磷铁介绍

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。

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。

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。

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2100433B

深紫色，块状集合体，半金属光泽，半透明，硬度为4-4.5，密度为3.4，一组中等解理，断口不平坦。