CH168614A - Verfahren zur Herstellung von praktisch bis völlig siliziumfreiem Ferrophosphor. - Google Patents

Description

      Verfahren    zur Herstellung von praktisch bis völlig     siliziumfreiem        Ferrophosphor.       Man hat schon vorgeschlagen, Tonerde,  Eisen und Kieselsäure enthaltende Stoffe  mit zur Reduktion sowohl des Eisens;

   als  auch des Siliziums ausreichenden Mengen  von Kohle     niederzuschmelzen,        wobei    neben       regulinischem        Ferro-Silizium    geschmolzenes  Aluminiumoxyd erhalten wird, das aber ge  wisse Verunreinigungen, wie insbesondere  Titan und gewisse Mengen von Silizium ent  hält, die dem im     Schmelzfluss    erhaltenen  und infolgedessen gegen chemische Agenzien  äusserst beständigen Aluminiumoxyd nicht  mehr entzogen werden können, so dass dieses  Nebenprodukt fast völlig wertlos ist.

   An  derseits nimmt auch der auf thermischem  Wege in der üblichen Weise durch Zusam  menschmelzen von Rohphosphaten mit eisen  haltigen, meist kieselsäurehaltigen Stoffen  und mit der nötigen Menge von Reduktions  kohle, sowie     unter    Zusatz weiterer kiesel  säurehaltiger Stoffe erhältliche     Ferrophos-          phor    aus den kieselsäurehaltigen Ausgangs-    und Zusatzstoffen, insbesondere bei der  hohen Temperatur des elektrischen Ofens,  mehr oder weniger erhebliche Mengen von  Silizium auf.  



  Nach der Erfindung erfolgt die ther  mische Erzeugung von     praktisch    bis völlig       siliziumfreiem        Ferrophosphor    gleichzeitig  mit einer zur Weiterverarbeitung auf kiesel  säurefreie     Aluminiumverbindungen,    wie ins  besondere Aluminiumoxyd, geeigneten, prak  tisch bis völlig kieselsäurefreien,     Aluminium-          oxyd    und     Calciumoxyd    enthaltenden Schlacke  aus in unbeschränkten Mengen zu billigem  Preise zur     Verfügung    stehenden kieselsäure  haltigen Ausgangsstoffen auf dem Wege  über die Herstellung von     Ferro-Silizium    als  Zwischenprodukt derart, dass man ein Stoff  gemisch,

   aus dem durch Reduktion die Ele  mente Eisen und     Silizium    gebildet werden  können und zugleich eine     Caleiumoxyd    und  Aluminiumoxyd enthaltende Schlacke ent  stehen kann, mit metallischem Eisen,     wie         zum Beispiel Eisenschrott, und mit einer  solchen Menge eines kohlenstoffhaltigen Re  duktionsmittels erhitzt, dass alles gebundene  Eisen zu metallischem Eisen und alles ge  bundene Silizium zu metallischem Silizium  reduziert     wird,    wobei man neben einer prak  tisch bis völlig     kieselsäurefreien,        Calcium-          und    Aluminiumoxyd enthaltenden Schlacke       Ferrosilizium    erhält,

   und dass man dieses  dann durch Zusammenschmelzen mit einem  Phosphat in einen praktisch bis völlig     sili-          ziumfreien        Ferrophosphor    umwandelt, wobei  von der an sich     bekannten    Tatsache Ge  brauch gemacht wird, dass Silizium als sol  ches oder in Form seiner     Legierungen    im  stande ist,     Phosphorpentoxyd    und Phosphate  zu elementarem Phosphor unter Bildung  einer     Silikatschlacke    zu reduzieren.  



  Die in der ersten Verfahrensstufe neben  dem     Ferrosilizium    erhaltene, Aluminium  oxyd und     Caleiumoxyd    enthaltende, prak  tisch kieselsäurefreie Schlacke kann als Aus  gangsmaterial für die Herstellung reiner  Aluminiumverbindungen, insbesondere für  die Herstellung von reinem     Aluminiumoxyd     für die Gewinnung von metallischem Alu  minium durch     Schmelzflusselektrolyse,    Ver  wendung finden.  



  Das erhaltene     Ferrosilizium    wird mit  Phosphaten, wie zum Beispiel     Tricalcium-          phosphat,    Aluminiumphosphat, Eisenphos  phat und dergleichen, zusammengeschmolzen.  wobei sich der Sauerstoff des Phosphats mit  dem Silizium des     Ferrosiliziums    zu     SiO2    und  der freigewordene Phosphor mit dem Eisen  zu     Ferrophosphor    verbindet, der,     insbeson-'          dere-    bei Anwendung einer ausreichenden.  vorteilhaft überschüssigen     Phosphatmenge     leicht, zum Beispiel bis auf wenige Hun  dertstel Prozente,     siliziumfrei    erhalten wer  den kann.

   Die gebildete Kieselsäure tritt  mit den basischen Bestandteilen des ange  wendeten Phosphats zu einer zum Beispiel  als hydraulisches     Bindemittel    oder zur Her  stellung eines solchen verwendbaren Silikat  schlacke     zusammen.     



  Infolge seines stark     exothermen    Charak  ters kann dieser Umsetzungsvorgang im all-    gemeinen ohne jede zusätzliche Verwendung  von Reduktionskohle und ohne Zuführung  weiterer, als der zur Einleitung desselben  nötigen Wärme, zum Beispiel im Schacht  ofen oder in einem elektrischen Ofen, durch  geführt werden.  



  Die Umsetzung der ersten Verfahrens  stufe kann in einem beliebigen geeigneten  Ofen, zum Beispiel einem Schachtofen oder  auch in einem elektrischen Ofen, erfolgen.  Beim Arbeiten im Schachtofen ist die zu  zuschlagende Kohlenmenge mindestens um  die für die Erzielung der Reaktionstempera  tur nötige Menge von Verbrennungskohle zu  erhöhen.  



  Für die Lieferung des für die Bildung  des     Ferrosiliziums    benötigten Eisens und Si  liziums, sowie des für die Bildung der Cal  ciumaluminatschlacke -in der ersten Verfah  rensstufe nötigen     Calcium-    und Aluminium  oxyds können beliebige, die genannten Stoffe,  gegebenenfalls zwei oder mehrere derselben  gleichzeitig enthaltende Stoffe, Verwendung  finden, wie zum Beispiel beliebige Eisen  oxyde, Bauxit, Tonerde, Ton     bezw.    eisen  haltiger Ton, Aluminiumsilikat, Kalk, Kalk  stein und dergleichen. Das Verhältnis der  Mengen des auf solche Weise eingeführten       Calciumogyds    und Aluminiumoxyds kann  beliebig geregelt werden.

   Vorteilhaft     wird     die Menge des     Calciumoxyds    etwas grösser  als die dem vorhandenen Aluminiumoxyd  äquivalente Menge bemessen.  



  Das Verhältnis zwischen den     Mengen    des  in der Charge der     ersten    Verfahrensstufe  von vornherein vorhandenen metallischen  und gebundenen Eisens kann innerhalb be  liebiger Grenzen schwanken, so dass zum  Beispiel sowohl nur äusserst geringe Mengen  von metallischem neben erheblichen Mengen  von gebundenem Eisen, als auch umgekehrt  nur äusserst geringe Mengen von gebundenem  neben erheblichen     Mengen    von metallischem  Eisen vorhanden sein können.  



  Nach der zum Beispiel durch Abstechen  in üblicher Weise vorgenommenen Abtren  nung des in der ersten Verfahrensstufe er  haltenen, in     regulinischer    Form abgeschie-      denen     Ferrosiliziums    kann man die     Zusam-          mensetzunb    der verbliebenen     Aluminat-          schlacke    gegebenenfalls im gleichen Ofen  durch Zufügung gewisser Zusätze, zum Bei  spiel von Eisenoxyd oder sonstigen Oxyden,  in beliebiger, dem     beabsichtigten    Verwen  dungszweck, zum Beispiel als Schmelz  zement, entsprechender Weise ergänzen.  



  Mit besonderem Vorteil kann die Alu  minium- und     Calciumoxyd,    zum Beispiel im  gleichen     Molekularverhältnis,    enthaltende  Schlacke zur Herstellung von reinen, ins  besondere von Eisen, Kieselsäure und Titan  weitgehend bis völlig freiem und daher für  die Herstellung von Aluminium oder Alu  miniumlegierungen durch     Schmelzflusselek-          trolyse    vorzüglich geeignetem Aluminium  oxyd oder von sonstigen reinen Aluminium  verbindungen Verwendung finden.

   Durch  Behandeln dieser Schlacke mit alkalischen       Aufschlussmitteln,    wie zum Beispiel Soda  lösung,     _Ätzalkalilösung    und dergleichen,  kann man zum Beispiel in an sich bekannter  Weise eine Lösung von     Alkalialuminat    er  halten, die man weiter, zum Beispiel nach  dem     Bayer-Verfahren,    auf reines Alumi  niumoxyd, verarbeiten kann, während der  hierbei als Nebenprodukt gewonnene; aua       Calciumkarbonat    bestehende Rückstand, ge  gebenenfalls nach     Überführung    durch Bren  nen von     Calciumoxyd,    immer - wieder im  Kreislauf als Zuschlag zur Bildung der Cal  ciumoxyd und Aluminiumoxyd enthaltenden  Schlacke verwendet werden kann.

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



  Vor     bekannten    Verfahren zur Herstel  lung von     Ferrophosphor    unter gleichzeitiger  Bildung einer aus     Caleiumoxyd    und Alu-         miniumoxyd    bestehenden Schmelze hat das  beschriebene Verfahren den Vorteil, dass da  bei unter Verwendung beliebig kieselsäure  haltiger, sehr billiger Ausgangsstoffe, wie       Tricalciumphosphat,    Bauxit usw., neben     sili-          ziumfreiem        Ferrophosphor    Schlacken erhal  ten werden, die frei     bezw.    praktisch frei von  Kieselsäure sind.  



  <I>Beispiel:</I>  1000 kg Bauxit mit 67,89 % A120" 11,5 ö       SiOz    und     ;'),0%        Fe=03    werden     mit    600 kg  gebranntem Kalk, 150 kg Eisenschrott und  80 kg Koks im elektrischen Widerstandsofen  durch Widerstandsheizung bei etwa     1700       eingeschmolzen.

   Infolge seines hohen spezi  fischen Gewichtes lässt sich das entstandene       Ferrosilizium    glatt von der     Calciumalumi-          natschlaeke    getrennt abstechen.     Man    erhält:  220 kg     Ferrosilizium    mit 22%     Si,     1280 kg     Calciumaluminatschlacke    mit  46,1%     Ca0,    52,4%     A1.03,   <B>0,8%</B>     SiO2,    0,4       Fe20s    und 0,8 % P.  



  Diese     Calciumaluminatschlaeke    wird in  bekannter Weise durch Aufschliessen mit  Salpetersäure auf     Calciumnitrat    und     Tön-          erdehydrat,    oder durch Behandeln mit Soda  lösung auf     Calciumkarbonat    und Natrium  aluminat     bezw.        Tonerdehydrat    verarbeitet,  das durch Glühen in reine Tonerde umgewan  delt wird.  



  Die 220 kg     Ferrosilizium    werden noch  flüssig in einem auf 1500   vorgeheizten Ofen  (z. B. einem     Brackelsbergofen)    mit 290 kg       Pebble-Phosphat    (mit 15,2% P, 49%     Ca0,     4,8%     Si02)    umgesetzt. Das Silizium tauscht  sich gegen den Phosphor des Phosphats aus,  so dass man einen praktisch     siliziumfreien     Eisenphosphor und eine     Calciumsilikat-          schlacke    erhält. Es werden     ausgebracht:     207 kg     siliziumarmer    Eisenphosphor mit  <B>19,8</B> % P und 0,7 %     Si.     



  262 kg     Calciumsilikatschlacke.     



  Auf 1000 kg erzeugte Tonerde aus 1900 kg       Calciumaluminatschlacke    werden also ferner  erzeugt 830 kg Eisenphosphor mit<B>19,8%</B> P  und<B>0,7%</B>     Si,    sowie 390 kg     Calciumsilikat-          schlacke.        Verbraucht    werden dafür:      <B>1500</B> kg Bauxit  900 kg Kalk  225 kg Eisenschrott  430 kg     Pebblephosphat     110 kg Koks.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH: Verfahren zur Herstellung von Ferro- phosphor, dadurch gekennzeichnet, dass man ein Stoffgemisch, aus dem durch Reduktion die Elemente Eisen und Silizium gebildet werden können und zugleich eine Calcium- oxyd und Aluminiumoxyd enthaltende Schmelze entstehen kann, mit metallischem Eisen, sowie mit einer solchen Menge eines kohlenstoffhaltigen Reduktionsmittels er hitzt, dass alles gebundene Eisen zu metal lischem Eisen und alles gebundene Silizium zu elementarem Silizium reduziert wird und neben einer praktisch bis völlig kieselsäure freien,

   Calcium- und Aluminiumoxyd ent haltenden Schlacke, Ferrosilizium erhalten wird, aus dem man sodann durch Zusammen schmelzen mit einem Phosphat einen prak tisch bis völlig siliziumfreien Ferrophosphor erhält. UNTERANSPR ÜCHE 1. Verfahren nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das in der ersten Ver fahrensstufe zur Umsetzung gebrachte Stoffgemisch Bauxit enthält. 2.

   Verfahren nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das in der ersten Ver fahrensstufe zur Umsetzung gebrachte Stoffgemisch eine Calciumoxyd und Alu- miniumoxyd enthaltende Verbindung ent hält. Verfahren nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das in der ersten Ver fahrensstufe zur Umsetzung gebrachte Stoffgemisch Calciumoxyd in grösserer als der dem vorhandenen Aluminiumoxyd äquivalenten Menge enthält. 4.

   Verfahren nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das in der ersten Ver fahrensstufe zur Umsetzung gebrachte Stoffgemisch eine unter den Reaktions bedingungen Calciumoxyd liefernde Ver bindung enthält. 5. Verfahren nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das in der ersten Ver fahrensstufe zur Umsetzung gebrachte Stoffgemisch eine unter den Reaktions bedingungen Calciumoxyd liefernde Ver bindung in grösserer als der dem vorhan denen Aluminiumoxyd entsprechenden Menge 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 man das in der ersten Verfahrensstufe erhaltene Ferro- silizium mit Tricalciumphosphat zusam menschmilzt. B. Verfahren nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass man das in der ersten Verfahrensstufe erhaltene Ferrosilizium mit überschüssigem Phosphat zusammen schmilzt.