CH163761A - Verfahren zur Herstellung von Ferrophosphor. - Google Patents

Description

  Verfahren zur Herstellung von     Ferrophosphor.       Gegenstand der vorliegenden Erfindung  ist ein Verfahren, wonach man aus     silizium-          haltigen    Ausgangsstoffen neben einer prak  tisch kieselsäurefreien,     Calciumoxyd    und  Aluminiumoxyd     enthaltenden    Schlacke, die  zum Beispiel als     Schmelzzement    oder zur     Her-          stellung    von für die elektrolytische Erzeu  gung von Aluminium     geeignetem    kiesel  säurefreiem Aluminiumoxyd Verwendung  finden kann,

   einen ebenfalls von Silizium  Praktisch bis völlig freien und hierdurch für  viele Verwendungszwecke     besonders    wert  vollen     Ferrophosphor    erhält.  



  Durch das Hauptpatent 158284 ist ein  Verfahren zur Herstellung von     Ferrophos-          phor    geschützt, nach welchem ein Stoff  gemisch, aus dem durch Reduktion die Ele  mente Eisen,     Phosphor    und Silizium ge  bildet werden können und zugleich eine Cal  ciumoxyd und Aluminiumoxyd enthaltende  Schlacke entstehen kann, mit einer solchen  Menge eines kohlenstoffhaltigen Reduktions  mittels erhitzt wird, dass aller gebunden,-    Phosphor zu elementarem Phosphor, alles  gebundene Eisen zu metallischem Eisen und  alles gebundene Silizium zu elementarem  Silizium reduziert wird und,

       neben    einer  praktisch bis völlig kieselsäurefreien     Gal-          eium-    und Aluminiumoxyd     enthaltenden     Schlacke, ein     siliziumhaltiger        Ferrophosphor     erhalten wird.  



  Da indessen der     Siliziumgehalt    des nach  dem Verfahren des Hauptpatentes erhält  lichen     Ferrophosphors    für manche Verwen  dungszwecke desselben störend ist, erfolgt in  Verbesserung des Verfahrens des Haupt  patentes nach der vorliegenden     Erfindlung     die Herstellung von     siliziumarmen    bis -freiem       Ferrophosphor        neben    der Bildung einer prak  tisch kieselsäurefreien, zum Beispiel zur Her  stellung von kieselsäurefreiem Aluminium  oxyd     geeigneten,

      aus Aluminiumoxyd und       Calciumoxyd    bestehenden Schlacke     unter     Verwendung von in grosser Menge und zu  billigstem Preise zur Verfügung stehenden       siliziumhaltigen    Ausgangsstoffen dadurch,      dass man     nun    zunächst, gemäss dem Verfah  ren des Hauptpatentes, ein Stoffgemisch.

   aus  dem durch Reduktion die Elemente Eisen,  Phosphor und Silizium gebildet werden kön  nen und zugleich eine     Calcium-    und Alumi  niumoxyd enthaltende Schlacke entstehen  kann, mit einer solchen     Menge    eines kohlen  stoffhaltigen Reduktionsmittels erhitzt, dass  aller gebundene Phosphor zu elementarem  Phosphor, alles gebundene Eisen zu metalli  schem Eisen und alles gebundene Silizium  zu elementarem Silizium reduziert wird, und,  neben einer praktisch bis völlig kieselsäure  freien,     Calcium-    und Aluminiumoxyd enthal  tenden Schlacke, ein     siliziumhaltiger        Ferro-          phosphor    erhalten wird,

   und dass man .diesem  sodann in einer zweiten Verfahrensstufe sei  nen Gehalt an .Silizium weitgehend bis voll  ständig durch Zusammenschmelzen mit einem  Phosphat wieder entzieht.  



  Jeder der in der ersten Verfahrensstufe  zu reduzierenden     Chargenbestandteile    kann  dabei, gegebenenfalls ganz oder teilweise, in  Verbindung mit andern reduzierbaren     Char-          genbestandteilen    verwendet werden.  



  Zur Erzeugung des     benötigten    Phosphors  können in dieser ersten Verfahrensstufe zum  Beispiel vorteilhaft Phosphate des     Calciums,     insbesondere     Tricaleiumphosphat,    Verwen  dung     finden.    Das benötigte Aluminiumoxyd  kann     ganz    oder teilweise als solches oder  in Form von     tonerdehaltigen    Stoffen, gege  benenfalls in Verbindung mit     Calciumoxyd     oder     calciumoxydhaltigen    Stoffen oder auch  ganz oder teilweise     in*Verbindung    mit dem  benötigten Phosphor als Aluminiumphosphat  zugeführt werden.

   Indessen kann der Phos  phor ganz oder teilweise auch aus andern  Phosphaten, wie zum Beispiel Eisenphosphat,  erzeugt werden, wobei man die benötigten  oder noch fehlenden Mengen von Kalk       und,/oder    Aluminiumoxyd in Form beliebiger  geeigneter     calciumoxyd-    und     tonerdehaltiger     Stoffe zuschlagen kann.  



  Das Mengenverhältnis des     Calcium-    und       Aluminiumoxydes    in der Schlacke kann man  beliebig regeln.    Das Silizium kann in der Charge ganz  oder teilweise aus Kieselsäure, zum Beispiel  in Form von Quarz, oder auch aus Verbin  dungen von Kieselsäure mit andern Bestand  teilen, zum Beispiel mit Aluminiumoxyd,       Calciumoxyd    oder Eisenoxyd gewonnen wer  den.  



  Auch das     benötigte    Eisen kann ganz oder  teilweise aus     oxydischen    Eisenverbindungen,  sowie aus Verbindungen mit andern zu redu  zierenden Zusatzstoffen, zum Beispiel aus       eisen.oxydhaltigem    Bauxit oder eisenhaltigem  Ton gewonnen werden.  



  Als kohlenstoffhaltiges Reduktionsmittel  kann zum Beispiel jede Art von Kohle, Koks  und dergleichen Verwendung finden.  



  Die Umsetzung kann in beliebigen ge  eigneten Öfen, zum Beispiel in Schachtöfen  oder auch in     elektrischen        üfen,    bei passenden  Temperaturen, zum Beispiel solchen bis zu  1800   oder auch .darüber, erfolgen. Beim  Arbeiten im Schachtofen wird die anzuwen  dende Kohlenmenge mindestens um die für  die Erzielung der Reaktionstemperatur nötige  Menge von Verbrennungskohle erhöht.  



  Die Trennung der in der     ersten    Verfah  rensstufe erhaltenen Schlacke von dem  gleichzeitig     erhaltenen        siliziumreichen        Ferro-          phosphor    erfolgt zweckmässig noch im       Schmelzfluss    durch getrenntes Abstechen in  üblicher Weise.  



  Die hierbei     erhaltene,    praktisch     silizium-          freie,    Aluminium- und     Calciumoxyd,    zum  Beispiel im gleichen     Molekularverhältnis,     enthaltende Schlacke kann sowohl als  Schmelzzement, als mit besonderem Vorteil  zur Herstellung von reinem, für die Herstel  lung von Aluminium oder Aluminiumlegie  rungen durch     Schmelzflusselektrolyse    geeig  netem Aluminiumoxyd Verwendung     finden.     Durch Behandlung der Schlacke mit alkali  schen     Aufsehlussmitteln,    wie zum Beispiel       Sodalösung    oder     Ätzalkalilösung,

  erhält    man  zum Beispiel in an sich bekannter     Weise     eine Lösung von     Alkalialuminat,    die dann,  zum Beispiel nach dem Bayer-Verfahren, auf  reines Aluminiumoxyd verarbeitet werden  kann, während der dabei als Nebenprodukt      gewonnene, aus     Calciumkarbonat    bestehende       Rückstand,    gegebenenfalls nach vorheriger  Überführung durch Brennen in     Calciumoxyd,     bei Verwendung von     Calcium    nicht als we  sentlichen Bestandteil enthaltenden Phos  phaten als Ausgangsstoff für die erste Ver  fahrensstufe immer wieder im Kreislauf als  Zuschlag zur Bildung der     Caleiumoxyd    und  Aluminiumoxyd enthaltenden Schlacke ver  wendet werden kann.

    



  Für die Behandlung mit der alkalischen       Aufschlusslösung    wird die Schlacke zweck  mässig zuvor durch     Zerstäubung,    zum Bei  spiel durch Einblasen eines Luftstromes in  den Strahl der aus dem Ofen ausfliessenden  Schlacke, in die Form von     Granalien    über  geführt, die man vorteilhaft unmittelbar  darauf mit Wasser oder auch mit der     alkali-          isehen        Aufschlusslösung,    zweckmässig eben  falls in fein verteilter Form, zum Beispiel in  Form eines Regens, in Berührung bringt.  



  Zwecks Überführung des in der ersten  Verfahrensstufe erhaltenen     siliziumreichen          Ferrophosphors    in     siliziumarmen    bis -freien       Ferrophosphor    wird der     siliziumreiche        Ferro-          phosphor    mit einem Phosphat, wie zum Bei  spiel     Tricalciumphosphat,    Aluminiumphos  phat, Eisenphosphat und dergleichen, zu  sammengeschmolzen, wobei sich der Sauer  stoff des Phosphates mit dem Silizium des       Ferrophosphors    zu     S'02    und der frei gewor  dene Phosphor mit dem überschüssigen Eisen  des     Ferrophosphors    verbindet,

   dessen Phos  phorgehalt     dabei    in entsprechendem Masse  erhöht wird. Insbesondere bei Anwendung  des     Phosphates    in ausreichender, vorzugs  weise     überschüssiger    Menge ist es auf diese  Weise mit Leichtigkeit möglich, dem     sili-          ziumreichen        Ferrophosphor    seinen Silizium  gehalt bis auf wenige Hundertstel Prozente  zu entziehen.  



       Die    aus dem     Siliziumgehalt    des     Ferro-          phosphors    gebildete Kieselsäure kann mit den  basischen Bestandteilen des     angewendeten     Phosphates zu einer zum Beispiel als hy  draulisches Bindemittel oder zur Herstellung  eines solchen verwendbaren     Silikatscblacke     zusammentreten.

      Infolge seines stark     exothermen    Charak  ters kann der erwähnte Umsetzungsvorgang  im allgemeinen ohne jede zusätzliche Ver  wendung von     Reduktionskohle    und ohne Zu  führung weiterer, als der zur Einleitung des  Umsetzungsvorganges nötigen Wärme, zum  Beispiel im     ,Schachtofen    oder in einem elek  trischen Ofen, durchgeführt werden.  



  Von den bekannten Verfahren zur gleich  zeitigen Herstellung von     Ferrophosphor    und  einer aus     @Calciumoxyd    und Aluminiumoxyd  bestehenden Schlacke hat das beschriebene  Verfahren den Vorteil, dass dabei unter Ver  wendung billiger beliebig     kieselsäurehaltiger     Ausgangsstoffe, wie     Tricalciumphosphat,     Bauxit usw., sowohl ein praktisch     silizium-          freier        Ferrophosphor,    als auch eine praktisch       siliziumfreie        Aluminatschlatke        erhalten    wer  den kann.  



  <I>Beispiel:</I>  1000 kg Bauxit (mit 55,8%     A1203,        10,1%          SiO2    und 12,4%     Fe2O3)    werden mit 820 kg       Pebble    Phosphat (mit<B>3.3,6%</B>     P20"    47;8       Ca0,   <B>0,9%</B>     A1203,   <B>1,25%</B>     Fe20;

      und     4%          Si0z),    sowie mit 1160 kg Eisenerz (mit       84,5%        Fe20"   <B>1,5%</B>     A1203,    2 %     CaO    und  3,5 %     Si02)    und 480 kg Koks (mit 85  fixen Kohlenstoff) im elektrischen Ofen bei  etwa<B>1700'</B> geschmolzen. Man erhält 960 kg       siliziumhaltigen.    Eisenphosphor (mit 11,4 %  Phosphor und 8,1 %     Si),    sowie<B>1000</B> kg Cal  ciumaluminatschlacke mit 580 kg A1203.  



  Die Schlacke kann in bekannter Weise       mit,Sodalösung    zu     Calciumkarbonat    und Na  triumaluminat umgesetzt werden.  



  Die 960 kg     siliziumhaltiger    Eisenphos  phor werden mit 475 kg     Pebble    Phosphat im  elektrischen Ofen oder in einem mit Gas       beheizten    Trommelofen bei etwa 1400   raffi  niert, wobei man 955 kg     siliziumarmen     Eisenphosphor mit<B>18,8%</B> Phosphor und nur       0,1%    Silizium erhält.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH: Verfahren zur Herstellung von Ferro- phosphor, dadurch gekennzeichnet, d.ass man ein Stoffgemisch, aus dem durch Reduktion die Elemente Eisen, Phosphor und Silizium gebildet werden können und zugleich eine Calciumoxyd und Aluminiumoxyd enthal tende Schlacke entstehen kann, mit einer sol chen Menge eines kohlenstoffhaltigen Re duktionsmittels erhitzt, dass aller gebundene Phosphor zu elementarem Phosphor, alles ge bundene Eisen zu metallischem Eisen und alles gebundene Silizium zu elementarem Silizium reduziert wird und, neben einer praktisch bis völlig kieselsäurefreien,

   Cal ciumoxyd und Aluminiumoxyd enthaltenden Schlacke,-ein .siliziumhaltiger Ferrophosphor erhalten wird, und dass man sodann diesem F'errophd.sphor durch Zusammenschmelzen mit einem Phosphat seinen Gehalt an Sili zium weitgehend bis völlig entzieht. UNTERANSPRüCHE 1. Verfahren nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das Stoffgemisch der ersten Verfahrensstufe Calciumphosphat enthält. 2. Verfahren nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das Stoffgemisch der ersten Verfahrensstufe T'ricalciumphos- phat enthält. B.

   Verfahren nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das Stoffgemisch der ersten Verfahrensstufe ein Phosphat ent hält, das praktisch calciumfrei ist. 4. Verfahren nach Patentansprncb. ilatliii-(@li gekennzeichnet, dass das Stoff";eini.,cli dur ersten Verfahrensstufe ein Aluminium phosphat enthält. 5. Verfahren nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das Stoffgemisch der ersten Verfahrensstufe eine Cal1ciumoxyd und Aluminiumoxyd enthaltende Verbin dung enthält. G.

   Verfahren nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das Stoffgemisch der ersten Verfahrensstufe eine oxydische Ei senverbindung enthält. 7. Verfahren nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das Stoffgemisch der ersten Verfahrensstufe Eisen in Verbin dung mit einem andern der zu reduzieren den Chargenbestandteile enthält. B. Verfahren nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das Stoffgemisch der ersten Verfahrensstufe Bauxit enthält. 9.

   Verfahren nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der in der ersten Ver fahrensstufe erhaltene siliziumhaltige Ferrophosphor in der zweiten Verfahrens stufe mit Tricalciumphosphat zusammen geschmolzen wird.