DE2040562A1 - Process for the treatment of granular materials at high temperatures - Google Patents

Process for the treatment of granular materials at high temperatures

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DE2040562A1
DE2040562A1 DE19702040562 DE2040562A DE2040562A1 DE 2040562 A1 DE2040562 A1 DE 2040562A1 DE 19702040562 DE19702040562 DE 19702040562 DE 2040562 A DE2040562 A DE 2040562A DE 2040562 A1 DE2040562 A1 DE 2040562A1
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Brodersen Knud Erik
Ib Larsen
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Description

Verfahren zur Behandlung von kornförmigen Stoffen bei hohen Temperaturen"Method of treating granular Fabrics at high temperatures "

Die Erfindung bezieht sich auf die Hitzebehandlung von kornförmigen Stoffen.The invention relates to heat treatment of granular substances.

Bei vielen physikalischen und chemischen Prozessen muß Wärme zugeführt werden und Ziel der Erfindung ist ein kontinuierliches Erhitzungsverfahren, mittels dessen kornförmigen Stoffen sehr rasch große Wärmemengen zugeführt werden können. 'In many physical and chemical processes, heat must be supplied and the aim of the invention is a continuous heating process by means of which granular materials can be used to supply large amounts of heat very quickly. '

Bei dem erfindungsgemaßen Verfahren laßt man einen kontinuierlichen Strom von diskreten kornförmigen Stoffen unter dem Einfluß der Schwerkraft frei durch eine Beaktionszone fallen, worin die Stoffe durch Strahlung auf eine Temperatur von mindestens 1000° erwärmt werden, wobei dieIn the inventive method one leaves one continuous flow of discrete granular materials under the influence of gravity freely through a reaction zone fall, wherein the substances are heated by radiation to a temperature of at least 1000 °, the

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Wände der Reaktionszone auf eine Temperatur gehalten werden, welche die Temperatur der Teilchen um mindestens 100° übersteigt.Walls of the reaction zone kept at a temperature which exceeds the temperature of the particles by at least 100 °.

Die Strahlungszone ist vorzugsweise so heiß, daß die Teilchen mindestens teilweise geschmolzen werden, worauf sie dann unterhalb der Reaktionszone als Schmelze gesammelt werden oder worauf sie sich wieder so verfestigen können, daß sie diskret bleiben. Die Wände der Reaktionszone, welche die Wärmestrahlung aussenden, können jede beliebige geometrische Form aufweisen; bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird die Reaktionszone dargestellt durch ein Kohlenstoffrohr und in der Zone werden neutrale (inerte) oder reduzierende Bedingungen aufrechterhalten. Werden oxidierende Bedingungen benötigt, so kann der Kohlenstoff durch Zirkondioxid (ZrO2) ersetzt werden. Will man eine hohe Ausbringung erzielen, so kann es zweckmäßig sein, einen Reaktor zu verwenden, der eine Mehrzahl derartiger erhitzter Kohlenstoffrohre umfasst und man kann dann die Teilchen sowohl zwischen diesen Rohren als auch durch sie hindurch fallen lassen.The radiation zone is preferably so hot that the particles are at least partially melted, whereupon they are then collected as a melt below the reaction zone or whereupon they can solidify again so that they remain discrete. The walls of the reaction zone, which emit the thermal radiation, can have any desired geometric shape; in a preferred embodiment of the invention the reaction zone is represented by a carbon tube and neutral (inert) or reducing conditions are maintained in the zone. If oxidizing conditions are required, the carbon can be replaced by zirconium dioxide (ZrO 2 ). If a high output is to be achieved, it can be expedient to use a reactor which comprises a plurality of such heated carbon tubes and the particles can then be allowed to fall both between these tubes and through them.

Der Energiebedarf des Verfahrens kann gedeckt werden durch elektrische Widerstandsheizung der Wände oder durch darin angeordnete Widerstandsheizungselemente.The energy requirements of the process can be met by electrical resistance heating of the walls or by resistance heating elements arranged therein.

Das Erhitzen von kornförmigen Stoffen durch Strahlung während ihres Durchgangs durch eine Reaktionszone ist an sich nicht neu. Die US-Patentschrift 2 92^ 511 beschreibt ein Verfahren bei welchem Teilchen, vorzugsweise in brikettierter oder anderweitig agglomerierter Form erhitzt werden während sie durch eine indirekt beheizte Zone nach unten strömen. Bei diesem bekannten Verfahren fallen die Teilchen jedoch nicht frei und sie dürfen nicht schmelzen oder soweit klebrig werden, daß der Feststoffstrom unter-Radiation heating of granular materials as they pass through a reaction zone is on not new. U.S. Patent 2,920,511 describes a process in which particles, preferably in briquetted or otherwise agglomerated form, are heated as they flow down through an indirectly heated zone. In this known method, the Particles, however, are not free and they must not melt or become so sticky that the flow of solids undershoots.

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i-A-38.354,.. ...,-.i-A-38.354, .. ..., -.

brochen wird. Auch die britische Patentschrift 813 632 beschreibt ein Verfahren, bei welchem feine Teilchen durch Strahlung erhitzt werden während sie eine Reaktionszone durchlaufen, jedoch muß in diesem Falle durch das Erhitzen der Teilchen ein Gas mit solcher Geschwindigkeit frei werden, daß die Teilchen von dem Gasstrom mitgenommen werden und mit einer Geschwindigkeit durch die Erhitzungszone gegen den Ausgang des Reaktors weitergeführt werden, die im wesentlichen der Geschwindigkeit des Gases gleich ist. Dies steht im Gegensatz zu dem erfindungsgemäßen Verfahren, bei welchem Gas, das durch das Verfahren entwickelt oder ihm zugeführt wird»an irgendeiner Stelle, über oder unter.der Reaktionszone aus dem System abgeführt werden kann. In Fällen, in welchen das Gas durch die Reaktionszone nach oben streicht kann der Gegenstrom die Teilchen in ihrem Fall bremsen und so die Reaktionszeit etwas verlängern. Jedoch gleicht das Verfahren auch bei starker Verringerung der Teilchengeschwindigkeit nicht einem Wirbelbett, da die Teilchen die Reaktionszone ein einziges Mal in Abwärtsrichtung passieren, wobei sie, auch wenn sie geschmolzen oder klebrig werden, ihre diskrete Verteilung aufrechterhalten. In einem Wirbelbettreaktor wurden-solche Bedingungen eine nicht annehmbare Koaleszenz verursachen und wurden das wirkungsvolle Arbeiten der Wirbelzone praktisch verhindern.is broken. Also the British patent specification 813 632 describes a process in which fine particles are heated by radiation while entering a reaction zone but in this case the heating of the particles must release a gas at such a rate that the particles are entrained by the gas stream and are passed through the heating zone towards the exit of the reactor at a rate which is im is essentially equal to the speed of the gas. this is in contrast to the method according to the invention what gas that evolved by the process or him is supplied »at any point, above or below the Reaction zone can be discharged from the system. In Cases in which the gas passes through the reaction zone above, the countercurrent can slow down the particles in their fall and thus extend the reaction time somewhat. However the process does not resemble a fluidized bed, even if the particle speed is greatly reduced, since the particles pass the reaction zone a single time in a downward direction, taking them even if they are melted or sticky maintain their discrete distribution. In a fluidized bed reactor, such conditions became unacceptable Create coalescence and became the effective Practically prevent the vortex zone from working.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren erhält man hohe Übergangsgeschwindigkeiten und hohe Reaktionstemperaturen, sogar über 20000C. Das Verfahren gestattet ein leichtes Entweichen oder den Kontakt mit Gasen. Die Reaktionszeit ist gewöhnlich sehr kurz, was dazu benutzt werden kann, langsamere Nebenreaktionen zu vermeiden.In the process according to the invention, high transition rates and high reaction temperatures are obtained, even above 2000 ° C. The process allows easy escape or contact with gases. The reaction time is usually very short, which can be used to avoid slower side reactions.

Sammeln sich die Teilchen in geschmolzener Form unten an, so steht eine weitere Reaktionszeit zur Verfügung, in welcher die Hauptreaktion weiter fortschreiten kann und inThe particles collect in molten form below an additional reaction time is available in which the main reaction can continue and in

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der auch Ergänzungsreaktionen stattfinden können. Die Teilchen können überhitzt werden um der Schmelze Wärme zuzuführen und ebenso sind exothermische Reaktionen in der Schmelze möglich.which can also take place complementary reactions. The particles can be overheated to add heat to the melt and exothermic reactions are also in the Melt possible.

Das erfindungsgemäße Verfahren kann beispielsweise benutzt werden zum Schmelzen und Verfestigen von Tonen und Zementen, zur Gewinnung von sphärischen Teilchen von Isolierstoffen und Metallen, zum Beispiel für pulvermetallurgische Zwecke, zur Herstellung von rostfreiem Stahl und Eisenlegierungen, wie Ferro-Vanadium und Ferro-Titan durch Reduktion von Oxidgemischen mit Kohle. Weitere Anwendungsformen des Verfahrens sind die Herstellung von Carbiden für Schleif- oder Schmiergelmittel und für Schneidwerkzeuge durch Reaktion von Oxiden oder Elementen mit Kohlenstoff, die Herstellung von flüchtigen Chloriden durch Reaktion zwischen Oxiden und Calciumchlorid und die Herstellung von elementarem Phosphor aus Phosphatgestein, Kohlenstoff und Kieselsäure. Es ist natürlich wichtig, daß mindestens der größere Teil der die Reaktionszone passierenden Teilchen jeweils ein Gemisch aus den Reaktionskomponenten darstellt, obgleich dies selbstverständlich nicht der Fall ist, wenn in der Schmelze unterhalb der eigentlichen Reaktionszone noch ergänzende Reaktionen stattfinden sollen.The inventive method can, for example are used for melting and solidifying clays and cements, for the extraction of spherical particles from Insulating materials and metals, for example for powder metallurgical purposes, for the production of stainless steel and Iron alloys such as ferro-vanadium and ferro-titanium by reducing oxide mixtures with carbon. Further application forms of the process are the production of carbides for grinding or lubricating gel and for cutting tools by reaction of oxides or elements with carbon, the production of volatile chlorides by the reaction between oxides and calcium chloride and the production of elemental phosphorus from phosphate rock, carbon and silica. It is of course important that at least the the greater part of the particles passing through the reaction zone is a mixture of the reaction components, although this is of course not the case when in the melt below the actual reaction zone additional reactions should take place.

Das erfindungsgemäße Verfahren wurde auf verschiedene Weise bei der Herstellung von Phosphor ausprobiert. Der Kohlenstoff, welcher der Reaktionszone zusammen mit Phosphatgestein und gegebenenfalls zusätzlicher Kieselsäure zugeführt wird, kann Petroleumkoks oder Kohlenstaub sein; der letztere kann aus schlechter Kohle hergestellt sein, was jedoch insofern zu Schwierigkeiten führt, als dann die Abgase Staub enthalten. All diese Schwierigkeiten können vermieden werden, wenn man mit Kohlenstoff überzogeneThe inventive method was applied to various Tried way in the production of phosphorus. The carbon that forms the reaction zone along with phosphate rock and optionally additional silica is added, can be petroleum coke or coal dust; the latter may be made of poor coal, but this leads to difficulties in that then the exhaust gases contain dust. All of these troubles can be avoided by being coated with carbon

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Teilchen von Phosphatgestein, gegebenenfalls zusammen mit Kieselsäure verwendet; solche Teilchen können gemäß der.eigenen belgischen Patentanmeldung 86 40^ dadurch hergestellt, werden, daß man auf fluidisierten Teilchen von Phosphatgestein Kohlenstoff dadurch- niederschlägt, daß man Kohlenwasserstoffe bei einer Temperatur crackt, die niedriger ist, als diejenige, bei welcher Reduktion stattfindet. Auf die Teilchen muß soviel Kohlenstoff abgelagert werden, daß er für die Reduktion des Phosphatgesteines ausreicht. Falls zusätzliche Kieselsäure bei der Reaktion verwendet werden soll, kann diese mit den Phosphatgesteinen entweder vor oder nach der Ablagerung von Kohlenstoff vermischt werden. Wird für die " vorliegende Erfindung ein derartiges Ausgangsmaterial verwendet, so können mindestens einige der Kieselsäureteilchen in der Schmelze zusätzliche Reaktionen eingehen, wenn die Teilchen nach dem Verlassen der Reaktionszone gesammelt werden ohne sich zu verfestigen.Particles of phosphate rock, optionally used together with silica; according to our own Belgian patent application 86 40 ^, such particles can be produced by carbon is deposited on fluidized particles of phosphate rock by hydrocarbons cracks at a temperature lower than that at which reduction takes place. On the Particles must be deposited so much carbon that it is sufficient for the reduction of the phosphate rock. If additional silica is to be used in the reaction, can do this with the phosphate rocks either before or after the deposition of carbon. If such a starting material is used for the "present invention, at least some of the silica particles in the melt can enter into additional reactions when the Particles are collected after leaving the reaction zone without solidifying.

Bevorzugte Ausführungsformen einer Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens sind in den Zeichnungen dargestellt, bei denen:Preferred embodiments of a device for Implementation of the method according to the invention are in Drawings shown in which:

Figur 1 eine schematische Darstellung des Reaktors im Längsschnitt und '/■■'''"· Figure 1 is a schematic representation of the reactor in longitudinal section and '/ ■■'''"·

Figur 2 eine schematische Darstellung einer anderen Ausfüh- ^ rungsform des unteren Teils des Reaktors einschließlich eines Schlackenraumes, ebenfalls im Längsschnitt, ist.Figure 2 is a schematic representation of another Ausfüh- ^ Approximate shape of the lower part of the reactor including of a slag chamber, also in longitudinal section.

Der in Figur 1 gezeigte Reaktor besteht im wesentlichen aus einem vertikal angeordneten Kohlerohr 1 von Jm Höhe und einem Innendurchmesser von 6,5 cm. Das Kohlerohr ist koaxial in eine äußere Stahlhülle 2 eingelagert, die den Reaktor gasdicht macht. Der ringförmige Raum zwischen dem Kohlerohr 1 und der Stahlhülle 2 ist mit Isoliermaterial gefüllt, nämlich mit einer Auskleidung aus keramischen Isoliermaterial 3, anschließend an die Hülle 2, und einer Schicht 4 von isolierender Holzkohle, die zwischen der Keramikaus kleidung 3 und dem ■ . ■ ...-"■ ' ..- 6 -The reactor shown in FIG. 1 consists essentially of a vertically arranged carbon tube 1 1 m in height and an inside diameter of 6.5 cm. The carbon tube is embedded coaxially in an outer steel shell 2, which makes the reactor gas-tight. The annular space between the carbon tube 1 and the steel shell 2 is filled with insulating material, namely with a lining made of ceramic insulating material 3, adjoining the shell 2, and a layer 4 of insulating charcoal, the clothing between the Keramikaus 3 and the ■. ■ ...- "■ '..- 6 -

OBiGfNALINSPECTHDOBiGfNALINSPECTHD

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Kohlerohr 1 liegt und dieses umschließt. Am Reaktor sind Zugangsöffnungen 5 vorgesehen, um Probenahmen und Temperaturmessungen zu ermöglichen.Carbon tube 1 lies and encloses this. Are at the reactor Access openings 5 are provided to allow sampling and temperature measurements.

Zwischen den Klemmen 6 fließt ein Wechselstrom von etwa lOOO A; der elektrische Kontakt wird dabei hergestellt mittels eines durch Federn 8 mit dem oberen Ende des Rohres 1 in Verbindung gebrachten Metallzylinders 7 und am Boden des Rohres 1 durch einen flachen Kohleblock 9. Am Kopf der Vorrichtung ist ein Graphitrohr 10 vorgesehen und an ihrem unteren Ende ein Sammelraum 11 für das Produkt. An den Enden der Vorrichtung sind Gasableitungen 12 und 13 vorgesehen, mit deren Hilfe entweder Gashebeleitung 12 in den Reaktor eingeleitet und über Leitung 13 abgeleitet werden kann oder umgekehrt.An alternating current of about 100 A flows between the terminals 6; electrical contact is established in the process by means of a metal cylinder 7 and 7 brought into communication with the upper end of the tube 1 by springs 8 at the bottom of the tube 1 by a flat carbon block 9. At the head of the device, a graphite tube 10 is provided and at its lower end a collecting space 11 for the product. At the ends of the device are gas discharge lines 12 and 13 provided, with the aid of which either the gas lift line 12 is introduced into the reactor and discharged via line 13 can or vice versa.

Bein Betrieb der Vorrichtung werden die Teilchen über das Zufuhrrohr 10 aufgegeben und fallen dann frei durch das Kohlerohr 1, das durch den über die Klemmen 6 zugeführten Strom beheizt wird, worauf die Teilchen im Sammelraum 11 gesammelt werden. Der Sammelraum 11 kann sich so dicht an das untere Ende des Rohres 1 anschließen, daß das Material als Schmelze gesammelt wird oder es ist eine ausreichende Kühlung der Teilchen vorgesehen, so daß sie sich als diskrete feste Teilchen ansammeln. Die Wandtemperatur des Kohlerohres 1 kann über die Zugangsöffnungen 5 mit Hilfe eines optischen Pyrometers gemessen werden. Es wurde beobachtet, daß bei einer Wandtemperatur von l800°C Kieselsäure, die durch die Reaktionszone herabfiel, teilweise geschmolzen wurde, was anzeigt, daß die Teilchen auf eine Temperatur von rund 167O C erhitzt worden waren.When the device is in operation, the particles are fed through the feed pipe 10 and then fall freely through it Carbon tube 1, which is heated by the current supplied via the clamps 6, whereupon the particles are collected in the collecting space 11 will. The collecting space 11 can adjoin the lower end of the tube 1 so closely that the material as Melt is collected or sufficient cooling of the particles is provided so that they turn out to be discrete accumulate solid particles. The wall temperature of the carbon pipe 1 can be measured through the access openings 5 with the aid of an optical pyrometer. It has been observed that a wall temperature of 1800 ° C silica, which fell through the reaction zone, was partially melted, which indicates that the particles have reached a temperature of around 167O C had been heated.

In Figur 2 ist eine Abwandlung des unteren Teiles des ' Kohlerohrs 1 dargestellt. Das Rohr 1 mündet in eine Einrichtung, bestehend aus einem Ring 20, einem Block 21, einem ersten Tiegel 22, einem kurzen Rohr 23, einem zweitenIn Figure 2 is a modification of the lower part of the ' Carbon tube 1 shown. The tube 1 opens into a device consisting of a ring 20, a block 21, a first crucible 22, a short tube 23, a second

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Ring Zk und einem flachen Block 25, an welchen die Stromklemme 6 angeschlossen ist. Ein kontinuierlicher Stromdurchfluß durch die Einrichtung ist sichergestellt. Im Tiegel 22 ruht ein zweiter Tiegel 26 mit einem zentralen Überlauf 27.Dieser Tiegel 26 stützt eine schirmförmige Blende 28 ab, welche die Öffnung 29 des Ausflusses 27 derart abdeckt, daß aus dem Rohr 1 kein Material unmittelbar durch die Öffnung 29 fallen kann. Sämtliche Teile sind aus Graphit hergestellt und elektrisch und thermisch von der Umgebung isoliert. Beim Betrieb werden Teilchen, die beim Durchfallen durch das erhitzte Kohlerohr 1 geschmolzen worden sind, in Tiegel 26 zu einer Schmelze 30 gesammelt, die über den Überlauf 27 nach unten fließt. Der untere Teil der Blende 28 reicht in die Schmelze 30 derart hinein, daß der Durchgang von Gas durch die Austrittsöffnurig 27 verhindert wird* Der elektrische Strom fließt durch das System von der Klemme aus über das Rohr 1 und heizt dieses soweit auf, daß die Austrittsöffnung 27 oder der Schmelzeraum 30 nicht durch verfestigte Schmelze blockiert werden.Ring Zk and a flat block 25 to which the current terminal 6 is connected. A continuous current flow through the device is ensured. A second crucible 26 with a central overflow 27 rests in the crucible 22. This crucible 26 supports an umbrella-shaped screen 28 which covers the opening 29 of the outlet 27 in such a way that no material can fall from the tube 1 directly through the opening 29. All parts are made of graphite and are electrically and thermally insulated from the environment. During operation, particles which have been melted when falling through the heated carbon tube 1 are collected in crucible 26 to form a melt 30 which flows down via the overflow 27. The lower part of the screen 28 extends into the melt 30 in such a way that the passage of gas through the outlet opening 27 is prevented 27 or the melt space 30 are not blocked by solidified melt.

Die Beispiele dienen zur näheren Erläuterung der Erfindung.
Beispiel 1 -The examples serve to explain the invention in more detail.
Example 1 -

Ein Reaktor des oben,beschriebenen Typs, jedoch kurzer, wurde beispielsweise verwendet um elementaren Phosphor aus Phosphatgestein, Kieselsäure und Kohle zu gewinnen. Der verwendete Reaktor hatte einen Innendurchmesser von 6,8 cm und eine Höhe von nur 80 cmj das kornförmige Material mußte daher mehrmals den Reaktor passieren, jedoch ergaben die Versuche eindeutig, daß man mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens in der oben beschriebene! Apparatur PpOc in zufriedenstellendem Grad zu elemtarem Phosphor reduzieren kann, wenn man mit Hilfe eines längeren Reaktors die Reaktionszeit entsprechend erhöht.A reactor of the type described above, but short, was used, for example, to extract elemental phosphorus from phosphate rock, silica and coal. Of the The reactor used had an internal diameter of 6.8 cm and a height of only 80 cmj the granular material had to be therefore pass the reactor several times, but the experiments clearly showed that you can with the help of the invention Procedure in the above! Apparatus can reduce PpOc to a satisfactory degree to elementary phosphorus, if the reaction time is increased accordingly with the aid of a longer reactor.

Im vorliegenden Fall wurde ein kornförmiges MaterialIn the present case, it was a granular material

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IA-38 354IA-38 354

mit einer Korngröße von 0,2-0,3 mm, enthaltend 20,5 % P2O5, 31»2 % CaO, 29,1 % SiO2 und 9,3 % C, das hergestellt worden war durch Ablagern von Kohlenstoff auf einem Gemisch aus 100 Teilen Phosphatgestein (Analyse 31 % P2O15 bei 47 % CaO und ? % Si0g) zusammen mit 37 Teilen Kieselsäure aufgegeben. Die Teilchen wurden mehrere Male durch das auf 17000C erhitzte Reaktorrohr hindurchgeführt..with a grain size of 0.2-0.3 mm, containing 20.5 % P 2 O 5 , 31 »2 % CaO, 29.1 % SiO 2 and 9.3 % C, which had been produced by depositing carbon abandoned on a mixture of 100 parts of phosphate rock (analysis 31 % P 2 O 15 at 47 % CaO and? % Si0 g ) together with 37 parts of silica. The particles were passed several times through the reactor tube heated to 1700 ° C. ..

Die folgende Tabelle zeigt den Prozentsatz an verfügbarem P3O,-, reduziert und verflüchtigt als Phosphor nach jedem Durchgang.The following table shows the percentage of available P 3 O, -, reduced and volatilized as phosphorus after each pass.

1 Durchgang - - - 12 % 1 round - - - 12 %

2 Durchgänge - - - 30 % 2 passes - - - 30 %

3 Durchgänge - - - 57 % k Durchgänge - - - 6k % 5 Durchgänge - - - 73 % 3 passes - - - 57 % k passes - - - 6k% 5 passes - - - 73 %

Der unter Bezugnahme auf Figur 1 beschriebene Versuchsreaktor wurde dazu verwendet um verschiedene Wege zur Gewinnung von Phosphor aus Phosphatgestein zu erproben, wie aus dem folgenden Beispiel hervorgeht.The experimental reactor described with reference to Figure 1 was used to different ways to To test the extraction of phosphorus from phosphate rock, how can be seen in the following example.

Beispiel 2Example 2

In diesem Fall wurde, wie aus der untenstehenden Tabelle ersichtlich, die Temperatur des Kohlerohres variiert. Das Ausgangsmaterial hatte die gleiche Korngröße und Zusammensetzung wie in Beispiel 1 und wurde jeweils nur einmal durch den Reaktor geschickt. Nach Durchgang durch die erhitzte Zone wurde das herabfallende Material derart gekühlt, daß es als diskrete feste Teilchen von ungefähr der ursprünglichen Größe gesammelt werden konnte. Die Analyse des Produktes ergab, daß bei den betreffenden Temperaturen die folgenden Prozentsätze an verfügbarem P 0 reduziert und als Phosphor verflüchtigt worden waren.In this case it became as shown in the table below can be seen, the temperature of the carbon tube varies. The starting material had the same grain size and composition as in Example 1 and was only passed through the reactor once. After going through the In the heated zone, the falling material was cooled in such a way that it appeared as discrete solid particles of approximately the original Size could be collected. Analysis of the product showed that at the temperatures in question The following percentages of available P 0 were reduced and volatilized as phosphorus.

- 9 109809/202F - 9 109809 / 202F

lA-38 354 - 9 - \LA-38 354 - 9 - \

Wandtemperatur der % Pp^5Wall temperature of % Pp ^ 5

reduziertreduced

170O0C 60% 170O 0 C 60%

1765°C "93Ji1765 ° C "93Ji

186O°C 96% 186O ° C 96%

Beispiel 3Example 3

Es wurde nach Beispiel 2 gearbeitet, jedoch enthielt das Ausgangsmaterial dieses Mal 30 % P2°5f ^ ^ CaO, 2 # SiO2 und I^ % C und hatte eine Korngröße von 0,2-0,3 mm; | es war hergestellt worden durch Ablagern von Kohlenstoff auf flüidisiertem Phosphatgestein durch Cracken von Methan. Die Versuche ergaben folgende Ergebnisse:The procedure was as in Example 2, but this time the starting material contained 30 % P 2 ° 5 f ^ ^ CaO, 2 # SiO 2 and 1 ^ % C and had a grain size of 0.2-0.3 mm; | it was made by depositing carbon on fluidized phosphate rock by cracking methane. The tests gave the following results:

Wandtemperatur der % Po^c ' Reaktionszone reduziert Wall temperature of the % Po ^ c ' reaction zone reduced

17000C
17650C
186O0C1700 0 C
1765 0 C
186O 0 C

Beispiel 4Example 4

In zwei weiteren Versuchen wurde der Kohlenstoffbedarf zur Reduktion des Phosphatgesteines in anderer Form bereit gestellt» Es wurden zweierlei Arten von kornförmigem Material mit einer Korngröße von 0,2-0,3 mm hergestellt, indem man 100 Gewichtsteile Phosphatgestein und 37 Gewichtsteile Kieselsäure mit 15 Gewichtsteilen Kohlenstoff vermählte, wobei der Kohlenstoff einmal in Form von Koks und das andere Mal in Form von hochflüchtiger bituminöser Kohle bereitgestellt wurde. Die beiden Gemische wurden getrennt in reduzierender Atmosphäre agglomeriert und bei 1000° kalziniert. Der Durchgang dieser Ausgangsstoffe durchIn two further experiments, the carbon requirement for the reduction of the phosphate rock was provided in a different form. Two types of granular material with a grain size of 0.2-0.3 mm were produced by adding 100 parts by weight of phosphate rock and 37 parts by weight of silica with 15 parts by weight Married carbon, the carbon being provided once in the form of coke and the other time in the form of highly volatile bituminous coal. The two mixtures were agglomerated separately in a reducing atmosphere and calcined at 1000 °. The passage of these raw materials through

- 10 -109809/2027- 10 -109809/2027

ORIGINAL INSPECTEDORIGINAL INSPECTED

lA-38 354la-38 354

- 10 -- 10 -

den Reaktor bei 1765 C ergab folgende Resultate: the reactor at 1765 C gave the following results:

% VnO? reduziert % V n O? reduced

mit Koks hergestelltes Ausgangs- ' 97 % material Base 97% material made with coke

mit bituminöser Kohle hergestell tes Ausgangsmaterialraw material produced with bituminous coal

Patentansprüche: - 11 - Claims : - 11 -

109809/2027109809/2027

Claims (12)

PatentansprücheClaims l; Verfahren zur Behandlung von kornförmigen Stoffen bei hohen Temperaturen, dadurch g e k e η η ζ e i c h net, daß man einen kontinuierlichen Strom eines diskreten kornförmigen Stoffes unter dem Einfluß der Schwerkraft frei durch eine Reaktionszone fallen läßt, worin er durch Strahlung auf mindestens 100O0C erhitzt wird und worin die Wände der Eeaktionszone auf einer Temperatur gehalten werden, welche die Temperatur der Teilchen um mindestens 1000G überschreitet.l; Process for the treatment of granular substances at high temperatures, characterized in that a continuous stream of a discrete granular substance is allowed to fall freely through a reaction zone under the influence of gravity, in which it is heated to at least 100O 0 C by radiation and wherein the walls of the Eeaktionszone be maintained at a temperature which exceeds the temperature of the particles by at least 100 G 0. 2. Verfahren nach Anspruch 1,dadurch g e k e η η ζ e ich η e t » daß der kornförmige Stoff mindestens teilweise in der Beaktionszone geschmolzen wird.2. The method according to claim 1, characterized in that g e k e η η ζ e i η e t »that the granular substance at least is partially melted in the reaction zone. 3* Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch g e -. k e η η ζ e i c h η e t , daß man den kornförmigen Stoff unterhalb der Reaktionszone abkühlen läßt und ihn in diskreter Form sammelt. ""3 * Method according to claim 1 or 2, characterized in that -. ke η η ζ calibrate η et that the granular substance is allowed to cool below the reaction zone and it is collected in discrete form. "" 4. .Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch g e ken η ζ e ic h η et, daß man den kornförmigen Stoff als Schmelze unterhalb der Reaktionszone sammelt.4. .Verfahren according to claim 1 or 2, characterized g e ken η ζ e ic h η et that one is the granular substance collects as melt below the reaction zone. 5. Verfahren nach Anspruch ^ dadurch ge k e η η zeichnet, daß man in der Schmelze die in der Reaktionszone stattfindende Reaktion weiter verlaufen läßt,5. The method according to claim ^ characterized ge k e η η, that the reaction taking place in the reaction zone is allowed to continue in the melt, 6. Verfahren nach Anspruch k dadurch gekennzeichnet ,daß man in der Schmelze zusätzliche Reaktionen verlaufen läßt.6. The method according to claim k, characterized in that additional reactions are allowed to proceed in the melt. - 12 -- 12 - 109809/2027 '109809/2027 ' - 12 - lA-38- 12 - lA-38 7. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6 ,dadurch g e kennze ichnet , daß man der Schmelze weitere Reaktionsmittel zufügt.7. The method according to claim 5 or 6, characterized g e identifier Inet that one adds further reactants to the melt. 8. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche , dadurch gekennzeichnet , daß man den freien Fall des kornförmigen Stoffes innerhalb der Reaktionszone durch einen Gegenstrom von Gas bremst.8. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the free Fall of the granular material within the reaction zone brakes by a counterflow of gas. 9. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche ι9. The method according to any one of the preceding claims ι " dadurch gekennzeichnet , daß man in einem"characterized by being in a Kohlerohr als Reaktionszone arbeitet, in dem neutrale oder reduzierende (nicht oxidierende) Bedingungen aufrecht erhalten werden.Carbon tube works as a reaction zone in which neutral or reducing (non-oxidizing) conditions are maintained will. 10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8 ,dadurch gekennzeichnet , daß man in einem Zirkonoxidrohr als Reaktionszone arbeitet, in dem oxidierende Bedingungen aufrecht erhalten werden.10. The method according to any one of claims 1 to 8, characterized characterized in that one works in a zirconium oxide tube as the reaction zone, in the oxidizing Conditions are maintained. 11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9»dadurch gekennzeichnet , daß in der Reaktionszone11. The method according to any one of claims 1 to 9 »thereby characterized in that in the reaction zone ein kornförmiger Stoff, bestehend aus Phosphatgestein, Kohle ^ und gegebenenfalls Kieselsäure zu elementarem Phosphor reduziert wird, der in Dampfform abgeführt und gesammelt wird.a granular substance, consisting of phosphate rock, coal ^ and possibly silica reduced to elemental phosphorus which is discharged and collected in vapor form. 12. Verfahren nach Anspruch 11,dadurch gekennzeichnet , daß man die Reaktionszone mit einem Stoff beschickt, der vorher dadurch hergestellt worden ist, daß man auf fluidisierte Teilchen von Phosphatgestein durch Cracken von Kohlenwasserstoffen bei einer Temperatur, die niedriger ist als diejenige bei welcher die Reduktion stattfindet, Kohlenstoff abgelagert hat.12. The method according to claim 11, characterized in that the reaction zone with a substance charged, which has previously been produced by looking at fluidized particles of phosphate rock Cracking of hydrocarbons at a temperature lower than that at which the reduction takes place, Deposited carbon. 86318631 109809/2027109809/2027 LeerseiteBlank page
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2543514A1 (en) * 1975-09-30 1977-04-07 Thagard Technology Co High temp. reactor - uses radiant heat supplied to porous reactor tube
DE19920786A1 (en) * 1999-05-06 2000-11-16 Dbb Fuel Cell Engines Gmbh Reactor and/or heat exchanger used e.g. as fuel cell, has thermal insulation between one end plate and the neighboring plate

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4158695A (en) * 1976-07-01 1979-06-19 Hiroshi Ishizuka Electrothermal fluidized bed furnace
GB8505597D0 (en) * 1985-03-05 1985-04-03 Maghemite Inc Furnaces

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2543514A1 (en) * 1975-09-30 1977-04-07 Thagard Technology Co High temp. reactor - uses radiant heat supplied to porous reactor tube
DE19920786A1 (en) * 1999-05-06 2000-11-16 Dbb Fuel Cell Engines Gmbh Reactor and/or heat exchanger used e.g. as fuel cell, has thermal insulation between one end plate and the neighboring plate
DE19920786B4 (en) * 1999-05-06 2004-11-18 Ballard Power Systems Ag Reactor and / or heat exchanger in stacked construction

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