13、孙志立--黄磷装置电极电流密度与消耗的研究分析.pdf

热法制磷装置电极消耗与电流

密度的研究分析

1.2.312

孙志立，牛仁杰，黄平

1.中国无机盐工业协会，北京100013；

2.四川攀枝花学院，四川攀枝花617064；

3.贵州省化学工业协会，贵州贵阳550000）

摘要：热法制磷装置是集化工、热工、电工于一体的典

型生产装置，无论是从结构还是工艺操作控制上，都具有其

独特性和复杂性，使用的石墨电极阻抗引起的电热损失和电

极电流密度差异，都会增加吨磷的电极消耗，因此，优化选

择电极合适导电、导热等技术参数，对黄磷生产的节能降耗

及综合经济技术指标的优劣显得尤为重要。

关键词：制磷装置；电极消耗；电流密度；研究分析

1.概述

热法制磷电炉是一个电能转换热能的转换器。装置的电

气特点是变压器、短网结构和磷炉本体形成三足鼎立的有机

组合，电炉热能消耗大，变压器长期处于满负荷运行，炉料

的阻抗随炉料熔化程度的变化而发生变化，炉内熔池处在高

温、低电压、大电流，并伴有激烈化学反应的特殊条件之下

运行，是集化工、热工、电工于一体的典型生产装置。

因此，优化选择合适的石墨电极导电、导热等技术参数，

1

满足热工、电气等方面的技术要求，尽可能提高电炉热效率，

是热法制磷装置节能降耗、提高经济技术指标的重要措施。

2.石墨电极的应用与发展

热法制磷生产工艺自1889年获得发明专利，至今巳有

132年的历史。从推广电热法生产黄磷至今，世界热法黄磷

生产工艺技术经历了一个实践、摸索、突破、改进、完善和

创新的历史过程。

目前，国内中小型制磷装置都要采用石墨电极作为导

电、导热体。电极是热法制磷装置心脏的“主动脉血管”，

它既要把强大的电流导入炉内形成电流回路，使电能转化为

热能，又在生产中不断的消耗，使物料的化学还原反应连续

不断的在炉内进行。

笔者通过查阅资料、分析和研究世界各国热法制磷装置

在电炉设计选择的电极电流密度的有关数据，发现各国热法

制磷装置设计中所选用的电极电流密度都很保守、谨慎，安

2

全系数比较大，一般在2～2.5A/cm。所以，国外相同类型

的热法制磷装置电极电流密度从生产实际经验评价偏低。

其次，国外的炭素制品行业由于钢铁工业的兴起，加上

经济实力雄厚、相对发达。他们可以做到在发展大中型热法

制磷装置时如果石墨电极不能满足电极电流的这一技术参

数时，采用矿热炉上广泛使用的浸没式把持器和自焙烧电极

技术。因此，在石墨电极的优化选择、开发利用等方面反而

2

缺少大胆的创新突破。

我国解放初期一穷二白、百废待兴、工业基础比较薄弱，

是一个发展中国家。自力更生、因陋就简、穷则思变体现了

中华民族特有的聪明才智和创业精神，黄磷工业的发展也是

如此。我国初期的热法制磷装置也是一直照搬国外的经验公

式和资料作为设计依据，推荐推荐的中小型热法制磷装置的

2

电极电流密度是2.5～3A/cm。20世纪70年代我国自行设计

的广西柳城磷酸盐厂15000KVA热法制磷装置经过多方实践、

2

测试后才将电极电流密度提高到4～6A/cm。

20世纪90年代后期，国外的热法制磷装置由于安全环

保等原因大部分都已停运，再没有新的工艺技术出现。我国

热法制磷产业异军突起，有了自己独创的黄磷专利技术，如

三相6根、7根多电极热法制磷装置。所以任何新工艺、新

技术的发展与创新，都与时代背景息息相关。没有革命初期

的艰难和穷困潦倒，就不可能有中国革命无数个英雄人物的

出现；没有世界热法黄磷格局的变化和重新洗牌，就不会有

中国黄磷工业今天突飞猛进的进步与辉煌。如今，“世界黄