2.7.5.13. Ванна руднотермической фосфорной печи
Появляющаяся жидкая фаза стекает в нижние горизонты печи, взаимодействуя с твердыми частицами шихты. Поскольку кокс всегда задается с некоторым избытком, рассчитанным на его потерю вследствие сгорания, уноса и вследствие неполноты проходящих реакций, постепенно по мере осаждения шихты и наполнения шлака он всплывает над образовавшимся расплавом и образуется слой. Таким образом, появляется третья зона, которую можно назвать углеродистой или коксовой. Содержание в ней кокса выше, чем в шихте. В этой зоне происходит процесс химического взаимодействия восстановителя с расплавом. Расплав, проходя эту зону, как бы фильтруется через слой кокса. При этом обеспечивается достаточно высокая поверхность контакта фаз и непрерывный отвод продуктов реакции. Пройдя коксовую зону, расплав приобретает тот состав, который необходимо получить. В этой зоне протекает основной технологический процесс восстановления фосфата кальция до элементарного фосфора вследствие того, что до появления жидкой фазы, восстановление фосфатов кальция не происходит. Четвертая зона ванны является зоной расплава шлака и феррофосфора, состав которого практически стабилен. Прохождение реакции в этой зоне незначительно и может проходить только в поверхности контакта расплава и кокса.
В основе электротермического способа производства фосфора лежит реакция восстановления фосфата кальция углеродом в присутствии кремнезема, при проведении процесса в жидкой фазе, реакция может быть записана в следующем виде:где п — определяется требуемым модулем кислотности
и не имеет фиксированного числа.
На механизм и кинетику восстановления фосфата кальция существенное влияние оказывает наличие расплава, имеющего высокую температуру, и определенный модуль кислотности.
Полнота восстановления фосфата кальция зависит от поверхности контакта расплава с коксом, времени контакта с восстановителем и физико-химических свойств расплава, а гранулометрия восстановителя, размеры углеродной зоны, положение электрода и другие технологические и электрические параметры оказывают решающее значение на характер зависимости содержания Р205 в шлаке от Мк.