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5.3万吨黄磷总产能工程分析整体工艺路线及产污节点分析

5.1黄磷整体工艺路线

（1）主要化学反应方程式

2Ca3(PO4)2+10C+6SiO2→6CaSiO3+10CO+P4

（2）整体工艺流程简述

磷矿石、硅石、白煤三种原材料，据其成分经科学配比后吊入原料仓，再经下料管进入反应电炉在1400℃高温下进行化学反应，反应产生的磷蒸气在炉内压力下经导气管进入三个洗气塔经水淋后变成固态粗磷沉入集磷槽，再放入精制锅进行漂洗、精制得成品黄磷。

图5.1-1黄磷电炉整体工艺流程

工艺路线：

（1）磷矿石、硅石、白煤三种原材料，在电炉内高温进行反应，反应产生的磷蒸

气在炉内压力下经导气管进入电炉水洗塔，电炉底部熔融渣定期排出进入水池水淬。

（2）炉气含有磷蒸汽、煤气和粉尘，在电炉水洗塔内水洗降温后，大部分磷蒸汽和粉尘水洗冷凝进入受磷槽内，剩余尾气至电炉总水封排空或进入煤气输送系统。

（3）受磷槽底部的富磷泥定期虹吸至精制锅中进行黄磷精制回收，得到成品黄磷，成品黄磷由黄磷中转罐转入黄磷储罐储存。

（4）受磷槽中上部的磷泥污水进入沉淀槽中再次沉淀，沉淀槽底部富磷泥虹吸至精制槽中进行精制回收，上部的污水一部分用于电炉水洗塔喷淋，一部分由泵打入污水罐，进入污水处理系统进行后续处理，治理后的污水进一步回用至各生产工段。

5.2具体工艺流程及产污节点分析

5.2.1各工序具体生产工艺

1.2.1.1原料制备（利用现有的原料库及配料烘干设备，现有能力可满足扩建需求）合格的磷矿石、白煤、硅石由自卸卡车运入厂内原料仓库，使用时由装载机装运；

由皮带输送机运至卸料口，进入烘干机，原料烘干机的热源主要是利用黄磷尾气进行烘干，干燥后磷矿经筛分后输送至磷矿配料仓。外购合格白煤采用同样的皮带输送机分时段输送至烘干机，利用黄磷尾气进行烘干，干燥后硅石、白煤经筛分后分别输送至对应配料柜存储。

从配料仓）底部将磷矿、硅石和白煤按一定比例（一般先加入磷矿、然后加白煤，最后加硅石）分别放入可以称量的料桶内，将三种生产原料下放至混料皮带，经卷扬机吊料爬车和皮带输送机将混合料送至炉顶料柜。

项目烘干系统的热源为净化自产的黄磷电炉尾气，由于配料、筛分、料仓、运输节点产生的废气主要为矿石粉尘废气，由1#布袋除尘器收集处理，最终通过15m高排气筒（DA003）有组织排放。项目烘干产生的废气含有黄磷尾气燃烧产生的污染，统一收集之后由现有已建设的全厂烟气脱硫深度治理项目收集处理，处理后通过现有集中DA001排气筒排放。

1.2.1.2制磷过程（扩建3、4号电炉及配套的黄磷精制和产品贮存系统，现有1、2

电炉相关系统保留不变）

制磷可分为电炉操作、黄磷精制和产品贮存三个工段。

（1）电炉操作

炉顶料仓内的混合料经下料管缓慢自流入电炉内，由电炉变压器经短网输入电极的电能。电流在炉内以电阻为主、电弧为辅的形式转化为热能，使炉料熔化并进行化学反应，主要生成一氧化碳、磷蒸汽、炉渣和磷铁。

（2）制磷过程

①主要化学反应

电炉法制磷是将磷矿石、硅石和白煤的混合料在电炉中加热到1300~1500℃,磷矿石中的P2O5被还原成元素磷。其反应式为：

2Ca3(PO4)2+10C+6SiO2→6CaSiO3+10CO+P4-1359KJ

天然磷矿石主要成分为氟磷酸钙（Ca5F(PO4)3），在电炉内反应如下：

12Ca5F(PO4)3＋90C＋43SiO2→18P2↑+90CO↑+20CaSiO3＋3SiF4↑

SiF4+3H2O→H2SiO3+4HF↑

②主要副反应

磷酸盐分解反应：磷矿石中的碳酸盐受热，产生分解反应。如MgCO3、CaCO3受热分解生成氧化镁、氧化钙和二氧化碳，反应式为：

CaCO3→CaO+CO2↑;

MgCO3→MgO+CO2↑

生成的CO2又能与炭（C）反应生成一氧化碳：

CO2＋C→2CO↑

矿石中氧化铁的反应：磷矿石中的三氧化二铁被碳还原成为金属铁，而铁又与磷化合生成磷铁，反应式为：

Fe2O3＋3C→2Fe＋3CO↑

4Fe＋P2→2Fe2P

水的反应：炉料中的水与炽热的炭接触会产生水煤气，而氢又能与磷化合生成磷化

氢，反应式为：

H2O＋C→H2↑+CO↑;

10

6H2＋P4→4PH3↑

（3）黄磷精制

含磷炉气进入三个串连的冷凝塔中，三个冷凝塔以两逆一顺流的方式确保气液接触，炉气中的磷在冷凝塔内冷凝成液磷（即粗磷），结成四个原子的磷分子，液磷收集于受磷槽中。在磷元素被洗涤下来的同时，磷炉尾气中的氟化物也同时被洗涤下来，氟化物洗涤过程反应式如下：SiF4+2H2O→2H2SiF6+SiO2

受磷槽内的液态磷（即粗磷）采用虹吸法，每