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.