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大中型黄磷电炉采用自焙电极技术初探

发布者:丹阳方伟炉业有限公司 发布时间:2017-3-28 15:48:56 点击次数:1019 关闭

目前,我国黄磷生产企业约150多家,生产能力达到150万吨,占世界黄磷生产能力的70%以上,已成为名副其实的第一大产磷国,出口国和消费国。

但是,我国黄磷产业的设备装置与国外相比,黄磷装置技术工艺水平滞后,要想企业真正做到节排降耗、节能减排、就只能走采用新技术、新工艺整合提升的这一步,使企业免遭淘达。同时,充分利用尾气、尾渣这些废弃资源,实现产品结构的优化组合,提升企业品质,使我国磷化工企业真正走向现代化企业之路。

贵州康格力炭素材料有限公司正在实施的大中型黄磷电炉采用自焙电极技术,就是利用多年的技术积累,有效的利用、整合了近些年来磷化工行业的技术使用成果,致力于黄磷装置的技术进步和提升,致力于磷化工企业的技术发展进步、节能减排和磷化工装置技术工艺水平的提升。

利用大中型黄磷电炉自焙电极技本(整合技术)新建或技改黄磷装置,是目前黄磷转置走向技术进步,冶炼工艺趋向合理,实现原料精料入炉,有效达到节能降耗和降低黄磷生产成本的实用技术。

大中型黄磷电炉采用自焙电极技术是实现黄磷装置工艺技术水平提升,使其装置大型化的一项实用技术,该技术的使用是一个为国家实现节能减排、为黄磷企业实现节能降耗并能极大的降低生产成本,实施技术方和资金投入方都能获取丰厚市场利益的技术

黄磷炉专用TZH自焙电极技术概况

黄磷炉采用自焙电极技术是为适应我国磷炉大中型化、规范化和技术发展进步的要求而创新推出的又一新技术,黄磷炉用自焙电极技术的开发使用,直接反应在国家调整企业的产业结构,国家的资源政策等等因素之下,我国磷化工企业为降低生产运行成本,亦以发展的一种新的大型矿热电炉冶炼生产的工艺技术。

大中型磷炉采用自焙电极技术,虽在我国早有先例,如广西柳城1975年建成的两台15000KVA磷炉,只因受制于当时的技术工艺,设备、特种炭素自焙糊等因素达到未能良性运转。之后,国内于上世纪八十年代、九十年代相继引进国外54000KVA和80000KVA等使用自焙电极的大型矿热电炉,结束了我国无大型矿热电炉的历史。但引进的大型自焙电极磷炉投资建设成本极高,如上列两台引进的自焙电极磷炉投资均在人民币10亿元以上,这对国内磷化工行业而言,投资成本巨大。(虽说引进磷炉的磷产量较高,单台日产接近100吨黄磷产品)。

为了发展中国的磷化工产业,走我国大型磷电炉自焙电极之路,贵州康格力炭素材料有限公司会同相关公司和相关的工程技术人员勇于学习,精于研究,大胆创新,研制成功了黄磷炉专用的(1000~1700MM)的THZ~自焙电极糊。该黄磷专用自焙电极糊的研制成功为黄磷装置工艺系统整合技术的使用开辟了道路。

自焙电极技术在四川化工公司30000KVA磷炉上的使用,必将打破国外对我国磷炉大型化及其工艺技术的发展封锁,为中国磷化工电炉技术的做出新的贡献。

一般意义上的自焙糊又称电极糊,广泛用于大、中、小型铁合金冶炼炉,用来冶炼铝、镍、铁合金、电石等产品。

本黄磷炉专用非标TZH自焙电极糊是与上述自焙电极糊不同技术含量,不同经济技术指标的特制糊,本专用糊所制电极材料应具有较高品质的物理化学特性,对制糊材料有严格的要求;

黄磷电炉生产中,磷矿石的品位在生产中是一个重要指标,生产中对其有较严格的要求。在实际生产中混合料中的五氧化二零含量每降低1%,每吨磷消耗电力增加约在300~500度。磷回收率下降0.5%左右,生成的炉渣量也增加。其品位的波动,会导致炉况不稳定,影响操作。

磷矿石粒度对反应的影响主要有三个方面:

①影响炉气阻力大小;

②影响炉料的导电率及炉料分布;

③影响反应速度;

还原剂(无烟煤、焦煤)对反应的影响

还原剂在磷炉反应中一方面参与反应,另一方面是起到导电的作用。所以,煤的种类,加工对焦炭的性能影响较大,而其用量、粒度、又直接影响到磷炉内部的反应。

炭量用量的多少直接影响电炉的操作,电极的位置、炉渣含磷量,磷铁含磷量,磷矿石的还原率以及电炉的使用寿命。炭的配比值过大,炉料导电能力增加,电极提高,炉内压力大,气体含尘量多、炉底温度低、出渣困难。炭的用量不足,炉内还原反应差,炉渣含磷量高,带走热量多,电耗增加,磷收率下降。由于炭的用量不足,磷酸三钙会与炭素炉衬发生反应,腐蚀炉膛,危及炉子寿命。

自焙电极技术的应用及运行成本

自焙电极技术应用于大中型黄磷电炉相对于其使用石墨电极,从磷炉的设计到工艺控制都有较大的差别,尤其在运行成本上,自焙电极技术技术更具优势,采用自焙电极技术,还可以极大的提高和改善磷炉的冶炼工艺,操作工艺、降低工人的劳动强度等等。如以一台20000KVA磷电炉为例;

1)、该炉如使用石墨电极,以每年耗用250吨为准,按现行市场价每吨20000(综合价)元计价,仅此一项,年需投入运行成本500万元。

2)、该炉如使用自焙电极技术,以每年耗用400吨磷炉专用TZH自焙电极为准,年需投入220万元。

通过上列(1)、(2)的运行成本的比较,采用自焙电极技术每年可为企业降低运行成本约300万元。

黄磷生产节能降耗途径及整合技术的应用

如何降低黄磷生产成本说到底是一个系统工程,每吨黄磷的理论电耗指标约为6500KV.H。但实际生产中的电耗远远高于这个数据。在有关的参考文献中,通过对其热平衡进行测试后,电炉黄磷生产中热损失部分(变压器、短网、炉盖、炉壳)占总能耗的10%—13.8%,其数量不小。另外,由于受到设备制造、装置投资、工艺及技术条件等因素的影响,再加上炉渣所带走的热量最大达到29%,因而降低渣温,减少渣量是降低能耗的有效途径。

黄磷电炉采用整合技术进行新建、技改是节能降耗的较好途径。在实际的技术使用上,这些技术可分为以下几种;

1、优化炉体的几何尺寸。

2、采用高效节能的保温材料,以增加磷炉的保温性能。如炉盖可采用耐高温整体浇注材料后(这类浇注材料里面可添加红柱石等不定型耐火材料),可以去掉炉盖上的不锈钢炉盖。其炉体亦可采用整体浇注,以增加整个炉体的保温性能,达到节能降耗的目的。

3、采用泥磷内循环回收技术,以降低电耗。

4、采用三组变压器供电,缩短短网行程,优化电路控制系统。

5、原料采用精料入炉,增加焙烧系统。

6、通过自焙糊电极技术与上例技术的整合,可为每吨黄磷节能降耗800—1000元,企业可从此技术进步中获取极大的收益。

黄磷尾气磷渣的综合利用

目前,大多数黄磷企业对黄磷尾气的利用还停留在烘干原料上,其能用量仅占其排放量的20%左右。如能回收利用,即可清洁环境,又可生产甲酸钠,代替烧碱、纯碱生产五钠和甲酸等项高附值的产品,其经济效益非常可观。

磷渣的用途可以生产高温水泥、保温材料、微晶玻璃等材料,若能综合利用得法,必将步入再生资源利用的良性轨道,走向循环经济健康发展之路。