~1300℃。无二氧化硅SiO2存在时还

    原率提高*快的反应温度在1300~1400℃。

    ④在反应温度相同的条件下,无二氧化硅SiO2比有二氧化硅SiO2存在时,达到同一还原率的时间要长得多。

    二氧化硅SiO2的存在,能有效提高还原率,降低反应温度,加快反应速度,缩短反应时间。从化学反应动力学角度分析,有SiOz存在时的扩散系数加大,因此加快了反应速度,有利于反应进程,不足则不能使这一有利因素发挥到*佳,过量对还原率又几乎无影响,相反还会增加能耗和渣量,使反应条件偏离*佳位置。

     

    3,酸度控制

    过高或过低的炉渣酸度值均可能造成炉料熔点升高。国内中小型磷炉的酸度值一般都选择指标控制在0.75-0.85,有的厂家认为0.75左右的下限*好操作。部分国外厂在配料时以实际计算酸度值0.9(以质量计)为基准,然后再根据渣流、炉况和渣样分析结果作适当调整,硅石用量一般都是在理论计算值中减去5%-12%。如果炉料中Al2O3含量增加,将使炉料、炉渣的熔点降低(CaO-SiO2-Al2O3体系熔点较低),从而导致反应区温度降低。所以,在使用Al2O3含量高的磷矿时,若采用四元酸度作为配料依据,Mk=0.8-0.9,则使二元酸度w(SiO2)/w(CaO)达不到0.8-0.9,造成渣中P2O5上升。酸度值对炉渣残磷有直接关联。在不同的焦炭用量下,酸度对炉渣中残磷有不同的影响。当焦丁用量一定,炉渣残磷随酸度的提高而下降;当酸度值一定时,炉渣残磷量随焦炭的用量增加而下降。当炉渣残磷量在0.8%-1.0%(以质量计)时,其酸度值为0.75-0.80。因此,在不能增加焦炭用量,炉况不好,如抬电极、出渣间隔缩短时,可将炉渣酸度适当提高,以控制炉渣的残磷量,尽快使生产恢复正常。