磷鐵

1669年布蘭德（G.Brand）發現磷。1826年貝爾蒂爾（P. Berthier）製出磷鐵。1868年布賴森（C. Brison）提出了用高爐生產磷和磷酸的專利。1929年美國在維克托生產熱磷酸的高爐投產。19世紀70年代已出現電爐冶煉磷和磷鐵專利。1925年在比特菲爾德建成第一座3000kW三相電爐生產磷。以後電爐成為生產磷的主要設備。磷鐵是生產黃磷的副產品。中國遼陽鐵合金廠於1953年用電爐生產磷鐵，而黃磷作為副產品。

磷的原子序數15、原子量30.97、外層電子結構為3S3P、密度1.83g/cm³（白磷）和2.2g/cm³ （紅磷）、熔點44℃、沸點257℃、。存在Fe₃P、Fe₂P、FeP、FeP₂等磷化物。含磷18%～25%磷鐵的熔化温度範圍為1100～1250℃，密度為5.8～6.5g/cm³。

磷對於大多數鋼而言是有害雜質。但在一些情況下有它的特殊作用。如某些鋼種添加磷，可以提高鋼的強度，耐蝕性和可加工性，但是增加了鋼的脆性。鑄鐵中加磷可使鐵水流動性改善，從而改善鑄件性能和表面質量；灰口鑄鐵中含0.5%的磷，可提高其抗拉強度。耐磨鑄鐵中含有0.15%左右的磷，可顯著地提高其耐磨性能。

火車閘瓦含磷0.7%～1.0%，在鑄件內形成均勻的二元磷共晶組織，且呈網狀分佈。磷共晶硬度高，不但提高其耐磨程度，而且改善導熱和耐熱性能。使磨損面均勻，摩擦時不易產生火花。含磷20%的磷鐵磨成超細粉末，可代替超細鋅粉作塗料。磷鐵又是放射性輻射的防護物質。 ^[2] 

生產磷鐵是在高温下用碳還原磷灰石。添加硅石生成硅酸鈣。加入鋼屑與還原出來原磷灰石。添加硅石生成硅酸鈣。加入鋼屑與還原出來的磷生成Fe₂P。

部分磷揮發進入爐氣。生產黃磷是不加鋼屑，但磷礦含有少量鐵，也產生少量磷鐵。磷灰石的主成分為Ca₃(PO₄)₂，在高温下與SiO₂生成的熔渣。冶煉磷鐵的原料有磷灰石（P₂O₅>25%，SiO₂>7%，CaO<50%；塊度<5mm不超過20%）；焦炭（固定碳>78%，揮發分<4%，灰分<14%；塊度3～15mm）；硅石（SiO₂>96%；塊度5～40mm）和鋼屑（Fe>93%；卷長<100mm）。生產磷鐵的設備見圖1，由電爐與磷回收系統組成。電爐為封閉埋弧還原電爐。爐蓋用高鋁磚或用耐熱混凝土預製砌築，爐內襯用碳磚，使用石墨電極，爐蓋上電極孔與電極間的間隙用水或砂密封，保證電極能自由升降而爐氣不外逸。磷回收系統由3個洗滌塔、收集槽，集磷槽等組成。混合均勻的爐料從爐頂料倉經料管連續進入爐內，隨爐料的熔化而下降。鐵水和渣定期放出，流入爐旁的渣鐵分離池中，鐵在分離池下部，渣流入水淬流槽，用壓力為0.3MPa的水水淬；鐵水在捅開下部小孔後，流入刷有白灰的鑄鐵模內。冷卻至暗紅色後，將整塊磷鐵從模內吊至附近地方，繼續冷至室温。經破碎、精整得到磷鐵。約300℃的爐氣從導管進入冷卻洗滌塔進行初步淨化。

電爐系統：1—料櫃；2—電極；3—變壓器；4—出鐵口；5—爐氣導管；6—碳質爐襯；7—耐火材料

磷冷系統：8—熱水塔；9—收集槽；10—儲磷罐；11—精磷器；12—水封；13—放空；

14—用户；15—循環水槽；16—水泵