CH163762A - Verfahren zur Herstellung von Ferrophosphor. - Google Patents

Description

  Verfahren zur Herstellung von     Ferrophosphor.       Gegenstand der vorliegenden Erfindung  ist ein Verfahren, wonach man aus     silicium-          haltigen    Ausgangsstoffen neben einer prak  tisch kieselsäurefreien,     Calciumoxyd    und       Aluminiamoxyd    enthaltenden Schlacke, die  zum Beispiel als Schmelzzement oder zur  Herstellung von für die elektrolytische Er  zeugung 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 Nr. 158234 ist  ein Verfahren zur Herstellung von     Ferro-          phosphor    geschützt nach welchem ein Stoff  gemisch, aus dem durch Reduktion die Ele  mente Eisen, Phosphor und Silizium gebildet       werden    können und zugleich eine     Calciumox*yd     und     Aluminiumoxyd    enthaltende Schlacke       entstehen    kann, mit einer solchen Menge eines       kohlenetvffhaltigen    Reduktionsmittels erhitzt  wird, dass aller gebundene Phosphor zu ele-         mentarem    Phosphor,

   alles     gebundene    Eisen  zu metallischem Eisen und alles gebundene  Silizium zu elementarem Silizium reduziert  wird und neben einer praktisch bis völlig  kieselsäurefreien     Calcium-    und Aluminium  oxyd enthaltenden Schlacke, ein     silizium-          haltiger        Ferrophosphor    erhalten wird.  



  Da indessen der     Siliziumgehalt    des nach  dem Verfahren des Hauptpatentes erhält  lichen     Ferrophosphors    für manchen Verwen  dungszwecke des letzteren störend ist, er  folgt in Verbesserung des Verfahrens des  Hauptpatentes nach der vorliegenden Erfin  dung die Herstellung von     siliziumarmen    bis  -freiem     Ferrophosphor,        neben    der Bildung  einer praktisch kieselsäurefreien, zum Bei  spiel zur Herstellung von     kieselsäurefreiem     Aluminiumoxyd     geeigneten,

      aus Aluminium  oxyd und     Calciumoxyd    bestehenden Schlacke  unter Verwendung von in grosser Menge und  zu billigstem Preise zur Verfügung stehen  den     siliziumhaltigen    Ausgangsstoffen da  durch,     dass    man ein Stoffgemisch, aus dem      durch     Reduktion    die Elemente Eisen, Phos  phor und Silizium     gebildet    werden können  und zugleich     eine        Calcium-    und Aluminium  oxyd enthaltende .Schlacke entstehen kann,  unter Zuschlag von metallischem Eisen, zum  Beispiel als Eisenschrott, mit einer solchen  Menge eines kohlenstoffhaltigen Reduktions  mittels erhitzt, dass aller gebundene Phosphor  zu elementarem Phosphor,

   alles gebundene  Eisen zu metallischem Eisen und alles ge  bundene Silizium zu elementarem Silizium  reduziert wird, und,     neben    einer praktisch  bis völlig kieselsäurefreien,     Caleium-    und  Aluminiumoxyd enthaltenden Schlacke ein       siliziumhaltiger        Ferrophosphor    erhalten  wird, und dass man sodann dem erhaltenen       siliziumhaltigen        Ferrophosphor    in einer zwei  ten Verfahrensstufe seinen Gehalt an Sili  zium weitgehend bis vollständig durch Zu  sammenschmelzen mit einem Phosphat wie  der 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     Tricalciumphos        phat,    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  Phosphor ganz oder teilweise auch aus  andern Phosphaten, wie zum Beispiel Eisen  phosphat, erzeugt werden, wobei man die     be-          nötfigten    oder noch fehlenden Mengen von  Kalk     und/od-er    Aluminiumoxyd in Form be  liebiger geeigneter     calciumoxyd-    und     tonerde-          haltiger    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     @'erbin-          dungen    von Kieselsäure mit andern     Bestand-          teilen,    zum Beispiel mit     Aluminiumoxyd.          Calciumoxyd    oder Eisenoxyd, gewonnen  werden.  



  Das Verhältnis zwischen den Mengen des  in der Charge von vornherein vorhandenen  metallischen und des vorhandenen gebun  denen Eisens kann innerhalb     beliebiger     Grenzen schwanken.  



  Als reduzierbare Eisenverbindungen kön  nen ganz oder teilweise     oxydische    Eisenver  bindungen,     sowie        Verbindungen,    die     neben     Eisen noch andere reduzierbare Chargen  bestandteile enthalten, wie zum Beispiel  eisenhaltiger Bauxit oder Ton, Verwendung  finden.  



  Die Umsetzung kann in einem beliebigen  geeigneten Ofen erfolgen, zum Beispiel einem  Schachtofen oder auch in einem elektrischen  Ofen, bei passenden Temperaturen, zum Bei  spiel solchen bis zu 1800  , oder auch bei  beliebig höheren Temperaturen. Beim Ar  beiten im Schachtofen wird die zuzuschla  gende Kohlenmenge     mindestens    um die für  die Erzielung der Reaktionstemperatur nötige  Menge von Verbrennungskohle erhöht.  



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



  Die Trennung der in der ersten Verfah  rensstufe     erhaltenen    Schlacke von dem gleich  zeitig     erhaltenen        siliziumreichen        Ferrophos-          phor    erfolgt zweckmässig noch im Schmelz  fluss 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     besonderemVorteil    zur  Herstellung von reinem, für die Herstellung  von Aluminium oder Aluminiumlegierungen  durch     Schmelzflusselektrolyse    geeignetem  Aluminiumoxyd Verwendung finden.

   Durch  Behandlung der Schlacke mit alkalischen           Aufschlussmitteln,    wie zum Beispiel     Soda-          lösung    oder     Ätzalkalilösung,    erhält man zum  Beispiel in an.

   sich bekannter Weise eine Lö  sung 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     Calciumoxyd    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 aua dem Ofen ausfliessenden  Schlacke, in die Form von     Granalin    über  geführt, die man vorteilhaft     unmittelbar     darauf mit Wasser oder auch mit der alkali  <U>s</U>chen     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     SiO2    und der frei gewor  dene Phosphor mit dem     überschüssigen    Eisen  des     Ferrophosphors    verbindet, dessen Phos  phorgehalt dabei in entsprechendem Masse er  höht wird. Insbesondere bei Anwendung des  Phosphates in ausreichender, vorzugsweise  überschüssiger Menge ist es auf diese Weise  mit Leichtigkeit möglich, dem     silizium-          reichen        Ferrophosphor    seinen     Siliziumgehalt     bis auf wenige Hundertstel Prozente zu ent  ziehen.

      Die aus dem     Siliziumgehalt    des     Ferro-          phosphors    gebildete Kieselsäure kann mit  den basischen Bestandteilen des angewen  deten Phosphates zu einer, zum Beispiel als  hydraulisches Bindemittel oder zur Herstel  lung eines solchen verwendbaren     Silikat-          schlacke    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.  



  Vor 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        Aluminatsehlacke    erhalten wer  den kann.  



  <I>Beispiel:</I>  1865 kg Bauxit werden mit 1290 kg       Florida-Phosphat,    sowie mit 430 kg Eisen  schrott und 470 kg Koks im elektrischen  Ofen bei<B>1700'</B> C geschmolzen. Man erhält  1000 kg     siliziumhaltigen    Eisenphosphor mit  1.9,7 % P und 6,9 %     Si    und 1645 kg     Calcium-          aluminatschlacke    mit 920 kg     Al203.     



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



  Die 1000 kg     siliziumhaltiger    Eisenphos  phor werden mit 413 kg     Florida-Phosphat     und 230 kg Eisenschrott im     elektrischen     oder mit Gas beheizten Trommelofen bei  etwa 1400' raffiniert, wobei man 1250 kg  Eisenphosphor mit 21 % P und nur 0,08 %     Si     erhält.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH: Verfahren zur Herstellung von Ferro- phosphor, dadurch gekennzeichnet, dass man ein Stoffgemisch, aus dem durch Redukt'on die Elemente Eisen, Phosphor und Silizium gebildet werden können und zugleich Eine Calciumoxyd und Aluminiumoxyd enthal tende Schlacke entstehen kann, unter Zu schlag von metallischem Eisen, mit einer solchen 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 Ferrophosphor durch Zusammenschmelzen mit einem Phosphat seinen Gehalt an Si.Ii- zium weitgehend bis völlig entzieht. UNTERANSPRüCHE: 1.

   Verfahren nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das Stoffgemisch der ersten Verfahrensstufe CaIcium- phosphat enthält. 2. Verfahren nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das Stoffgemisch der ersten Verfahrensstufe Tricalcium- phosphat enthält. ä. Verfahren nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das Stoffgemisch der ersten Verfahrensstufe ein Phosphat enthält, das praktisch calciumfrei ist. 4: Verfahren nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das Stoffgemisch der ersten Verfahrensstufe ein Alumi niumphosphat enthält. 5.

   Verfahren nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, d.ass das Stoffgemisch der ersten Verfahrensstufe eine Calcium- oxyd und Aluminiumoxyd enthaltende Verbindung enthält. 6. Verfahren nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das Stoffgemisch der ersten Verfahrensstufe eine oxy- dische Eisenverbindung enthält. 7. Verfahren nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das Stoffgemisch der ersten Verfahrensstufe Eisen in Ver bindung mit einem andern der zu redu zierenden Chargenbestandteile enthält. B. Verfahren nach Patentanspruch, .dadurch gekennzeichnet, dass das Stoffgemisch der ersten Verfahrensstufe Bauxit ent hält. 9.

   Verfahren nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das Stoffgemisch der ersten Verfahrensstufe neben metal lischem Eisen eisenoxydhaltigen Bau xit enthält. 10. Verfahren nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das Stoffgemisch der ersten Verfahrensstufe neben metal lischem Eisen eisenhaltigen Ton ent hält. 11. Verfahren nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das Stoffgemisch der ersten Verfahrensstufe neben metal lischem Eisen ein eisenhaltiges Phosphat enthält. 12.

   Verfahren nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der in der ersten Verfahrensstufe erhaltene siliziumhaltige Ferrophosphor in der zweiten Verfah rensstufe mit Tricalciumphosphat zu sammengeschmolzen wird.