DK151215B - Fremgangsmaade og apparat til fremstilling af roedt phosphor - Google Patents

Description

O

151215

Den foreliggende opfindelse angår en fremgangsmåde til fremstilling af rødt phosphor ved termisk omdannelse af smeltet gult phosphor i en lukket reaktionszone, idet temperaturen i reaktionszonen reguleres 5 via doseringen af det i denne indførte gule phosphor, samt et apparat til udførelse af fremgangsmåden ifølge opfindelsen.

Ved gult phosphor skal der inden for den foreliggende opfindelses rammer forstås den hvide eller farve-10 løse modifikation af phosphoret.

Fra DE-A 2.804.340 kendes der en fremgangsmåde til fremstilling af rødt phosphor ved termisk omdannelse af gult phosphor i en lukket reaktionsbeholder, hvorefter findelt rødt phosphor i beholderen opvarmes til en 15 temperatur over ca. 250°C. På det opvarmede og kontinuerligt bevægede leje af rødt phosphor sprøjtes der smeltet gult phosphor, og der destilleres kontinuerligt fra beholderen en blanding af gult og rødt phosphor.

Til sidst fjernes det gule phosphor fra blandingen ved 20 fordampning.

Anordningen til udvinding af pulverformigt . rødt phosphor i henhold til DE-C 520.382 består af en med kugler fyldt tromle, der er forsynet med to drejeligt anbragte aksler, hvoraf den ene aksel er en hul-25 aksel. Tromlen, som har en luge, der kan lukkes med et dæksel, er drejelig i et lukket kammer, som nedefra kan opvarmes med ovngasser. Hulakselen har på sin yderste ende en pakdåse, i hvilken der løber et afvinklet faststående rør, som er dyppet i en med vand fyldt beholder.

30 Endelig beskrives der i US-A 3.207.583 en frem gangsmåde til diskontinuerlig omdannelse af gult phosphor til rødt phosphor, ved hvilken gult phosphor i en lukket beholder i indifferent atmosfære først opvarmes lineært til en temperatur på mindst 275°C op til mindre end 340°C 35 og holdes i mindst 5 timer ved denne temperatur. Dernæst forøges phosphorets temperatur til mindst 340°C og hen- 2 151215

O

stilles i mindst 3 timer ved den pågældende temperatur.

Endelig afkøles phosphoret til ca. 190°C og holdes i mindst 17 timer ved denne temperatur, inden det herefter mindst 99% rødt phosphor indeholdende materiale afkøles 5 til stuetemperatur og udtages af beholderen.

Det er en ulempe ved den fra DE-A 2.804.340 kendte fremgangsmåde, at det fra beholderen destillerede produkt kun i bedste tilfælde består af rødt phosphor for op til 95%*s vedkommende. Den nødvendige fjernelse 10 af det gule phosphor fra produktet ad destillativ vej er temmelig kostbar.

Med det kendte apparat ifølge DE-C 520.382 kan der ganske vist opnås et højt procentindhold af rødt phosphor, men på grund af den rene chargedrift er det 15 dermed opnåede rum-tids-udbytte utilfredsstillende.

Det er en ulempe ved den i US-A 3.207.583 beskrevne fremgangsmåde, at tidsrummet fra hver charge er meget langt, inden der kan anvendes temperaturer på over 340°C. Herved.fås der et dårligt rum-tids-udbytte.

20 Formålet med den foreliggende opfindelse er derfor at tilvejebringe en fremgangsmåde til fremstilling af rødt phosphor ved termisk omdannelse af gult phosphor samt et apparat til udførelse deraf, hvorved der ved delvis kontinuerligt udløb og tilfredsstillende rum-tids-25 -udbytte fås et næsten rent rødt phosphor. Dette opnås ifølge opfindelsen ved, at der i en med jernkugler op til 20% af dens rumfang fyldt kuglemølle, der er forvarmet til en temperatur på fra 280 til 590°C, fortrinsvis fra 340 til 390°C, via dennes hulaksel kontinuerligt 30 tilføres det gule phosphor i en sådan mængde pr. tidsenhed, at den i kuglemøllen herskende temperatur uden yderligere ydre varmetilførsel opretholdes, idet den pr. tidsenhed tilførte mængde gult phosphor formindskes ved temperaturstigning i kuglemøllen og forøges ved 35 temperaturfald, at tilførslen af gult phosphor til kug lemøllen afsluttes ved maskinelt 50% af dens fyldnings- 151215

. 3 O

rumfang, at det i kuglemøllen værende phosphor efter afslutning af tilførslen af det gule phosphor varmebehandles i op til 15 timer, fortrinsvis op til 3 timer, ved 200 til 590°C ved drejende kUglemølle, at det røde 5 phosphor ved drejende kuglemølle afkøles til stuetemperatur, at kuglemøllen åbnes og fyldes med vand til op til mindst 75% af dens rumfang, at det røde phosphor i den drejende kuglemølle underkastes en vådformaling, og at der fra kuglemøllen udtages en vandig suspension af 10 det røde phosphor.

Fremgangsmåden ifølge den foreliggende opfindelse kan valgfrit yderligere være ejendommelig ved, a) at kuglemøllen er evakueret før tilførslen af det gule phosphor? 15 b) at kuglemøllen før tilførslen af det gule phosphor er fyldt med indifferent gas, fortrinsvis nitrogen; c) at kuglemøllen er fyldt med jernkugler med diametre fra 2 til 50 cm; 20 d) at phosphordamp-trykket i kuglemøllen afhæn gigt af temperaturen er 1 til 45 bar.

Et apparat til udførelse af den her omhandlede fremgangsmåde består af en med kugler fyldt og med drejeligt anbragte aksler forsynet tromle, idet mindst én 25 aksel er en hulaksel, og idet tromlen er anbragt i et isoleringshus samt i sin cylindriske del er forsynet med en åbning, der kan lukkes med et dæksel, og idet der under tromlen inden i isoleringshuset er anbragt et opvarmningsapparat, og dette apparat er ejendommeligt 30 ved en på hulakslen anbragt doseringsanordning for gult phosphor.

Dette apparat kan valgfrit yderligere være således udformet, e) at doseringsanordningen består af et vinkel-35 -tilførselsrør for gult phosphor, i hvis ene ben der er anbragt en doseringsstang, som kan betjenes ved hjælp af

O

. 4 151215 et stempel, og at tilførselsrøret er koncentrisk omgivet af en første kappe og en anden kappe, idet ringrummene mellem tilførselsrøret og kapperne kan rammes med varmt vand via tilgangsstudser og afgangsstudser; 5 f) at tilgangsstudsen og afgangsstudsen hver er anbragt i en faststående ring, idet ringene tætner varmt-vandskredsløbet ved hjælp af elastiske pakninger; g) at tilførselsrøret og kappen ved deri koncentrisk til doseringsstangen indsatte foldebælge er flek- 10 sible i akseretning; h) at der på dækslet er fastgjort et cirkelformet skjold ved hjælp af en stiver, idet skjoldet er anbragt lodret på tromlens akse, og skjoldets midtpunkt omtrent falder sammen med tromleaksen.

15 Ved fremgangsmåden ifølge den foreliggende op findelse findes der altid kun en meget lille mængde gult phosphor i reaktionszonen, således at den eksoterme omdannelse til rødt phosphor ikke kan komme ud af kontrol.

Ved opvarmningen af det i kuglemøllen tilstedeværende 20 phosphor efter afslutningen af indføringen af gult phosphor opnås der en forbedring af produktets kvalitet.

Såfremt kuglemøllen fyldes med kugler med forskellig diameter, opnås der efter vådmalingen en vandig suspension af finkornet rødt phosphor.

25 Kapaciteten af en kuglemølle til fremstilling af rødt phosphor ifølge teknikkens stade kan ved omskiftning til et apparat til gennemførelse af fremgangsmåden ifølge opfindelsen mere end fordobles, hvilket i første række skyldes bortfaldet af den tidsrøvende og farlige høje 30 opvarmning af den med gult phosphor fyldte kuglemølle.

Ved indretningen af det cirkelformede skjold i apparatet til gennemførelse af den her omhandlede fremgangsmåde forhindres det, at det indsprøjtede gule phosphor rammer den overfor liggende facade af tromlen og 35 efter omdannelsen bliver hængende fast dér som rødt phosphor. Et på denne måde vedhængende rødt phosphor kan

O

5 151215 kun meget vanskeligt fjernes ved den roterende kuglefyldning.

På tegningen illustreres der skematisk og delvis i snit et apparat til udførelse af fremgangsmåden ifølge 5 opfindelsen, idet figur 1, set fra siden, viser en kuglemølle med doseringsanordning for gult phosphor, og figur 2 viser en forstørret fremstilling af doserings ano rdningen.

10

En med drejeligt anbragte hulaksler 1, 2 forsynet og med kugler fyldt tromle 3 kan drives ved en motor 4.

Den i et isoleringshus 5 anbragte tromle 3 kan opvarmes med en opvarmningsanordning 6, f.eks. en gasbrænder. Tromlen 3 15 har i sin cylindriske del en åbning 7> som kan lukkes med et dæksel 8. På dækslet 8 er der ved hjælp af en stiver fastgjort et cirkelformet skjold 9» som er anbragt lodret på tromleaksen, og hvis midtpunkt omtrent falder sammen med tromleaksen.

2q Medens den ene hulaksel 1 på tromlen 3 er lukket, er der på den anden hulaksel 2 anbragt en doseringsanordning 10 for gult phosphor. Doseringsanordningen 10 består af et tilførselsrør 11, omkring hvilket der er anbragt en med varmt vand (60°C) gennemstrømmet første kappe 12 med 25 en tilgangsstuds 13 og en afgangsstuds l4. Gennem tilførselsrøret 11 indføres der ved åben stilling af en doseringsstang 15 gult phosphor i tromlen 3 efter at have passeret en pakdåse 16. Betjeningen af doseringsstangen 15 sker ved hjælp af et pneumatisk eller hydraulisk virkende stempel 17, 3q idet stempelslagene af doseringsstangen 15 kompenseres ved to foldebælge 23, 24. Omkring den del af røret 11, der vender mod tromlen 3, er der anbragt en anden, af varmt vand gennemstrømmet kappe 18, hvis tilgangsstuds 19 og afgangsstuds 20 hver er indsat i en faststående messing- 35 6 151215

O

ring 21, 22, idet messingringene 21, 22 tætner varmtvands-kredsløbet ved hjælp af O-ringe.

Eksempel 1 5

En med doseringsanordning forsynet kuglemølle med et rumfang på l4o liter, som er fyldt med 65 jernkugler med diametre fra 5 til 10 cm, lukkes efter fyldning med nitrogen og opvarmes til 360°. I løbet af 70 minutter inddoseres der 10 50 kg smeltet gult phosphor i kuglemøllen, idet trykket i denne stiger fra 1,5 bar til 6,5 bar. Efter endt inddosering ^ opvarmes der ved roterende kuglemølle i yderligere 30 minut ter ved 360°C. Derefter afkøles kuglemøllen til stuetemperatur i 9 timer i roterende tilstand. Efter åbning fyldes kugle-15 møllen fuldstændigt med vand. Efter at kuglemøllen på ny er lukket, vådformales der i to timer. Det faste stof af den derefter fra kuglemøllen isolerede suspension består indtil 99 »5$ af rødt phosphor.

20 Eksempel 2

En med doseringsanordning forsynet kuglemølle med et rumfang på 5 m , som er fyldt med 3700 kg jernkugler med diametre fra 2 til 20 cm, skylles med nitrogen og lukkes.

25 Efter opvarmning til 350°C inddoseres der i kuglemøllen i løbet af 3 timer 2000 kg smeltet gult phosphor, idet det gule phosphor pr. tidsenhed doseres således, at der i kuglemøllen opretholdes en temperatur på ca. 350°C. Under tilsætningen af det gule phosphor stiger trykket i kuglemøllen 30 fra 1,5 til 7»0 bar. Efter endt inddosering opvarmes der ved roterende kuglemølle i yderligere 2 timer ved 350°C. Derefter afkøles kuglemøllen til stuetemperatur i 10 timer i roterende tilstand. Efter åbning fyldes kuglemøllen med vand indtil 75$» og efter at kuglemøllen på ny er lukket, 35 yådfonaales der i to timer. Det faste stof af den derefter fra kuglemøllen isolerede suspension består indtil 99»8$ af rødt phosphor.

Claims (10)

1. Fremgangsmåde til fremstilling af rødt phosphor ved termisk omdannelse af smeltet gult phosphor i en lukket reaktionszone, idet temperaturen i reaktions- 5 zonen reguleres via doseringen af det i denne indførte gule phosphor, kendetegnet ved, at der i en med jernkugler op til 20% af dens rumfang fyldt kuglemølle, der er forvarmet til en temperatur på fra 280 til 590°C, fortrinsvis fra 340 til 390°C, via dennes hulaksel 10 kontinuerligt tilføres det gule phosphor i en sådan ' mængde pr. tidsenhed, at den i kuglemøllen herskende temperatur uden yderligere ydre varmetilførsel opretholdes, idet den pr. tidsenhed tilførte mængde gult phosphor formindskes ved temperaturstigning i kuglemøllen 15 og forøges ved temperaturfald, at tilførslen af gult phosphor til kuglemøllen afsluttes ved maksimalt 50% af dens fyldningsrumfang, at det i kuglemøllen værende phosphor efter afslutning af tilførslen af det gule phosphor varmebehandles i op til 15 timer, fortrinsvis 20 op til 3 timer, ved 200 til 590°C ved drejende kuglemølle, at det røde phosphor ved drejende kuglemølle afkøles til stuetemperatur, at kuglemøllen åbnes og fyldes med vand til op til mindst 75% af dens rumfang, at det røde phosphor i den drejende kuglemølle underkastes en vådforma-25 Ung, og at der fra kuglemøllen udtages en vandig suspension af det røde phosphor.

2. Fremgangsmåde ifølge krav 1, kendetegnet ved, at kuglemøllen er evakueret før tilførslen af det gule phosphor.

3. Fremgangsmåde ifølge krav 1, kendeteg net ved, at kuglemøllen før tilførslen af det gule phosphor er fyldt med indifferent gas, fortrinsvis nitrogen.

4. Fremgangsmåde ifølge et hvilket som helst af kravene 1-3, kendetegnet ved, at kuglemøllen er 35 fyldt med jernkugler med diametre fra 2 til 50 cm. 151215 δ ο

5. Fremgangsmåde ifølge et hvilket som helst af kravene 1-4, kendetegnet ved, at phosphor-damp-trykket i kuglemøllen afhængigt af temperaturen er 1 til 45 bar.

6. Apparat til udførelse af fremgangsmåden ifølge krav 1-5, bestående af en med kugler fyldt og med drejeligt anbragte aksler (1,2) forsynet tromle (3), idet mindst én aksel er en hulaksel, og idet tromlen (3) er anbragt i et isoleringshus (5) samt i sin cylindriske 10 del er forsynet med en åbning (7), der kan lukkes med et dæksel (8), og idet der under tromlen (3) inden i isoleringshuset (5) er anbragt et opvarmningsapparat (6), kendetegnet ved en på hulakslen (2) anbragt doseringsanordning (10) for gult phosphor.

7. Apparat ifølge krav 6, kendetegnet ved, at doseringsanordningen (10) består af et vinkel-til-førselsrør (11) for gult phosphor, i hvis ene ben der er anbragt en doseringsstang (15), som kan betjenes ved hjælp af et stempel (17), og at tilførselsrøret (11) er 20 koncentrisk omgivet af en første kappe (12) og en anden kappe (18), idet ringrummene mellem tilførselsrøret (11) og kapperne (12,18) via tilgangsstudser (13,19) og afgangsstudser (14,20) kan rammes med varmt vand.

8. Apparat ifølge krav 7, kendetegnet 25 ved, at tilgangsstudsen (19) og afgangsstudsen (20) hver er anbragt i en faststående ring (21,22), idet ringene (21,22) tætner varmtvandskredsløbet ved hjælp af elastiske pakninger.

9. Apparat ifølge krav 6 eller 7, kendete g-30 net ved, at tilførselsrøret (11) og kappen (18) ved deri koncentrisk til doseringsstangen (15) indsatte foldebælge (23,24) er fleksible i akseretning.

10. Apparat ifølge et hvilket som helst af kravene 6-9, kendetegnet ved, at der på dækslet (8) er 35 fastgjort et cirkelformet skjold (9) ved hjælp af en stiver, idet skjoldet (9) er anbragt lodret på tromlens (3) O 151215 akse, og skjoldets (9) midtpunkt omtrent falder sammen med tromleaksen.