黄磷

本书内容共分11章，介绍了黄磷的来源、性质、用途以及在国民经济中的地位，回顾了我国黄磷工业的发展历史，回顾了我国先辈们的开创成果；讲述了制磷技术的化学原理，为制备工艺提供理论基础；系统地介绍了黄磷生产的工艺流程，对主要工艺条件和控制参数做了具体说明；介绍制磷工业的关键设备，重点是电炉和电极；仔细探讨了黄磷精制过程；对黄磷生产过程的能耗以及节能措施进行了量化分析；对黄磷生产过程中的三废环境问题进行了综述，并总结了系统的解决方案；专门详述了高纯黄磷的制备工艺；较全面地论述了黄磷生产的生态环境、安全和健康问题。为了与丛书其他读物衔接，本书还简短介绍了黄磷的下游产业链，并对黄磷生产技术的进步做了展望与评述。

湖北省楚天学子特聘教授；2012年，湖北省优秀学士学位论文《熔融反应条件下磷矿还原动力学研究》指导教师；2015年，湖北省优秀学士学位论文《含钛介孔分子筛催化剂合成新方法的研究》指导教师；2016年，湖北省优秀学士学位论文《Synthesis ofAlumino-silicate MCM-41 with Industrial Hexafluorosilicic Acid and FluorineRemoving Application》指导教师；2020年，湖北省大学生化学(化工)学术创新成果报告会一等奖，指导教师；2018-2021年全国大学生化工设计大赛，全国一、二等奖，赛区特等奖，指导教师；

目录
丛书序
序
前言
第1 章 黄磷概述 1
1.1 磷的来源及分布 1
1.1.1 磷的来源 2
1.1.2 磷在自然界的分布 2
1.2 磷的性质及用途 3
1.2.1 黄磷的物理性质 5
1.2.2 黄磷的化学性质 5
1.2.3 黄磷的用途 6
1.3 磷资源的开采及利用 7
1.3.1 磷矿的蕴藏特征 8
1.3.2 磷矿的开采方式 10
1.3.3 磷资源的有效利用 21
1.4 磷资源在国民经济中的地位和作用 27
1.4.1 磷的应用领域 27
1.4.2 世界磷产品的产量 34
第2 章 黄磷制备技术 38
2.1 制磷工业发展历程 38
2.1.1 黄磷的发现及发展 38
2.1.2 我国黄磷工业的起步与发展 39
2.1.3 我国黄磷产业的调整方向 44
2.2 黄磷制备的化学原理 45
2.2.1 黄磷制备的化学过程 45
2.2.2 制磷反应热力学分析 46
2.2.3 制磷反应动力学分析 49
2.3 黄磷工业生产技术 58
2.3.1 电炉法制磷简介 58
2.3.2 高炉法制磷简介 60
第3 章 黄磷生产工艺 61
3.1 不同黄磷生产工艺中的主要化学反应 61
3.1.1 早期工业化过程中的制磷化学反应 61
3.1.2 磷矿热法工艺化学反应解析 62
3.2 电热法生产黄磷的主要影响因素 66
3.2.1 磷矿石的影响 67
3.2.2 还原剂的影响 68
3.2.3 硅石的影响 72
3.2.4 杂质的影响 75
3.3 黄磷生产的工艺流程 79
3.3.1 黄磷生产的工艺概述 79
3.3.2 电炉法制磷工艺 80
3.3.3 高炉法制磷工艺 101
3.4 电炉法主要操作及控制参数的说明 108
3.4.1 电炉制磷的工艺技术特点 109
3.4.2 工艺操作的要点 112
3.5 制磷电炉重大事故分析及处理 121
3.5.1 电极折断的成因及影响因素 121
3.5.2 炉气温度高、导气管烧红 123
3.5.3 电极断电流或者过载 124
3.5.4 炉内电极毁损及分析 125
第4 章 黄磷生产的关键设备 127
4.1 制磷电炉的结构及原理 127
4.1.1 炉体 128
4.1.2 炉盖 132
4.1.3 电极 136
4.1.4 电炉尺寸的计算 140
4.1.5 隔磁 142
4.1.6 水冷夹套排渣口及堵渣泥炮 144
4.2 制磷电炉的进步与创新 146
4.2.1 早期工业化时代的制磷电炉 146
4.2.2 制磷电炉的大型化升级 146
4.2.3 制磷电炉电极技术的发展 147
4.3 影响制磷电炉的关键技术要素 148
4.3.1 制磷电炉技术水平 148
4.3.2 炉内料层结构、作用及其影响 148
4.3.3 熔池 155
4.3.4 离心泵 160
第5 章 粗黄磷的精制 165
5.1 黄磷气体除尘除杂 165
5.1.1 除尘基本理论 165
5.1.2 除尘设备 166
5.1.3 黄磷尾气净化 171
5.2 黄磷尾气冷凝 178
5.2.1 收磷原理 178
5.2.2 黄磷尾气冷凝的工艺操作参数 178
5.2.3 黄磷尾气冷凝影响因素分析 181
5.3 粗黄磷精制工艺过程 183
5.3.1 粗磷精制原理 183
5.3.2 影响精制的主要因素 183
5.3.3 精制与二次洗涤 184
5.3.4 精制工艺操作方法的改进 185
第6 章 黄磷生产的能量消耗及节能 187
6.1 制磷过程能耗计算 187
6.1.1 制磷电炉的能量消耗 187
6.1.2 能量平衡计算及测试 195
6.2 关键能耗指标及能耗控制方法 199
6.2.1 制磷电炉电流分布 199
6.2.2 制磷电炉热量分布分析 202
6.2.3 热量分布对副反应的影响 204
6.2.4 制磷电炉的自动控制 206
6.3 过程能量的平衡及利用 209
6.3.1 尾气热量回收利用 209
6.3.2 炉渣余热利用 212
第7 章 黄磷生产的“三废”问题及解决方案 215
7.1 黄磷生产“三废”问题概述 215
7.1.1 黄磷生产过程中的“三废”构成 215
7.1.2 “三废”的利用价值 216
7.2 黄磷副产物的回收利用 217
7.2.1 副产物产量 217
7.2.2 副产物经济价值链 217
7.2.3 副产物回收对循环经济的贡献 218
7.3 磷泥资源化回收利用 219
7.3.1 回收原理 219
7.3.2 回收工艺及设备 220
7.3.3 磷泥的综合应用 223
7.4 尾气回收利用 226
7.4.1 尾气组成及数量 226
7.4.2 黄磷尾气的综合利用 227
7.4.3 黄磷净化尾气生产代表产品介绍 228
7.5 其他副产物的回收利用 234
7.5.1 磷铁的回收利用 234
7.5.2 炉渣资源化利用 238
7.5.3 电尘灰的回收利用 243
7.6 废水的处理及回用 244
7.6.1 酸性条件下混凝剂的选择及其处理方法 244
7.6.2 碱性混凝剂的选择及处理方法 245
7.6.3 药剂氧化 246
7.6.4 空气氧化 246
7.6.5 不排污封闭循环 246
7.6.6 循环污水水质的改善措施 247
7.7 黄磷废物利用与可持续发展 249
第8 章 高纯单质磷制备技术 251
8.1 高纯单质磷应用前景 251
8.1.1 相关工业发展对高纯黄磷的需求 251
8.1.2 高纯黄磷的研究状况 252
8.2 高纯黄磷的质量指标 256
8.2.1 食品级磷酸对黄磷质量的要求 257
8.2.2 电子级磷酸对黄磷质量的要求 258
8.2.3 芯片级磷酸对黄磷质量的要求 259
8.3 其他高纯黄磷制备技术 260
8.3.1 物理法制备高纯黄磷 260
8.3.2 化学法制备高纯黄磷 261
8.3.3 其他方法制备高纯黄磷 263
8.4 高纯单质磷生产工艺及设备 263
8.4.1 物理法工艺 263
8.4.2 化学法工艺 269
8.4.3 红磷的生产 272
8.4.4 黑磷的制备方法 273
8.5 高纯黄磷生产的经济性评价 274
8.5.1 黄磷精馏法 274
8.5.2 磷化氢法 274
8.5.3 氧化性含氧酸处理法 274
第9 章 黄磷生产环境、安全、健康 276
9.1 引言 276
9.2 黄磷生产过程中的环境、健康及安全因素分析 276
9.2.1 黄磷的毒性危害 276
9.2.2 黄磷副产物 277
9.2.3 安全风险分析 279
9.2.4 能源消耗 280
9.2.5 黄磷产品生命周期内碳足迹分析 281
9.3 国家和地方ESH 法规 282
9.3.1 《黄磷工业清洁生产评价指标体系》 284
9.3.2 《黄磷生产技术规范》 288
9.3.3 《黄磷行业绿色工厂评价要求》 289
9.4 黄磷生产中达到ESH 要求的措施 292
9.4.1 安全防护措施 292
9.4.2 职业卫生防护措施 293
9.4.3 应急防护措施 295
9.4.4 环境排放指标控制技术 296
第10 章 黄磷产业链简述 300
10.1 黄磷产品的下游产业链 300
10.1.1 产业链的构成 303
10.1.2 产业链的分类 303
10.1.3 产业链的发展 308
10.2 典型黄磷下游产品介绍 310
10.2.1 热法磷酸 311
10.2.2 湿法磷酸 311
10.2.3 磷肥与复肥 314
10.2.4 正磷酸盐 315
10.2.5 聚磷酸盐 316
10.2.6 偏磷酸盐 316
10.2.7 焦磷酸盐 316
10.2.8 磷酸铁锂、磷酸铁钠及电解液 317
第11 章 黄磷及磷化工发展方向 319
11.1 磷化工技术进步历程 319
11.1.1 制磷技术的标志性成果 319
11.1.2 近年来磷化工会议的发展主题 320
11.2 黄磷生产技术展望 321
11.2.1 流化床还原制磷法 321
11.2.2 等离子制磷法 322
11.2.3 太阳能聚焦法制磷 323
11.2.4 天然气或甲烷还原制磷法 324
主要参考文献 325
附录 湖北三峡实验室简介 331