<Desc/Clms Page number 1>
procédé de transforma, tien de ferro-phosphore riche en silicium en un ferro-phosphore de teneur élevée en phosphore mais exempt de silicium ou pauvre en siliciuo
Le fer phosphoreux obtenu au cours de la fabrication du phosphore à partir de phosphates bruts par le procédé thermique et constituant un sous-produit lorsqu'on utilise des matières premières ou des additions contenant du fer, présente des com- positions chimiques qui diffèrent suivant le mode opératoire que l'on utilise;
en particulier, on obtient presque toujours, dans la réduction en présence de silice, des alliages contenant également de grandes quantités de silicium et proportionnellement moins de phosphore, Toutefois, comme la valeur marchande du ferro-phosphore est déterminée exclusivement d'âpres la teneur en phosphore, et comme on prescrit aussi;, dans beaucoup de cas,
<Desc/Clms Page number 2>
une teneur maxima en silicium, il arrivait fréquemment jusqu'ici que le fer phosphoreux ainsi obtenu ne constituait que diffici- lement ou pas du tout un produit vendable.
On a déjà proposé, pour obtenir un ger phosphoreux à pourcentage élevé, de refondre, avec des matières contenant du phosphore, en particulier du phosphate soluble dans le citrate, du fer phosphoreux de qualité inférieure obtenu à partir d'un minerai de fer, de phosphate tricalcine et de charbon sous forme de produit principal par un procédé rappelant celui de la fabri- cation du fer brut, et ne contenant par conséquent qu'une très faible quantité de silicium libre.
La présente invention a pour objet un procédé permettant de transformer en un produit pratiquement exempt de silicium et contenant une forte proportion de phosphore, un ferro-phos- phore plus ou moins riche en silicium, mais pauvre en phosphore, obtenu dans la volatilisation du phosphore lorsqu'on.utilise des matières premières ou des additions contenant du fer.
Conformément à l'invention, le ferro-phosphore silicieux obtenu dans la volatilisation du phosphore est mélangé, le cas échéant lorsqu'il est encore liquide, avec de nouvelles quantités de phosphate, de préférence de phosphate tricalcique et refondu dans une atmosphère non oxydante, le phosphate étant réduit par le silicium contenu dans le ferro-phosphore. La silice qui se produit alors se combine avec la chaux libérée du phosphate pour donner un laitier de silicatem tandis que le phosphore libéré par la réduction est absorbé en partie par le ferro-Phosphore débarrassé du silicium, avec formation d'un al- liage contenant une proportion plus forte de phosphore.toutefois il s'échappe aussi en partie à l'état élémentaire.
Cette partie peut être condensée de façon connue en dehors du four, où elle peut être brulée pour donner de l'acide phosphorique.
On ne pouvait pas prévoir que la réaction avec le phosphate ajouté est nette et presque intégrale, même lorsque le ferro- phosphore qui sert de matière première contient relativement peu
<Desc/Clms Page number 3>
de silicium, car l'on devait plutôt supposes* que le fer phosphoreux déjà fondu en présence de phosphates et servant ici de matière première se rouve, en ce qui concerne sa teneur en silicium et en phosphore, dans un état d'équilibre empêchant toute action réductrice du silicium sur de nouvelles quantités de phosphate, Cepen dant la réaction, qui commence à 1450 C environ, est rapide et complète entre 15002 et 1600 C
Comme il ne se produit pas, pendant la conv@exsion de gaz susceptible de diluer de la vapeur de phosphore,
la pression partielle du phosphore régnant dans le four est très élevée, de sorte que le fer phosphoreux débarrassé du silicium contient des quantités de phosphore qu'il était tout à fait impossible d'atteindre jusqu'ici et qui peuvent aller jusqu'à 30%. En mélangeant du ferro-phosphore avec du phosphate, dans desproportions appropriées,, il est très facile, même en traitant du fer phosphoreux de compositions diffé- rentes et de provenance quelconque;, de produire des alliages de cons titution uniforme, très riches en phosphore et pauvres en silicium.
Pour que la réaction soit nettce et rapide, on a reconnu qu'il est bon d'utiliser le phosphate de calcium en excès ( d'environ 50% par exemple) par rapport à la quantité théorique nécessaire à l'oxyda- tion du silicium.
La séparation entre le ferro-phosphore très riche en phosphore et le laitier de silicate qui se produit en même temps est nette, grâce à la différence considérable des poids spécifiques des deux phases, de sorte que le ferro-phpsphore et le laitier peuvent être extraits du four séparément par couléeo
Exemple 1.
On a fait fondre dans un four électrique et dans une atmosphère non oxydante 1 partie en poids]) de ferro-phosphore ayant la composition suivante : 42,8% de silicium, 10% de phosphore, le reste étant du fer et des impuretés, avec 3,6 parties de phosphate
Pebble contenant 14,04% de phosphoreo
On a obtenu à la coulée : 0,64 parties de ferro- phosphore ayant la composition suivante : 0,4% de Si, 28,6 de P, le reste étant
<Desc/Clms Page number 4>
du fer et des impuretés, et 3,1 parties en poids d'un laitier fluide ayant la composition suivante : 30,6% de SiO2 54,4% de CaO, 9,2% de
P2O5, tandis que 0,29 partie en poids de phosphore a été volatilisée.
Exemple 3 : On a chargé un four électrique à fonctionnement continu avec :
2250 kg. de ferro-phosphore ayant la composition suivante :
18,8% de Si, 16,6% de P, le reste étant du fer et des impure- tés, et 4050 kg. de phosphate Pebble contenant 14,04% de phosphore.
On a obtenu : 1925 kg. de ferro-phosphore ayant la composition suivante:
0,9% de Si, 29,0f de P, le reste étant du fer et des impuretés, et 4015 kg. de laitier ayant la composition : 343, il% de SiO2, 49,5% de Ca 0, 6,5% de P2O5 et 283 kg. de phosphore élémentaire par condensation*-
Le rendement en phosphore élémentaire est un peu supérieur au rendement théorique, parce que le carbone de l'électrode participe à la réduction du phosphore.
<Desc / Clms Page number 1>
process of transforming ferro-phosphorus rich in silicon into a ferro-phosphorus with a high phosphorus content but free of silicon or low in silicon
The phosphorous iron obtained during the manufacture of phosphorus from crude phosphates by the thermal process and constituting a by-product when using raw materials or additions containing iron, has chemical compositions which differ according to the operating mode that is used;
in particular, in the reduction in the presence of silica alloys are almost always obtained which also contain large amounts of silicon and proportionately less phosphorus. However, as the market value of ferro-phosphorus is determined exclusively by the content of phosphorus, and as is also prescribed ;, in many cases,
<Desc / Clms Page number 2>
a maximum silicon content, it often happened so far that the phosphorous iron thus obtained constituted only with difficulty or not at all a salable product.
It has already been proposed, in order to obtain a high percentage phosphorous ger, to remelt, with materials containing phosphorus, in particular phosphate soluble in citrate, inferior phosphorous iron obtained from an iron ore, tricalcin phosphate and charcoal in the form of the main product by a process similar to that of the manufacture of crude iron, and therefore containing only a very small amount of free silicon.
The present invention relates to a process making it possible to transform into a product practically free of silicon and containing a high proportion of phosphorus, a ferro-phosphorus more or less rich in silicon, but poor in phosphorus, obtained in the volatilization of phosphorus. when using raw materials or additions containing iron.
In accordance with the invention, the siliceous ferro-phosphorus obtained in the volatilization of phosphorus is mixed, if appropriate when it is still liquid, with new quantities of phosphate, preferably tricalcium phosphate and remelted in a non-oxidizing atmosphere, the phosphate being reduced by the silicon contained in the ferro-phosphorus. The silica which is produced then combines with the lime liberated from the phosphate to give a silicatem slag while the phosphorus liberated by the reduction is partly absorbed by the ferro-phosphorus freed from the silicon, with the formation of an alloy containing a higher proportion of phosphorus. However, it also escapes in part in the elementary state.
This part can be condensed in a known manner outside the oven, where it can be burnt to give phosphoric acid.
The reaction with the added phosphate could not be predicted to be sharp and almost complete, even when the ferro-phosphorus which serves as the raw material contains relatively little.
<Desc / Clms Page number 3>
of silicon, because one had rather to suppose * that the phosphorous iron already melted in the presence of phosphates and serving here as raw material is found again, as regards its silicon and phosphorus content, in a state of equilibrium preventing any reducing action of silicon on new quantities of phosphate, however the reaction, which begins at approximately 1450 C, is rapid and complete between 15002 and 1600 C
As it does not occur, during the conv @ exsion of gas liable to dilute phosphorus vapor,
the partial pressure of phosphorus prevailing in the furnace is very high, so that the phosphorous iron freed from silicon contains quantities of phosphorus which it was completely impossible to achieve until now and which can go up to 30% . By mixing ferro-phosphorus with phosphate, in suitable proportions, it is very easy, even when processing phosphorous iron of different compositions and from any source, to produce alloys of uniform constitution, very rich in phosphorus and low in silicon.
In order for the reaction to be clean and rapid, it has been recognized that it is good to use the calcium phosphate in excess (by about 50% for example) compared to the theoretical amount necessary for the oxidation of silicon. .
The separation between the very phosphorus-rich ferro-phosphorus and the silicate slag which occurs at the same time is clear, thanks to the considerable difference in the specific gravities of the two phases, so that the ferro-phpsphorus and the slag can be extracted. from the furnace separately by casting
Example 1.
1 part by weight]) of ferro-phosphorus having the following composition: 42.8% silicon, 10% phosphorus, the remainder being iron and impurities, was melted in an electric furnace and in a non-oxidizing atmosphere, with 3.6 parts of phosphate
Pebble containing 14.04% phosphorus
On casting: 0.64 parts of ferro-phosphorus having the following composition: 0.4% Si, 28.6 P, the remainder being
<Desc / Clms Page number 4>
iron and impurities, and 3.1 parts by weight of a fluid slag having the following composition: 30.6% SiO2 54.4% CaO, 9.2%
P2O5, while 0.29 part by weight of phosphorus was volatilized.
Example 3: An electric furnace with continuous operation was charged with:
2250 kg. ferro-phosphorus having the following composition:
18.8% Si, 16.6% P, the remainder being iron and impurities, and 4050 kg. of Pebble phosphate containing 14.04% phosphorus.
We obtained: 1925 kg. ferro-phosphorus having the following composition:
0.9% Si, 29.0f P, the remainder being iron and impurities, and 4015 kg. of slag having the composition: 343.11% SiO2, 49.5% Ca 0, 6.5% P2O5 and 283 kg. of elemental phosphorus by condensation * -
The yield of elemental phosphorus is a little higher than the theoretical yield, because the carbon of the electrode participates in the reduction of phosphorus.