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, Ferrosilizium geschmolzenes Aluminiumoxyd erhalten wird, das aber ge wisse Verunreinigungen, wie insbesondere Titan und gewisse Mengen von Silizium ent hält, die dem iin Schmelzfluss erhaltenen und infolgedessen gegen chemische Agenzien äusserst beständigen Aluminiumoxyd nicht mehr entzogen werden können, so dass dieses Nebenprodukt fast völlig wertlos ist.
Ander seits nimmt auch der auf thermischem Wege in der üblichen Weise durch Zusammen schmelzen von Rohiphosphaten mit eisen haltigen, meist kieselsäurehalfigen Stoffen und mit der nötiogen Menge von Reduktions 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 2D Silizium auf.
Nach der Erfindung erfolgt die ther mische Erzeugung von praktisch bis völlig siliziumfreiem Ferrophosphor gleichzeitig mit einer zur Weiterverarbeitung auf kieselsäure freie Aluminiumverbindungen, wie insbeson dere Altiminiumoxyd, geeigneten, praktisch bis völlig kies:
elsäurefreien, Aluminiumoxyd und Caleiumoxyd enthaltenden Schlacke aus in unbesehränkten Mengen zu billigem Preise zur Verfügung stehenden kieselsäurehaltigen Ausgangsstoffen auf dem Wege über die 22 zz Herstellung von Ferrosilizium als Zwischen produkt derart, dass man ein Stoffgemisch, aus dem durch Reduktion die Elemenle Eisen und Silizium "obildet werden können und zugleich eine Caleiumoxyd und Aluminium oxyd enthaltende Schlacke entstehen kann,
mit einer solchen Menge eines kohlenstoff# haltigen Reduktionsmittels erhitzt, dass alles ,gebundene Eisen zu metallischem Eisen und alles gebundene Silizium zu metallischem Silizium reduziert wird, wobei man neben einer praktisch bis völlig kieselsäurefreien, Caleium- und Aluminiumoxyd enthaltenden Schlacke Ferrosilizium erhält, und dass man dieses dann durch Zusammenschmelzen mit einem Phosphat in einen praktisch bis völlig siliziumfreien Ferrophosphor umwandelt, wo bei von der an sieh bekannten Tatsache Ge brauch gemacht wird, dass Silizium als sol ches oder in Form seiner Legierungen imstande ist,
Phosplhorpentoxycl und Phos phate zu elementarem Phosphor unter Bil dung einer Silikatschlacke zu reduzieren.
Die in der ersten Verfahrensstufe neben dem Ferrosilizium erhaltene, Aluminium oxyd und Caleiumoxyd enthaltende, prak- tisel kieselsäurefreie Schlacke kann als Aus gangsmaterial für die Herstellung reiner Aluminiumverbindungen, insbesondere für die Herstellung von reinem Aluminiumoxycl für die Gewinnung von metallischem Alu minium durch Schmelzflusselektrolyse, Ver wendung finden.
Das erhaltene Ferrosilizium wird mit Phosphaten, wie zum Beispiel Tricaleium- phosphat, Aluminiumphosphat, Eisenphos phat und dergleichen, zusammengeschmül- zen, wobei sich der Sauerstoff des Phosphates mit dem Silizium des Ferrosiliziums zu Si02 und der freigewordene Phosphor mit dem Eisen zu Ferrophosphor verbindet, der, ins besondere bei Anwendung einer ausreichen den, vorteilhaft überschüssigen Phosphat- menge leicht, zum Beispiel bis auf wenige Hundertstelprozente, siliziumfrei erhalten werden kann.
Die gebildete Kieselsäure tritt mit den basiselien Bestandteilen des an gewendeten Phosphates zu einer zum Bei spiel als hydraulisches Bindemittel oder zur Herstellung eines solchen verwenabaren Sili katschlacke zusammen.
Infolge seines stark exothermen Charak ters kann dieser Umsetzungsvorgang im all gemeinen ohne jede zusätzliche Verwendung von Reduktionskohle und ohne Zufühirung weiterer, als der zur Einleitung desselben nötigen Wärme, zum Beispiel im Schachtofen oder in einem elektrisehen 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 zuzu schlagende Kohlenmenge mindestens um die für die Erzielung der Reaktionstemperatur nötige Menge von Verbrennungskohle zu er höhen.
Für die Lieferung des für die Bildung des Ferrosiliziums benötigten Eisens uncd Siliziums, sowie des für die Bildung der Cal- eiumaluminatschlacke in der ersten Verfah rensstufe nötigen Calcium- und Aluminium- oxydes können beliebige, die genannten Stoffe, gegebenenfalls zwei oder mehrere der selben gleichzeitig enthaltende Stoffe Ver wendung finden, -wie zum Beispiel beliebig(, Eisenoxyde, Bauxit, Tonerde, Ton bezw. eisen haltiger Ton, Aluminiumsilikaf, Kalk, Kalk stein und dergleichen.
Das Verhältnis der Mengen des auf solche Weise eingeführten Caleiumoxydes und Aluminiumoxydes kani, beliebig geregelt werden. Vorteilhaft wird die Menge des Caleiumoxydes etwas grösser, als die dem vorhandenen Aluminiumoxy-cl äquivalente Menge, bemessen.<B>'</B> Nach der zum Beispiel durch Abstechen in üblieher Weise vorgenommenen Abtren nung des in der ersten Verfahrensstufe er haltenen,
in reguliniseher Form abgesehie- denen Ferrosiliziums kann man die Zusam mensetzung 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- clungszweck, zum Beispiel als Schmelzzement, entsprechender Weise ergänzen.
Mit besonderem Vorteil kann die Alu minium- und Caleiumexycl zum Beispiel im gleichen Molekularverhältnis enthaltende Schlacke zur Herstellung -von reinem, 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- verbindutil en Verwendung finden.
Durch Behandeln dieser Schlache 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 Aluminium oxyd verarbeiten kann, während der hierbei als Nebenprodukt wonnene, aus Caleium- karbonat bestehende, Rtüekstand, gegebenen falls nach Überführung durch Brennen in Caleiumoxyd, immer wieder im Kreislauf als Zuschlag zur Bildung der Caleiumaxyd und Aluminiumoxyd enthaltenden Schlacke verwendet werden kann.
Für die Behand- luno mit, den alkalischen Aufschlusslösungen wird die Aluminatschlaeke zweckmässig zu vor durch Zerstäubung, zum Beispiel durch Einblasen eines Luftstromes in den Strabl der aus dem Ofen ausfliessenden Schlacke, in Form von Granalien übergeführt, die man vorteilhaft unmittelbar darauf mit Wasser oder auch mit der alkalischen Aufschluss- lösunog, zweckmässig ebenfalls in fein ver teilter Form oder in Form eines Regens, in Berührung bringt.
Vor bekannten Verfahren zur Herstellung von Ferrophosphor unter gleichzeitiger Bil dung einer aus Caleiumoxyd und Aluminium oxyd bestehenden Schmelze hat das beschrie bene Verfahren den Vorteil, dass dabei unter Verwendunog beliebig kieselsäurehaltiger, sehr billiger Ausgangsstoffe, wie Tricaleium- phosphat, Bauxit usw. neben siliziumfreiem Ferrophospher Schlacken erhalten werden, die frei bezw. praktisch frei von Kieselsäure sind.
Beispiel: 1000 kg Bauxit (mit 49,5 % A1203, 8 % Si02 und 13,5 % Fe2O3), nebst 350 kg ge branntem Kalk und 100 kg Kohks werden im elektrischen Widerstandsofen durch Wider standsheizung bei etwa 1750 ' C eingeschmel- zen. Infolge seines hohen spezifischen Ge wichtes lässt sich das entstandene Ferro- silizium glatt von der Caleiumaluminat- schlacke getrennt abstechen. Man erhält 130 kg Ferrosilizium mit 27% Si 888,5 kg Caleiumaluminatschlacke mit 39,5% Ca0, 55% A12O3, 0,8% SiO2, 0,4% P, 0,7% Fe2O3.
Die Calciumaluminatschlacke wird in be kannter Weise durch Aufschluss mit Sal petersäure auf Caleiumnitrat und Tonerde- hydrat verarbeitet, das durch Glühen in reine Tonerde umgewandelt wird.
Die 130 kg Ferrosilizium werden noch flüssig in einem auf 1500 vorgeheizten Ofen (zum Beispiel einem Brackelsbergofen) mit 250 kg Phosphat (mit 15,2 % P, 49 % CaO und 4,8 % Si02) und 50 kg Eisenschrott um gesetzt. Das Silizium tauscht sich gegen den Phosphor im Phosphat aus, sodass man einen praktisch siliziumfreien Eisenphosphor und eine Caleiumsilikatschlacke erhält.
Es werden ausgebracht: 118 kg Eisen phosphor (mit 21 % P und 0,5 % Si), 220 kg Caleiumsilikatschlaeke (mit 55 % Ca0, 40% SiO2 und 0,6% P).
Auf 1000 kg erzeugte Tonerde werden. also verbraucht: 2000 kg Bauxit, 700 kg Kalk, 100 kg Schrott, 510 kg Phosphat, 200 kg Koks.
Erhalten werden:<B>360 kg</B> Eisenphosphor (mit'-)1%.P und<B>0,5%</B> Si), <B>1770 kg</B> Caleium-- aluminatschlacke. 440<B>kg</B> Silikatschlaeke.