BE422049A - - Google Patents

Description

   <Desc/Clms Page number 1> 
 



    PROCEDE   POUR LA   FABRICATION'   DE   PHOSPHATES   METALLIQUES. 



   La présente invention a trait à la fabrication de sels de l'acide phosphorique, notamment à la fabrication de phos- phates métalliques, en particulier par   réaotion   de sels métal-* liques sur des anions volatila et sur des produits de combus- tion du phosphore. 



   On a déjà proposé, pour obtenir des phosphates de mé- taux alcalins, de faire agir les produits d'oxydation   du phos-   phore sur des chlorures de métaux alcalins. Jusqu'à présent, ces propositions n'ont pas trouvé d'application technique,    principalement en raison du fait que l'on ne disposait pas de, combinées des effets d'oxydation énergiques, dé températures    matières premières susceptibles de résister aux actions/éle- vées et des actions   oorrosives   extrêmement intenses des produite de réaction.

   Les substances métalliques et céramiques par exem- ple n'entrent pas en ligne de compte, puisqu'elles sont rapide- ment détruites par les phosphates fondus de métaux alcalins; quant au charbon, son emploi n'est également pas à envisager, puisqu'il est consommé par oxydation, 
Une autre difficulté réside dans le fait que la mise 

 <Desc/Clms Page number 2> 

 en oeuvre de la réaction exige des températures élevées et de très grandes quantités de chaleur, notamment lorsqu'on désire obtenir une transformation pratiquement totale des chlorures des métaux alcalins.

   conformément à l'invention, le procédé peut être mis en oeuvre d'une manière remarquable, en satisfaisant aux aon- dit ions nécessaires de chaleur et de température, en opérant la réaction dans une zone dans laquelle s'effectue la combus- tion du phosphore, ou au voisinage immédiat d'une telle zone. 



  Pour obtenir les conditions de température voulues, il est nécessaire de limiter la zone de combustion de telle sorte, que la chaleur rayonnée par la combustion soit concentrée sur les substances en réaction. Ces conditions augmentent   évide     @   ment la difficulté de trouver des matériaux de construction appropriés. 



   Conformément à l'invention, on remédie à ces difficultés en utilisant du phosphate solide de métal alcalin comme maté- riau pour la formation et la délimitation de la chambre de com- bustion et de réaction. 



   D'après l'invention, la combustion du phosphore et la réaction des produits de combustion avec des sels métalliques, notamment avec des chlorures de métaux alcalins, s'effectue dans une chambre exposée au rayonnement direct de la zone de combustion et limitée par une coquille ou coupelle en sel métallique solide. 



   'En donnant une valeur appropriée à la quantité de chlorure métallique introduit dans la zone de réaction, il devient possible d'obtenir différents phosphates, tels que par exemple, des métaphosphates, des pyrophosphates, des   triphos   phates de métaux alcalins. Lors de la production de   triphos-   phates, la pratique a montré qu'il est avantageux d'employer un excédent de chlorures de métaux alcalins. 

 <Desc/Clms Page number 3> 

 



   Le phosphore amené à la zone de combustion peut être transformé d'une manière pratiquement complète par un réglage approprie des conditions de réaction.. En général,   Inachèvement   de la réaction du phosphore oxydé peut âtre favorisé par une diminution de la dilution des gaz de combustion, par exemple de telle sorte que la combustion s'effeotue avec de l'oxygène, ou avec de l'air enrichi en oxygène. Il est en général avantra- geux de conduire l'opération de telle sorte qu'une quantité plus ou moins importante de pentoxyde de phosphore ou   d'acide.   phosphorique quitte la zone de réaction, d'autant plus que ces produits peuvent être récupérés sous forme d'un acide phospha-   rique   préaentant un degré élevé de pureté.

   Lors de la mise en oeuvre pratique du procédé, les conditions de réaction peuvent être facilement réglées de telle sorte que l'on travaille au rendement maximum, tout en tenant simultanément compte des conditions économiques momentanées. La transformation,   rappor-   tée au phosphore oxydé, peut être considérablement augmentée si l'on utilise de l'air préchauffé, au de l'air préchauffé enri- chi en oxygène, Ce mode opératoire est particulièrement   avanta-   geux lors de la production de phosphates de métaux alcalins. 



  La température à laquelle doit être porté l'air comburant dépend du genre des produits désirés, et du four employé. Les fours ayant des pertes par rayonnement relativement réduites 
 EMI3.1 
 (1) ' fM.<......4?-.-be demandent.. qu .un réchauffage moins intense. Lors de la fabri- ¯#Ù [b cation de/phosphate de sOdiumda.bs. un four ayant une. perte calorifique de 50 à 60   %,   on a obtenu des résultats, très satisfaisants en employant de l'air ordinaire, non enrichi en oxygène, et préchauffé à environ 600 à 800 . 



     'En   général il est avantageux d'introduire dans la zone de réaction de l'eau, préférablement sous forme de vapeur   d'eau,   en quantité suffisante pour assurer la.transformation en acide chlorhydrique de la totalité du chlore existant dans les 

 <Desc/Clms Page number 4> 

 chlorures de métaux alcalins mis en oeuvre.   Hais   on peut aussi travailler sans admission d'eau et régler l'admission d'oxygène de telle sorte que le chlore soit obtenu à l'état libre. 



   Le procédé objet de l'invention va être décrit ci-après en se référant au dessin annexé. 



   Dans cette figure, la référence 1 désigne l'enveloppe métallique d'un tube tournant, mis en rotation au moyen des dispositifs habituels, non figurés. La référence 2 désigne un revêtement intérieur de l'enveloppe métallique, réalisé en un phosphate de métal alcalin, par exemple en métaphosphate de so- àium. Ce revêtement peut par exemple être obtenu par fusions successives du phosphate, par exemple au moyen d'un brûleur à      huile ou à gaz, et par refroidissement brusque de l'enveloppe métallique 1, par exemple au moyen d'un dispositif d'arrosage d'eau 3, ou encore par exemple par assemblage de solides de forme appropriée en phosphate et fusion de leur surface, en vue de la soudure des points de contact et du remplissage des fissures et des fentes.

   Ce revêtement peut aussi être consti- tué avantageusement par un certain nombre de couches de phos- phate superposées, par exemple en appliquant tout d'abord sur la paroi du tube du métaphosphate de sodium, puis une ou plu- sieurs couches d'un ou plusieurs autres phosphates à point de fusion plus élevé. 



   La combustion du phosphore s'effectue au moyen de brûleurs 4; une conduite 5 permet l'introduction de vapeur. 



  L'introduction du chlorure métallique s'effectue au moyen du dispositif transporteur 6. 



   Le brûleur à phosphore est par exemple constitué par un bloc de charbon   cylindrique   creux, qui se termine par un aju- tage de plus petite section 7, pénétrant dans le four. L'adduc- tion du phosphore liquide s'effectue au moyen d'une conduite   8,   réalisée par exemple en charbon ou en quartz. Une conduite 9 

 <Desc/Clms Page number 5> 

 permet d'amener une fraction de   l'air,   ou de l'air enrichi en oxygène, ou de l'oxygène industriel. 



   L'oxydation d'une fraction du phosphore dans le brûleur provoque l'évaporation du restant de phosphore. Le mélange en forme de vapeur est brûlé dans le four avec de l'air addition- nel, ou avec de l'oxygène, en formant une flamme 10 très chaude, l'air ou l'oxygène arrivant par l'extérieur du brûleur ou au moyen d'un ajutage 11 disposé dans l'axe du brûleur 4. La gran- deur et l'intensité, de   la..   flamme peuvent être   régléeten     agie-   sant sur le débit et sur la teneur en oxygène des deux courants gazeux assurant la combustion. Cette grandeur et cette intensi- té de la flamme déterminent à leur   tour-la- grandeur   et la forme de l'espace délimité par le revêtement phosphaté 2; cet espace peut par exemple être piriforme. 



   Au lieu de brûleurs à vapeur de   phosphore,   on pourrait aussi utiliser d'autres   brûleurs,   par exemple des   brûleurs     à.   pulvérisation. Le procédé peut être mis en oeuvre en établis- sant la flamme d'oxydation du phosphore en contre-courant par rapport au chlorure de métal alcalin mis en réaction et au phosphate de métal alcalin formé. Dans ce cas, la forme- de la chambre de réaction est un peu différente de celle qui a. été. figurée. 



   Le revêtement du tube tournant est maintenu à une   tempe**   rature suffisamment basse, par exemple par un arrosage   de   l'en**   veloppe,   ou par des serpentins de refroidissement disposés à l'extérieur du four, ou encore enrobés dans le   revêtement,   le refroidissement étant conduit de manière à   conserver   le revête- ment pendant le fonctionnement du four. 



   La réaction entre le chlorure de métal alcalin et le produit de combustion du phosphore s'effectue- principalement à la. surface du bain fondu remplissant   la. partie   inférieure du four et de la masse fondue s'étendant sur le revêtement de 

 <Desc/Clms Page number 6> 

 phosphate solide, et jusqu'à un certain point au sein du bain fondu.. remplissant ladite partie inférieure du four. Grâce à la rotation du four, le revêtement est maintenu dans un état uni- forme, et simultanément la   présenae   constante d'une couche de matière fondue est garantie sur la paroi intérieure dudit revê- tement. La réaction s'effectue sous l'action de la chaleur in- tense rayonnée par la zone de combustion du phosphore avec une excellente utilisation du chlorure de métal alcalin.

   Le phos- phate de métal alcalin formé est soutiré par intermittence ou de façon continue, et soumis au traitement habituel.   L'acide   chlorhydrique gazeux formé pendant la réaction atteint,   a-veo   l'acide phosphorique non absorbé, à travers une conduite   la,   une colonne ou un dispositif de précipitation électrique 13,      dans lequel s'effectue la condensation de l'acide phosphorique. 



  L'acide chlorhydrique gazeux et les gaz de combustion restant atteignent la colonne 14 dans laquelle le gaz est recueilli dans de l'eau pour former de l'acide chlorhydrique. 



   La quantité de phosphore transformée dépend très large- ment de la quantité d'oxygène contenue dans les gaz de   aombua-   tion, mais il va de soi que d'autres facteurs tels que   l'espèce,   les dimensions et la forme du four, exercent une certaine   influ-   ence.   A   titre   d'exemple,   on peut mentionner que, lors de la mise en oeuvre du procédé, en utilisant comme gaz aomburant de l'air, l'absorption de phosphore était d'environ 50   %,   tandis qu'en augmentant la teneur en oxygène des gaz de combustion, toutes autres conditions restant égales, la transformation du phosphore pouvait être poussée à 85-90 %. 



   L'emploi d'un gaz trop riche en oxygène n'est en général pas avantageux, comme la flamme produite avec de l'oxygène pur ou avec un gaz à teneur élevée en oxygène présente un volume très réduit, et que de ce fait la surface du bain fondu destiné à entrer en réaction doit également être de petite dimension. 

 <Desc/Clms Page number 7> 

 



  En général, il est avantageux d'employer, pour assurer la com- bustion, des gaz contenant au moins 5   %   en volume   d'oxygène.   



  Un mélange d'un volume d'oxygène sous forme d'air, et d'un volume d'oxygène industriel qui produit un gaz. aontenant environ 35 % d'oxygène a. donné de très bons résultats, aomme il a été dit plus haut, une augmentation de la transformation du phosphore peut aussi être obtenue en soumet- tant l'air comburant non pas à un enrichissement en oxygène, mais à un préchauffage, ou encore en introduisant l'air enrichi en oxygène après lui avoir fait subir un préchauffage, De la vapeur d'eau peut être introduite dans la zone de-réaction comme gaz-support, et favorise par ailleurs la réaction, comme il a été dit plus haut. 



   Ainsi qu'il a été dit ci-dessus, le réglage des   condi   tions de fonctionnement permet d'influer sur la réaction en vue de la formation de certains phasphates, que l'on désire   ob-   tenir. Pour former par exemple du métaphosphate de sodium, on   pourra.ajouter   environ deux proportions   moléculaires   de phos- phate de soude par proportion moléculaire de pentoxyde de phos- 
 EMI7.1 
 gaz W,,4 1 (, phore transforma tandis que pour produire du/phosphate de soude, on introduit environ le double de chlorure de sodium. 



  La quantité de chaleur nécessaire pour la mise en oeuvre du proaédé est d'autant plus importante, que   la.proportion     de,   aglo- rure de métal alcalin, eu égard au phosphate brûlé, est elle- même plus grande. 



   Dans certaine cas, il est avantageux de conduire la réaction de telle sorte que le phosphate de: métal alcalin   cuit-   tant le four contienne toujours une petite fraction, de chlorure de métal alcalin non transformé, ce résidu pouvant être trans- formé entièrement par un chauffage ultérieur.

   Le bain fondu. quittant le four peut par exemple être dirigé directement: dans un deuxième tube tournant, revêtu intérieurement de. phosphate de métal alcalin, dans lequel la chaleur nécessaire pour   @   

 <Desc/Clms Page number 8> 

 assurer la transformation complète du chlorure de métal alcalin restant, est obtenue par exemple au moyen d'un brûleur à huile ou à gaz, Il y a. avantage à introduire de la vapeur dans ce deuxième four pour compléter l'élimination du chlorure de métal alcalin, cette introduction pouvant s'effectuer par exemple au moyen du brûleur de chauffage. 



   Un avantage particulier du procédé objet de l'invention réside dans le fait qu'il permet d'obtenir des   phosphates,   exempte, ou pratiquement exempts d'arsenic, puisque   l'arsenic   contenu dans le phosphore est transformé, étant donné les conditions de réaction, en un composé volatil qui s'échappe avec des gaz non absorbés. L'introduction d'acide chlorhydrique dans la zone de combustion permet d'améliorer encore l'évaporation de l'arsenie. 

**ATTENTION** fin du champ DESC peut contenir debut de CLMS **.

Claims (1)

1. Le procédé et le dispositif ci-dessus décrits peuvent être utilisés avantageusement pour la production d'autres phos- phates, notamment de métaux dont les points de fusion ne sont pas sensiblement supérieurs à 1000 , par exemple du calcium, du magnésium, du zinc, du plomb, etc, La réaction d'acide phos- phorique et de chlorure de potassium en vue de la formation d'un mélange eutectique de chlorure de potassium et de phos- phate tripotasaique permet d'obtenir un engrais de grande valeur.

   Il va de soi que pour des opérations de ce genre, dans lesquelles on ne dispose pas de la chaleur de combustion du phosphore, les calories nécessaires doivent être fournies par d'autres moyens, par exemple par des brûleurs à huile ou à gaz, ou encore par de l'énergie électrique. EMI8.1 REVENDIaATIONS wr ',''8 S 1. Procédé pour la fabrication de phosphate métallique, notam- ment de phosphates alcalins, par réaction de produits d'oxyda** tion du phosphore sur des sels métalliques, notamment sur des chlorures de métaux alcalins, caractérisé en ce que la réaction s'effectue dans une chambre délimitée par une couche de sel <Desc/Clms Page number 9> métallique fondu, supportée par une couche sous-jacente de sel métallique solide.

   2. procédé tel que revendiqué sous 1, caractérisé en ce que la. couche de sel métallique fondu est exposée au rayonnement di- rect de ohaleur de la flamme formée par la. combustion du phos- phore.

   3. Procédé tel que revendiqué sous 1 et 2, caractérisé en ae que pour compléter la réaction, le produit de réaction, encore à l'état fondu, est soumis à une action complémentaire de la chaleur.

   4. Dispositif pour la réalisation du procédé suivant 1 - 3, constitué par un four tournant dont la surface intérieure est revêtue d'une couche de sel métallique solide, notamment d'un phosphate alcalin, et complété par des organes pour l'introduc- tion à l'intérieur du four tournant de sel métallique et de produits d'oxydation du phosphore, ainsi que par des organes de refroidissement de la paroi du four tournant.

   Messieurs, Demande de brevet en Belgique n prov. 328.540 - du 11 juin¯193'7 - F.P.Kerschbaum - Mon correspondant '-étranger me fait savoir que dans le texte déposé, page 7, lignes 19-20, l'expression "phosphate de soude" devrait être remplacée par : chlorure de sodium ".

   J'ai l'honneur de vous prier de bien vouloir permet- tre que la présente lettre reste annexée au dossier de la demande.

   Le demandeur autorise l'Administration a délivrer copie de la présente lettre. joins 15 Frs en timbres fiscaux.

   Veuillez croire, Messieurs, a l'expression de mes sentiments distingués,