AT118623B - Verfahren zur Gewinnung von Tonerdeschmelzzement und phosphorhaltigen Gasen. - Google Patents

Description

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   Wöhler hat Phosphor aus   natürlichen   Phosphaten durch Erhitzen der letzteren mit Kohle und Silikaten gewonnen. Hiebei erhält man eine Trisilikatschlacke, die als solche keinen industriellen Wert hat. 



   Es wurde auch. schon vorgeschlagen, den Phosphor aus   Kalzium-oder Aluminiumphosphaten'   ohne Zusatz von Kohle, durch Mischen der Phosphate mit Tonerde und Schmelzen der Mischung in einem elektrischen Ofen mit einer Lichtbogentemperatur von ungefähr 3000  C zu gewinnen (amerik. 



  Patent Nr. 1076497). Dieses Verfahren ist wegen des grossen Aufwandes an Heizkraft unwirtschaftlich. 



   Ferner wurde bereits vorgeschlagen, den Phosphor in Form von Phosphorsäure durch Sintern einer Mischung von natürlichem Kalziumphosphat und Aluminiumphosphat ohne Zusatz von Kohle zu gewinnen und auf diese Weise   gleichzeitig-ein zementartiges   Produkt von der Beschaffenheit eines   aluminiumhaitigen Portlandzements   zu erhalten. Da bei diesem Verfahren Kalzination zusammen mit Oxydation eintritt, so wird der Phosphor in Form seines Oxyds gewonnen (amerik. Patent Nr. 1000311). 



  Dieses Verfahren ist wegen der erforderlichen hohen Temperaturen über   16000   C ebenfalls unwirtschaftlich und ergibt zudem eine unvollkommene Elimination des Phosphors. 



   Endlich wurde vorgeschlagen, den Phosphor aus natürlichem Kalziumphosphat, Silikaten und kieselsäurehaltigem Ton bei einer Temperatur von ungefähr 14000 C in Form von Phosphorpentoxyd durch Kalzinierung einer solchen Mischung zu gewinnen. Hiebei hat das erhaltene Produkt aber höchstens den Wert eines Puzzolanzements (amerik. Patent Nr. 997086). 



   Gemäss der Erfindung geht die Eliminierung des Phosphors auch dann glatt von statten, wenn man nicht, wie es bei Wöhler der Fall ist, auf die Gewinnung einer sauren Trisilikatschlacke hinarbeitet, sondern auf eine stark   aluminiumhaltige.   Zu diesem Zweck wird die Chargierung so gewählt, dass man von einem stark aluminiumhaltigen Ausgangsmaterial, wie z. B. ton-oder tonerdehaltigem Material, ausgeht und dieses mit Phosphaten in Gegenwart der notwendigen Kohlenstoffmenge in Schacht-oder elektrischen Ofen schmilzt. Es handelt sich also hiebei um ein mit Kohle durchgeführtes Reduktionschmelzverfahren. Es unterscheidet sich hierin von den bisher bekannten Verfahren und ist als überraschend zu, bezeichnen, da bisher die glatte Eliminierung des Phosphors eine saure Schlacke bedingte. 



   Bekannt ist auch ein Verfahren, wonach im elektrischen Ofen Kalzium-und Aluminiumphosphate unter Zusatz von Sand und Kohlenstoff geschmolzen werden, wobei nach Abdestillieren des Phosphors eine Silikatschlacke hinterbleibt. 



   Demgegenüber ist es neu, so zu chargieren, dass keine Silikatschlacke, wohl aber eine Aluminatkalziumschlacke entsteht, die in ihrer Zusammensetzung dem bekannten Schmelzzement entspricht, wodurch es möglich wird, in einem einzigen Prozess diesen hochwertigen Baustoff herzustellen bei gleichzeitiger Gewinnung phosphorhaltiger Gase. 



   Der wesentliche Vorteil liegt in der Auswertung der mineralischen Bestandteile der Schlacke. 
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 trischen Ofen zusammengeschmolzen. Man erhält einen Schmelzzement von folgender Zusammensetzung : 42-5% CaO ; 41%   Al203   und   16. 5% Si02.   Das Eisen wird an Phosphor zu Eisenphosphid gebunden und befindet sich im Eisenkönig. Die entstandenen phosphorhaltigen Gase werden in bekannter Weise weiter verarbeitet. 



   Beispiel 2 : 1 t Pebble (von der vorstehend angegebenen Zusammensetzung), 1   silikatarmes-   Aluminiumphosphat (20-5% CaO ;   33-5%     Als03   ;   2% Fe203 ; 4% Si02   ; 37%   PzOg   ; 3%   H20   und nicht Bestimmtes), 1/3 t Bauxit (Zusammensetzung wie oben) und 3 t Koks werden vermöllert oder, falls notwendig, vermahlen und brikettiert und in einem Schachtofen reduzierend geschmolzen. Es entsteht neben Eisenphosphid und phosphorhaltigen Gasen ein   Schmelzzement   von annähernd folgender Zusammensetzung : 43-5% CaO ;   0#5% Al2O3: 16% SiO2.   



   Das Verfahren kann auch in den verschiedensten elektrischen Öfen in einem Arbeitsgang durchgeführt werden, u. a. auch in elektrischen Schachtöfen, die gleichzeitig zum Erwärmen der Charge verwendet werden. Dabei ist wesentlich, dass so viel Koks zugesetzt wird als zur vollkommenen Reduktion der Phosphate erforderlich ist'und soviel Phosphate, dass für die Bildung des Schmelzzements genügend Kalk naehbleibt. 

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   Der notwendige Tonerdegehalt kann teilweise oder ganz durch Phosphate, deren Aluminiumoxydgehalt 10% übersteigt, gedeckt werden, so dass unter Umständen sogar ohne besonderen Zusatz von Bauxit usw. auszukommen ist. 



   Man kann das Verfahren auch so durchführen, dass neben Phosphorsäure auch Alkaliphosphat in direkter Weise erhalten werden. Zu diesem Zweck werden Phosphate, Koks und geeignete   Zuschläge,   die sowohl Tonerde als auch Alkalioxyde in genügender Menge enthalten, in einem verkürzten Schachtoder elektrischen Ofen verarbeitet. Durch den Zuschlag von Alkalien wird nicht nur der   Schmelzfluss   günstig beeinflusst, sondern die Alkalien verflüchtigen sich bei der unter den gegebenen   Verhältnissen   noch hohen Temperatur zusammen mit dem Phosphor und werden durch eine partielle Verbrennung direkt zu Alkalisalzen der Phosphorsäure gekuppelt, ein Prozess, der bisher technisch nur gesondert und unter erheblichen Kosten vorgenommen werden konnte.

   Die Alkaliphosphate werden in quantitativer Ausbeute gewonnen, da der Phosphor durch den Zusatz von Alkali quantitativ aus der Schlacke entfernt wird. 



   Als Alkaliverbindungen können Feldspat oder jede andere Kalium-oder Natriumverbindung genommen werden. 



   Das Verfahren sei in folgendem Beispiel erläutert : Man mischt 1 t Pebble mit   0'6   t Bauxit und 1-05 t Normalfeldspat und schmilzt dieses Gemisch in einem Schachtofen oder elektrischen Ofen unter Zusatz der notwendigen Menge Koks nieder. Man erhält eine Schlacke von etwa folgender Zusammen- 
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   Das Verhältnis von Kaliumoxyd zu Phosphorpentoxyd ist in diesem Falle ungefähr 8%. Das Verhältnis lässt sich durch Zusatz von Feldspat nicht mehr wesentlich steigern, dagegen durch Zusatz von Kaliumchlorid. 



   Eine weitere Ausführungsform des Verfahrens besteht darin, dass man als Ausgangsprodukt Aluminiumphosphate verwendet und diese mit einem Zuschlag von Kalk bei Gegenwart von Kohlenstoff niederschmilzt. Auch hiebei wird die Phosphorsäure abgespalten und durch den Kohlenstoff reduziert, während eine stark tonerdehaltige Schmelze entsteht, die entweder als Schmelzzement oder als Ausgangsmaterial zur Herstellung von Tonerde verwendet werden kann. 



   Welche chemischen Vorgänge bei dieser Ausführungsform stattfinden, kann nur vermutungsweise gesagt werden. Wahrscheinlich ist, dass der Kalk zunächst an die Phosphorsäure geht, diese bei der Reduktion ihre Base verliert und das Kalziumaluminat entsteht. 



   Das Verfahren wird beispielsweise wie folgt ausgeführt : Redondaphosphat wird Je nach der Zusammensetzung des Rohphosphates mit der anderthalbfachen bis doppelten Menge Koks mit einem Kalkgehalt von zirka 3% sowie einem Zuschlag von etwa 6-10% Kalk im Schachtofen oder elektrischen Ofen   niedergeschmolzen,   bis eine vollkommene Verflüssigung eintritt und bis keine Gase mehr aus der Schmelze austreten. Die entstehenden phosphorhaltigen Gase werden in bekannter Weise auf Phosphor bzw. Phosphorverbindungen verarbeitet. Die   zurückbleibende   Schlacke hat bei den meisten Aluminiumphosphaten, wie z. B. dem Redondaphosphat, ohne weiteres die Zusammensetzung eines Schmelzzements. 



   Bei sehr reinen Aluminiumphosphaten übersteigt der Tonerdegehalt den für Zement zulässigen Satz ; in diesem Falle sind die erzielten Schmelzen sehr brauchbare Rohmaterialien für die Herstellung von reiner Tonerde für die Aluminiumfabrikation. Sollte es sich zeigen, dass die Schmelze sehr strengflüssig ist, so kann sie durch Zusatz von Alkalien verflüssigt werden. In diesem Falle gehen die Alkalien im Laufe der Fertigstellung der Schmelze in Dampfform fort und bilden gegebenenfalls mit abgehenden Phosphorsäuredämpfen Alkaliphosphate. 



    PATENT-ANSPRÜCHE :  
1. Verfahren zur Gewinnung von   Tonerdeschmelzzement   und phosphorhaltigen Gasen aus Phosphaten, ton-oder tonerdehaltigem Material und Kohle, dadurch gekennzeichnet, dass man diese Rohmaterialien in einem derartigen Verhältnis mischt und in einem Schacht-oder elektrischen Ofen niederschmilzt, dass die erhaltene Schlacke Sehmelzzementcharakter besitzt.

Claims (1)

1. 2. Ausführungsform des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Phosphate teilweise oder ganz Phosphorite verwendet werden, deren Aluminiumoxydgehalt 10% übersteigt.

   3. Abänderung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Phosphate Aluminiumphosphate und an Stelle der ton-oder tonerdehaltigen Materialien Kalk verwendet wird.

   4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, gekennzeichnet durch einen Zusatz von AlkaliVerbindungen zur direkten Gewinnung von Alkaliphosphaten.