磷铁

更新时间:2022-11-06 14:22

磷铁是从制磷电炉中获得的。它是含磷20-26%,含硅0.1-6%的共生化合物,可改变钢的抗蚀性和切屑性。磷铁在炼钢工业中作为合金剂,还可以生产磷酸盐。我国生产的磷铁有FeP1、FeP2两个品种,含有15~20%磷。

介绍

1669年布兰德(G.Brand)发现磷。1826年贝尔蒂尔(P. Berthier)制出磷铁。1868年布赖森(C. Brison)提出了用高炉生产磷和磷酸的专利。1929年美国在维克托生产热磷酸的高炉投产。19世纪70年代已出现电炉冶炼磷和磷铁专利。1925年在比特菲尔德建成第一座3000kW三相电炉生产磷。以后电炉成为生产磷的主要设备。磷铁是生产黄磷的副产品。中国辽阳铁合金厂于1953年用电炉生产磷铁,而黄磷作为副产品。

性质

磷的原子序数15、原子量30.97、外层电子结构为3S3P、密度1.83g/cm3(白磷)和2.2g/cm3 (红磷)、熔点44℃、沸点257℃、。存在Fe3P、Fe2P、FeP、FeP2等磷化物。含磷18%~25%磷铁的熔化温度范围为1100~1250℃,密度为5.8~6.5g/cm3。

用途

磷对于大多数钢而言是有害杂质。但在一些情况下有它的特殊作用。如某些钢种添加磷,可以提高钢的强度,耐蚀性和可加工性,但是增加了钢的脆性。铸铁中加磷可使铁水流动性改善,从而改善铸件性能和表面质量;灰口铸铁中含0.5%的磷,可提高其抗拉强度。耐磨铸铁中含有0.15%左右的磷,可显著地提高其耐磨性能。

火车闸瓦含磷0.7%~1.0%,在铸件内形成均匀的二元磷共晶组织,且呈网状分布。磷共晶硬度高,不但提高其耐磨程度,而且改善导热和耐热性能。使磨损面均匀,摩擦时不易产生火花。含磷20%的磷铁磨成超细粉末,可代替超细锌粉作涂料。磷铁又是放射性辐射的防护物质。

电碳热法冶炼磷铁

生产磷铁是在高温下用碳还原磷灰石。添加硅石生成硅酸钙。加入钢屑与还原出来原磷灰石。添加硅石生成硅酸钙。加入钢屑与还原出来的磷生成Fe2P。

部分磷挥发进入炉气。生产黄磷是不加钢屑,但磷矿含有少量铁,也产生少量磷铁。磷灰石的主成分为Ca3(PO4)2,在高温下与SiO2生成的熔渣。冶炼磷铁的原料有磷灰石(P2O5>25%,SiO2>7%,CaO<50%;块度<5mm不超过20%);焦炭(固定碳>78%,挥发分<4%,灰分<14%;块度3~15mm);硅石(SiO2>96%;块度5~40mm)和钢屑(Fe>93%;卷长<100mm)。生产磷铁的设备见图1,由电炉与磷回收系统组成。电炉为封闭埋弧还原电炉。炉盖用高铝砖或用耐热混凝土预制砌筑,炉内衬用碳砖,使用石墨电极,炉盖上电极孔与电极间的间隙用水或砂密封,保证电极能自由升降而炉气不外逸。磷回收系统由3个洗涤塔、收集槽,集磷槽等组成。混合均匀的炉料从炉顶料仓经料管连续进入炉内,随炉料的熔化而下降。铁水和渣定期放出,流入炉旁的渣铁分离池中,铁在分离池下部,渣流入水淬流槽,用压力为0.3MPa的水水淬;铁水在捅开下部小孔后,流入刷有白灰的铸铁模内。冷却至暗红色后,将整块磷铁从模内吊至附近地方,继续冷至室温。经破碎、精整得到磷铁。约300℃的炉气从导管进入冷却洗涤塔进行初步净化。

电炉系统:1—料柜;2—电极;3—变压器;4—出铁口;5—炉气导管;6—碳质炉衬;7—耐火材料

磷冷系统:8—热水塔;9—收集槽;10—储磷罐;11—精磷器;12—水封;13—放空;

14—用户;15—循环水槽;16—水泵

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