CH124714A - Verfahren zur Herstellung von Schmelzzement unter gleichzeitiger Bildung von phosphorhaltigen Gasen. - Google Patents

Description

  Verfahren zur Herstellung von Schmelzzement unter gleichzeitiger Bildung von       phosphorhaltigen    Gasen.         Wöhler    hat Phosphor aus natürlichen  Phosphaten durch Erhitzen der letzteren mit  Kohle und Silikaten gewonnen. Hierbei er  hält man eine     Trisilikatschlacke,    die als  solche     keinen        industriellen    Wert hat.  



  Es wurde auch schon vorgeschlagen, den  Phosphor aus     Calcium-    oder     Aluminium-          phosphaten    ohne Zusatz von Kohle, durch  Mischen der Phosphate mit Tonerde und  Schmelzen der Mischung in einem elektri  schen Ofen mit einer     Lichtbogentemperatur     von ungefähr 8000   zu gewinnen (amerika  nisches Patent 1,076,497). Dieses Verfahren  ist wegen des grossen Aufwandes an     Heiz-          kraft        urwirtschaftlich.     



  Ferner wurde bereits vorgeschlagen, den  Phosphor in Form von Phosphorsäure durch  Sintern einer Mischung von     natürlichem    Cal  ciumphosphat und Aluminiumphosphat ohne  Zusatz von Kohle zu gewinnen     und    auf diese  Weise gleichzeitig ein zementartiges Produkt  von der     Beschaffenheit    eines aluminiumhal-    tigere     Portlandzementes    zu erhalten. Da bei  diesem Verfahren     Calcination    zusammen mit  Oxydation eintritt, so     wird    der Phosphor in  Form seines     Oxydes    gewonnen (amerikani  sches Patent 1,000,811).

   Dieses Verfahren  ist wegen der erforderlichen hohen Tempera  turen über 1600   ebenfalls unwirtschaftlich  und ergibt zudem eine unvollkommene Eli  mination des Phosphors.  



  Endlich wurde vorgeschlagen, den Phos  phor aus natürlichem     Calciumphosphat,    Sili  katen und kieselsäurehaltigem Ton bei einer  Temperatur von     ungefähr    1400' in Form  von     Phosphorpentoxyd    durch     Calcinierung     einer. solchen Mischung zu gewinnen. Hier  bei hat das erhaltene Produkt aber höchstens  den Wert     eines        Pozzuolanzementes    (amerika  nisches Patent 997,086).  



  Gemäss der Erfindung geht die Eliminie  rung des Phosphors auch dann     glatt    von  statten, wenn man nicht, wie es bei     Wöhler     der Fall ist, auf die Gewinnung einer     sauren              Trisilikatschlacke    hin arbeitet, sondern auf  eine stark aluminiumhaltige, die die Zusam  mensetzung eines Schmelzzementes besitzt.

    Zu diesem Zweck werden phosphorsaure-,  kieselsaure-, tonende- und kalkhaltige Mate  rialien, je nach ihrer     analytischen    Zusammen  setzung in solchen Mengenverhältnissen mit  einer für den     Reduktionsprozess    des Phos  phors hinreichenden Menge Kohlenstoff zu  sammen geschmolzen, dass neben den ent  wickelten phosphorhaltigen Gasen eine  Schlacke entsteht, die die Zusammensetzung  eines Schmelzzementes hat. Unter Schmelz  zement wird ein dem     Portlandzement    eben  bürtiger, im     Schmelzfluss    hergestellter, Ton  erde, Kieselsäure und Kalk enthaltender Ze  ment verstanden, der einen     Tonerdegehalt     von mehr als 11% aufweist.

   Dieses Zusam  menschmelzen kann im Schacht- oder     irrt     elektrischen Ofen durchgeführt werden.  



  Es handelt sich also hierbei um ein mit  Kohle durchgeführtes Reduktionsschmelz  verfahren. 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.     



  Der wesentliche Vorteil liegt in der Aus  wertung der mineralischen Bestandteile der  Schlacke.  



       Beispiel   <I>1:</I>  1 t     Pebble        (enhaltend:        46%        Ca0,    2,5%       A1-.0,        1,5 a0.        Fe20;

  ,    7%     SiO.,        34%        P05,          3 ö        CO@,        6%        H.0    und nicht Bestimmtes) wer  den mit 0,6 t Bauxit (mit einem Gehalt von       65 ,o        A1.0.3,    10%     Fe. ,    10%     SiO.,    15% Was  ser -und nicht Bestimmtes) und 1,5t     Koks     (mit     8.5 ö    Asche;

       9"/o        Ca0,        33%        A1--0,        11%     Fe     .0",        45%        SiO2,        2'/o        H.0    und nicht Be  stimmtes) in einem Schachtofen oder elektri  schen Ofen zusammengeschmolzen.

   Man er  hält einen Schmelzzement von folgender Zu  sammensetzung:     42,5%        Ca0,    41%     A10.,    und       16,5%        SiO-    Das Eisen wird an Phosphor zu       Eisenphosphid    gebunden und befindet sich  im Eisenkönig. Die entstandenen phosphor  haltigen Gase können in bekannter Weise       weher    verarbeitet werden.

           Beispiel   <I>2:</I>  1 t     Pebble    (von der vorstehend angegebe  nen Zusammensetzung), 1 t     silikatarmes     Aluminiumphosphat 20,5%     Ca0,        33,5%        A120"          2 ö        Fe-#0..,    4%     SiO.,        3"r         ö        P.Oz;

  ,        3%        H#A    und  nicht Bestimmtes),     1!,    t     Bauxit    (Zusammen  setzung wie oben) und 3 t     Koks    werden     ver-          möllert    oder, falls notwendig, vermahlen und  brikettiert und in einem Schachtofen redu  zierend geschmolzen.

   Es entsteht     neben          Eisenphosphid    und phosphorhaltigen Gasen  ein Schmelzzement: von annähernd folgender       Zusammensetzung:        43,5 #ö        Ca0,        40,5%        A1.0;,          16\'ü        Siol.     



  Das Verfahren kann auch in den ver  schiedensten elektrischen Ofen in einem Ar  beitsgang     durchgefiibrt    werden, unter ande  rem auch in elektrischen Schachtöfen, die       gleichzeitig    zum     Erw    armen der Charge ver  wendet werden. Dabei ist es wesentlich, dass  soviel     Koks    zugesetzt wird, als zur vollkom  menen Reduktion der Phosphate erforderlich  ist und soviel Phosphate, dass für die Bildung  des Schmelzzementes genügend Kalk nach  bleibt.  



  Der notwendige     Tonerdegehalt    kann     teil-          tveise    oder ganz durch Phosphate mit     hoheir_     Aluminiumgehalt gedeckt werden, so dass un  ter Umständen sogar ohne besonderen Zusatz  von Bauxit     etc.    auszukommen ist.  



       Man    kann das Verfahren auch unter Zu  gabe von     Alkaliverbindungen    durchführen,  um das Schmelzen de., Reaktionsgemisches  zu erleichtern, wobei man neben Phosphor  säure auch     Alkaliphosphate    in direkter Weise  erhalten kann. Zu diesem Zwecke werden  Phosphate,     Koks        und    geeignete Zuschläge,  die sowohl Tonerde, als auch     Alkalioxy    de in       heiiügender        Men"e    enthalten, in einem     ver-          kürzten    Schacht- oder elektrischen Ofen ver  arbeitet.

   Da. die     Alkalien    sich bei der unter  den gegebenen Verhältnissen noch hohen  Temperatur zusammen mit: dem Phosphor  verflüchtigen, können sie durch eine partielle  Verbrennung     direkt        zti        Alkalisalzen        der          Phosphorsäure        gekuppelt    werden, eine Ar  beitsweise, die bisher technisch nur geson  dert und unter erheblichen Kosten vorgenom-           men    werden konnte.

   Die     Alkaliphosphate     können .in     quantitativer    Ausbeute gewonnen  werden, da der Phosphor durch Zusatz von  Alkali     quantitativ        atis    der Schlacke sich ent  fernen lässt.  



       31s        Alkaliverbindungen        können    Feldspat  oder jede andere Kalium- oder     Natriumver-          bindung    genommen werden.  



  Diese Ausführungsform des Verfahrens  sei an folgendem Beispiel erläutert:  Man mischt 1 t     Pebble    mit 0,6 t Bauxit  und 1,05 t Normalfeldspat und schmilzt die  ses Gemisch in einem Schachtofen oder elek  trischen Ofen unter Zusatz der notwendigen  Menge Koks nieder. Man erhält eine Schlacke  von etwa folgender Zusammensetzung:     40'/o          Ca0,    40% A1203, 20%     SiO2.    Hierbei ist der       Aschegehalt    des     Kokses    nicht berücksichtigt.  



  Das Verhältnis von     Kaliumoxyd    zu     Phos-          phorpentoxyd    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 Ver  fahrens besteht darin, dass man als Ausgangs  produkt     Aluminiumphosphate    verwendet und  diese mit einem Zuschlag von Kalk bei  Gegenwart von Kohlenstoff     niederschmilzt.     Auch hierbei wird die Phosphorsäure abge  spalten und durch den Kohlenstoff reduziert,  während eine stark     tonerdehaltige    Schmelze  entsteht, die als Schmelzzement verwendet  werden kann.  



  Welche chemischen Vorgänge bei dieser  Ausführungsform     stattfinden,    kann nur ver  mutungsweise gesagt werden. Wahrschein  lich ist, dass der Kalk zunächst an die Phos  phorsäure geht, diese bei der Reduktion ihre  Base verliert und das     Calciumaluminat    ent  steht.  



  Diese Ausführungsform des Verfahrens  wird beispielsweise wie folgt ausgeführt:       Redondaphosphat    wird je nach der  Zusammensetzung des     Rollphosphates    mit    der anderthalbfachen bis doppelten Menge  Koks mit einem Kalkgehalt von zirka  <B>3%,</B>     sowie    einem Zuschlag von etwa 6  bis     10 /a    Kalk im Schachtofen oder elek  trischen Ofen niedergeschmolzen, bis eine  vollkommene Verflüssigung eintritt und bis  keine Gase mehr aus der Schmelze austreten.  Die entstehenden phosphorhaltigen Gase kön  nen in bekannter Weise auf Phosphor     bezw.     Phosphorverbindungen verarbeitet werden.

    Die zurückbleibende Schlacke hat bei den  meisten Aluminiumphosphaten,     wie    zum Bei  spiel dem     Redondaphosphat,    ohne weiteres  die Zusammensetzung eines Schmelzzementes.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCFI Verfahren zur Herstellung von Schmelz zement unter gleichzeitiger Bildung von phosphorhaltigen Gasen, dadurch gekenn zeichnet, dass man phosphorsäure-, kiesel- säure, tonerde- und kalkhaltige Materialien in Gegenwart einer für den Reduktionsprozess des Phosphors notwendigen Kohlenstoff menge in solchen Mengenverhältnissen zu sammenschmilzt, dass neben den entwickelten phosphorhaltigen Gasen eine Schlacke ent steht, die die Zusammensetzung eines Schmelzzementes hat. UNTERANSPRÜCHE: 1.

   Verfahren nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das Reaktionsgemisch in einem- Schachtofen geschmolzen wird. 2. Verfahren nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das Reaktionsgemisch in einem elektrischen Ofen geschmolzen wird. 3. Verfahren nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass dem Reaktionsge misch zwecks Erleichterung des Schmel zens Alkaliverbindungen zugesetzt werden.