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Procédé de fabrication d'anhydride phosphorique ".
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La présente invention est relative à la fabrication d'anhydride phosphorique dans des fours à combustion inter- ne en partant de phosphorites naturelles ou autres phos- phates.
Les procédés par voie ignée actuellement en usage sont basés sur la réaction de réduction :
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Ca3 (PO 4)2 q 3 Si 0 4. 5 C = 3 Ca Si 05 I 5 C0 o P2
Cette réaction se réalise à des températures relati- vouent basses. Mais la présence de gaz oxydants tels que,, oxygène ou anhydride carbonique, contrarie la réaction et le rendement en est fortement diminuée
Cela étanta cette réaction se réalise d'une manière satisfaisante dans les fours électriques, mais ne donne pas de bons résultats dans les fours à combustion interne tels que hauts-fourneaux ou fours rotatifso
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L'emploi des réactifs sous forme d a1mérés com-
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plexes, permet de les soustraire à l'action néfaste des gaz oxydants,
abstraction faite des particules se trouvant à la surface des agglomérés. Mais la réaction est contra- riée au sein des agglomérés par la présence des produits gazeux de réaction qui se trouve forcement souspression.
Le dégagement de ces produits gazeux, n'est facilité que lorsque les agglomérés affectent la forme de pastilles minces, mais dans ce cas, les réactifs sont exposés à l'action des gaz oxydants.
Le traitement des phosphates par un réducteur, en présence de fondants acides, exclut l'emploi de fours rota tifs. D'autre part, les hauts f ourneaux qui semblent indi- qués présentent les inconvénients suivants :
En présence de fondants acides, la matière phospha- tée entre en fusion et le carbone se sépare, d'avec les ma- tiares en fusion. Il n'y a donc plus contact intime entre le carbone et le laitier, et en outre on ne peut soustrai- re ces matières à l'action néfaste des gaz oxydants.
Dans la zône du haut f ourneau,dite zône réductrice, la. température est insuffisante pour réaliser la réduction du phosphate. Par contre en descendante la. matière arrive dans une zône où la température serait suffisante pour pro voquer un dégagement quasi total du phosphore, mais cette zone est précisément la zone d'oxydation.
Dans le creuset immédiatement au-dessus du bain, le laitier ruisselle en enrobant les morceaux de coke surna- gcant, mais n'est réduit que partiellement par suite de la courte durée de contact.
D'autre part, la fraction de phosphore dégagée brû- le en anhydride phosphorique dans la zone d'oxydation et se reoombine avec la chaux dans les zônes supérieures.
On a essayé d'augmenter la durée de oontact en allon
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geant le creuset et en disposant les tuyères è, 1 extréxi té de celui-ci. Mais le coke est brûlé. par 1 air insufflé et la réaction est contrariée par la présence d'oxygène et de CO2.
Pour atteindre des températures plus élevées, on a enrichi en oxygène l'air insufflé, mais ceci accentue les inconvénients résultants de la présence de gaz oxydantso
Par opposition aux procédés actuellement en usage ou offerts par différents inventeurs, la présente invention est essentiellement basée non pas sur la réduction du phosphate, mais sur le déplacement de l'anhydride phospho- rique au moyen de silice ou d'un autre acide minéral, sui- vant la réaction :
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Cas (p04)2 3 Si 02 z 3 Ca Si 02 p2 05. réalisable en milieu oxydant aussi bien qu'en milieu réduc- teur.
Mais en présence de silice seule, cette opération exi- ge des températures trop élevées pour être réalisable dans les fours industriels.
A l'effet de réduire cette température, on prévoit suivant l'invention, d'opérer ce déplacement par un mélan- ge de silice et d'alumine.
De plus, on a trouvé que la viscosité du laitier exer- ce une action retardatrice sur le dégagement de l'acide phosphorique déplacé, uivant la présente Invention, on réduit cette viscosité par l'addition à la silice, d'alumi- ne, d'oxyde de fera de sels alcalins ou d'autres fondants.
Suivant une autre particularité de l'invention, il. est éventuellement prévu, d'après les conditions économi- ques du moment, d'épuiser les matières ayant subi le trai- tement de déplacement, par la combinaison avec ce procédé, d'un procédé de réduction en atmosphère absolument réduc
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trice, et à très haute température.
D'autres particularités du procédé et des appareils pour sa réalisation apparaîtront au cours de la descrip- tion des dessins ci-annexés qui représentent schématique- ment, deux exemples d'appareil et installation convenant pour l'application de l'invention.
La figure 1 représente schématiquement une installa- tion convenant pour le procédé basé uniquement sur le dé- placement de l'anhydride phosphorique.
La figure 2 est relative à un procédé dans lequel un tel procédé est suivi d'un épuisement des phosphate)? par réduction.
A la figure schématique 1, en voit un four à réverbè- re 2 qui, suivant une particularité de,l'invention et en vue d'assurer un brassage énergique de la masse, est à so- le inclinée, en gradins ou ondulée, de manière à ce que la matière la descende en cascades.
Dans le cas particulier représènté, le gaz de chauf- fage du four 2 est par exemple fourni par un gazogène 3 après un dépoussiérage grossier en 3d.
L'air de combustion et les gaz du gazogène peuvent respectivement être réchauffés dans des régénérateurs . et 5 du type Cowper ou d'un autre type connu.
Les gaz et l'air sont introduits dans le four à ré- verbère par les canaux 4a et 5g.
Les gaz de combustion additionnés de l'anhydride phosphorique déplacés, passent ensuite dans un préchauf- feux de matière opiacé au-dessus du four 2 et contenant la matière à traiter sous forme de briquettes. Dans cet appareil, la température est maintenue au-dessus du point de rosée de l'anhydride phosphorique.
Les gaz sont, à la sortie du préohauffeur amenés par
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un conduit 7 vers des appareils de dépoussiérage et vers des appareils de précipitation de réaction en présence d'ammoniaque gazeux, ou d'absorption des vapeurs de P2O5 dans des solutions ammoniacales ou alcalines,
La figure 2 représente schématiquement une installa- tion pour la réalisation d'un procédé analogue au procédé de la figure 1, en combinaison avec un procédé de réduo tion des phosphates,, Il est parfois avantageux de prooé der à l'épuisement total des matières traitées.
Le trai- tement se fait alors avantageusement suivant cette combi- naison, dans laquelle l'opération de réduction est, Eu!- vant une particularité de l'invention, réalisée à tempéra- ture suffisamment élevée,, pour éviter la présence de gaz oxydants, et pour assurer une réduction pratiquement tota le.
La réduction finale des phosphates dont l'anhydride n'a pas été déplacé, demande un appoint de chaleur supplé mentaire, mais par la combinaison des deux procédés cette chaleur est récupérée sous fonne de chaleur des gaz P2 et CO produits par la réduction, et qui servent au/ chauffage des fours à réverbèreo
A. la figure 2, on voit une installation comportant deux fours à réverbère 2 identiques au four à réverbère de la figure 1, et qui sont disposés de part et d'autre d'un four réducteur 21. Ces fours à réverbère peuvent être dis- posée en nombre quelconque, autour du four 21, par exemple suivant les branches d'une étoile.
La matière traitée dans les fours 2 est épuisés ultérieurement dans le four Il¯. On peut également prévoir l'emploi d'un four réduc- teur et d'un seul four à sole disposé de manière à assu- rer une arrivée de matière au centre du four réducteur et par conséquent une répartition uniforme de cette matière.
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Chaque four 2 est surmonté d'un préchauffeur de matière 6.
Le four réducteur 21 est surmonté d'un échauffeur de matières réductrices 22.par exemple du coke,
Grâce au préchauffage du coke, de la matière traitée et du vent, les températures atteintesréalisent une at- mosphère absolument réductrice et maintenue telle, grâce à la faible quantité de phosphore encore prient dans la matière sortant des fours à réverbère, et de plus, la du- rée de contact de la matière traitée avec le coke est suf- fisante pour assurer la réduction totale du phosphate.
Le cycle de chauffage est le suivant
L'échauffeur de coke 22 est chauffé au?: dépens de la combustion d'une partie du dit coke avec entrée d'air fraiâ par lestuyères23.
Le four réducteur 21 est chauffé par exemple aux dé- pens de la combustion d'une autre partie de ce coke avec introduction d'air chaud par les tuyères 24 reliées à des régénérateurs tels que par exemple le Cowper 25.
Les gaz chauds sortant de l'échauffeur 22 servent au chauffage des Cowper 25 et 26.
Le Cowper 25 sert au réchauffage du vent pour le four réducteur et le Cowper 26 au réchauffage du vent pour les fours à réverbère.
Les fours à réverbère 2 sont chauffés au moyen de la chaleur totale, tant sensible que latente, des gaz sortant du four réducteur 21.
La chaleur sensible des gaz sortant des fours à ré- verbère sert'comme dans le procédé de la figure 1, au pré- chauffage de la matière à traiter, dans les préchauffeurs 6.
A la sortie de ces préchauffeurs, les gaz sont en- voyés par les conduits 27 dans des appareils de dépoussié-
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rage toujours à une température supérieure au point de rosée de l'anhydride phosphorique.
Cet anhydride est alors précipité ou absorbé dans des solutions ammoniacales ou alcalines.
Par la combinaison décrite, outre la suppression de l'opération d'oxydation du phosphore, on obtient un rende- ment en phosphore pratiquement total avec une consommation en combustible sensiblement moindre qu'avec les procédés basés uniquement sur la réduction des phosphateso
Il est évident que l'invention n'est pas limitée aux exemples décrits et que bien des modifications peuvent ê- tre apportées à la forme et à la disposition des appareils intervenant dans sa réalisation sans pour cela sortir du cadre de la présente invention.
Les fours, régénérateurs et gazogènes, peuvent être de n'importe quel type connuo
De même, il est possible d'employer des phosphorites présentant directement la composition voulue en tant que
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silice et alumine, pour la réaction de déplacement. l,fi. si- lice, l'alumine et les divers fondants peuvent également être ajoutés à la matière phosphaté sous n'importe quelle forme.
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1.- Procédé de fabrication d'anhydride phosphorique à partir de phosphates ou de matières en contenant;, c a ac r a c t é r i s é en ce que ces phosphates ou ces matiè- res sont mic en présence de silice et chauffés après avoir éventuellement été additionnés d'un corps susceptible d'abaisser la température de réaction.
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2.- Procédé de fabrication deanhydride phosphorique