-
Verfahren zur Zerlegung reduzierbarer Verbindungen in einem Flammofen
Die Erfindung betriff t ein auf der Verwendung eines Flainmofens beruhendes Verfahren
zur Verarbeitung von Phosphaten und anderen reduzierbaren Verbindungen, das insbesondere
für die Abtrennung von Phosphorsäure aus den natürlichen unreinen Phosphaten verwendbar
ist, aber auch zu anderen Zwecken- benutzt werden kann.
-
Die Zeichnung erläutert das neue Verfahren zur Verarbeitung von Phospbaten
näher. Auf der Sohle i eines Ofens 2 befindet sich eine Schicht aus Phosphaten,
Kohle und Sand in hoher Glut. Kohle und Kieselsäure treiben den Phosphor bei etwa
i 4ool aus. Die Erhitzung des Gemisches 3
erfolgt ohne Luftzufuhr. Das entstandene
Kohlenoxyd und der Phosphor verbrennen im Flammenraum des Ofens:2 zu Kohlendioxyd
und Phosphorpentoxyd. Diese Verbrennting erfolgt unter Luftzufuhr. Das Phosphorpentoxyd,
in der Hitze flüchtig, kann als fester oder flüssiger Körper außerhalb des Ofens,
nachdem es mit den Gasen, z. B. durch den Abzug 4, abgeleitet ist, in bekannter
Weise abgeschieden werden. Durch die Abgase kann ein Wärmespeicher wie nilich beheizt
werden.
-
Bei der Verbrennung des Kohlenoxyds entsteht bei dem neuen Verfahren
eine höhere Temperatur als bei der Verbrennung von Kohlenoxyd gewöhnlichen Ursprungs
(in Generatorgas) , weil der darin enthaltene Sauerstoff nicht mit einer
vielfachen Menge Stickstoff belastet war. Bei der Verbrennung des Phosphors entsteht
eine noch höhere Temperatur aus bekannten thermochemischen Ursachen. Die hohe Flammentemperatur
genügt vollkommen zur Auf rechterhaltung der Reaktionstemperatur auf dein Herde
auch bei Zusatz neuer Beschickung. Die erste Einleitung der Reaktion wird in üblicher
Weise durch Beheizung mit Heizgasen bewirkt, welche durch den Einlaß 5 zugeleitet
werden können. Solche Heizgase können im Bedarfsfalle, z. B. bei Betriebsstörungen,
auch später zugesetzt werden.
-
Die Verbrennungstemperatur ist theoretisch so hoch, daß man ein hochfeuerfestes
Ofengewölbe dafür benötigt. Man kann sie durch Zusatz falscher Luft und durch Nrachbeschickung
niederhalten. Durch Regelung der Beschickung oder der Luftzufuhr kann die Flammentemperatur
im Ofen eingestellt werden. Die Besorgnis ist nicht die Erzielung der hohen Temperatur,
sondern deren Zurückhalten in geeigneten, nicht zu hohen Grenzen.
-
Das Verfahren nach der Erfindung bietet den großen Vorteil, daß die
Wärniekosten für seine Durchführung sehr gering sind, indem im wesentlichen nur
die Reaktionskohle erfordert wird.
-
Der leitende Grundgedanke des bisher in Anwendung auf Phosphate beschriebenen
Verfahrens nach der Erfindung ist noch weiter verwertbar. Dieses Arbeitsprinzip
besteht darin, daß ein reduzierbarer Bestandteil einer Verbindung in reduzierter
Form
ohne Luftzufuhr abgetrennt und dann zusammen mit anderen Reduktionserzeugnissen
vorzugsweise Kohlenoxyd unter Luftzufuhr in solcher Weise wieder verbrannt wird,
daß die Verbrennungswärme den Reduktionsvorgang mit Energie speist. Dieses Arbeitsverfahren
ist beispielsweise auch brauchbar zur Gewinnung von Soda aus natürlichen oder künstlichen
Natriumsilikaten. In diesem Fall liegen auf dem Herde die mit Kohle gemischten Silikate.
Natrium und Kohlenoxyd entweichen und verbrennen über der Beschickung zu Soda, welcher
Natriumoxyd oder Natriumsuperoxyd beigemengt sein kann. Die Natriumsilikate können
unter Umständen auf dem Herde gebildet werden.
-
Eine weitere Anwendungsmöglichkeit des Verfahrens nach der Erfindung
besteht bei der Verarbeitung von Kalisilikaten, z. D. von Kalifeldspat oder
Leuzit. Man erhält hier Pottasch,e, und die Durch:führung des Verfahrens entspricht
ganz der Verarbeitung von Niatriumsilikaten zu Soda. Die nicht flüchtigen Reduktionsprodukte
können sowohl bei der Verarbeitung von Kalisilikaten wie von -Natriumsilikaten in
derselben Hitze und dem gleichen Ofen mit einem Mindestaufwand von Arbeit und Wärme
unter Zugabe geeigneter Zuschläge, z. B. zu Zement, weiterverarbeitet werden. Grünsand
(Glatikonit) liefert Ferrosilicium, das abgestochen wird, und im Flammenraum. Alkalicarbunat
wesentlich Kaliumcarbonat, als Rest Tonerde.
-
Bei hochfeuerfestern Ofengewölbe, etwa bei Zirkon, bekommt man aus
gewöhnlich#in Ton oder anderen Aluminiumverbindungen unter Zuschlag von Eisen (Schrott)
oder Eisenerzen Ferrosilicium und Tonerde. Die Verbrennungstemperatur des Aluminiums
erzeugt die Reduktionstemperatur. Man wird den Anfang aluminothermisch oder elektrisch
bewirken.
-
Außer bei den beschriebenen Anwendungsfällen ist das Verfahren der
Erfindung auch sonst überall da mit Vorteil verwendbar, wo es sich um die Zerlegung
reduzierbarer Verbindungen handelt. Zur Durchführung des neuen Verfahrens kann man
den Flammofen auch als Drehofen benutzen. Der Rückstand der Beschickung kann entweder
abgestochen werden, wenn er flüssig ist, oder er kann ausgedrückt werden, wenn er
nur gesintert oder noch körnig ist.
-
Es ist bereits durch die amerikanische Patentschrift 1 241 171 ein
Verfahren zur Zersetzung von Phosphaten mit Kieselsäure und Kohle in einem Schachtofen
bekannt geworden, bei dem in die Reaktionszone Luft geblasen wird. Hierbei wird
ein Teil der Beschickungskohle ve'rbrannt, aber es kann nicht eer ganze Phosphor
und das ganze Kohlenoxyd verbrannt werden, da es sonst an Reduktionskohle zur Führung
des Prozesses fehlt. Daher wird bei diesem Verfahren eine nachträgliche Verbrennung
des Phosphors und Kohlenoxyds entfernt von der Reduktionszone durch eine neue Luftzufuhr
bewirkt. Die Wärmewirkung dieser nachträglichen Verbrennung ist aber, da sie nur
durch eine dicke Retortenwand erfolgen kann, für das Verfahren von geringem Nutzen
und bedeutet eine nur mäßige Vorwärmung der durch den Ofenschacht herabkommenden
Beschickung. Im Gegensatz hierzu wird bei dem Flammofenverfahren der Erfindung die
Gesamtheit der durch die Verbrennung von Phosphor und Kohlenoxyd lieferbaren Wärme
unmittelbar bei der Reduktionszone zur Einwirkung auf die Beschickung gebracht.
-
Dieser grundsätzliche Unterschied der Erfindung besteht auch gegenüber
dem in der amerikanischen Patentschrift 1 387 817 beschriebenen Verfahren,
bei dem zur Gewinnung von Phosphorsäure und Phosphor über der Oberfläche einer Beschickung
aus Phosphaten, Kohle und Kieselsäure ein Brennstoff, z. B. 01 und Teer,
in Verbindung mit Luft verbrannt wird. Hier wird die erforderliche Reaktionswärme
demnach wesentlich durch äußere Wärmezufuhr gedeckt, und es ist eine vollständige
Verbrennung des Phosphors gemäß dieser Patentschrift auch nicht vorgesehen. Die
nach der Erfindung bezweckte wichtige vollkommene Ausnutzung der sehr beträchtlichen
Verbrennungswärme des Phosphors an der Reaktionszone findet somit auch bei diesem
Verfahren nicht statt, das ebenfalls nur mit der üblichen Vorwärmung der Beschickung
arbeitet.
-
Es ist, vgl. amerikanische Patentschrift 1 167 755, auch schon
vorgeschlagen worden, bei der Herstellung von Phosphorsäure die Verbrennungswärme
des entwickelten Phosphors und Kohlenoxydgases in der Weise zum Vorwärmen der Reaktionsmischung
nutzbar zu machen, daß man die Dämpfe und Gase in einem Zuführungskanal für die
Mischung zur Verbrennung bringt. Auch in diesem Falle findet die Ausnutzung der
durch Verbrennung der flüchtigen Reduktionsprodukte gewinnbaren Wärme nicht in der
Art der Erfindung unmittelbar an der Reaktionszone, sondern in wesentlicher Entfernung
davon statt, und Ja nur die fühl-
bare Wärme der Beschickung in der Zuleitung
aus der Verbrennungswärme aufgenommen werden kann, wird die sehr viel größere Reduktionswärme
der Phosphorsäure aus dieser Verbrennung nicht geliefert, sondern muß durch elektrische
Heizung geschafft werden.
Gegenüber dem in Lunge JIandbuch der Sodaindustrie«.
1896 Band 111, Seite 232 beschriebenen Verfahren unterscheidet sich
die Erfindung dadurch, daß bei jener älteren Arbeitsweise Natrium und Kalium nichtverflüchtigt
werden und keine Reduktion der Kalitiiii - _Natriumverbindungen stattfindet,
sondern Natrium und Kalium in der Form von Ätznatron ausgelaugt werden. Natrium
und Kaliumh droxyd wird aus Feldspat gey I el wonnen ', und dabei wird Kalium oder
Natrium nicht aus seiner Verbindung elementar abgeschieden, sondern durch Erhitzen
im Gemisch und Auslaugen mit Wasser, während gemäß der Erfindung das Metall in Gas-
oder Dampfforrn abgeschieden und dann verbrannt wird, und zwar unter Wiedergewinnung
und Benutzung der aufgewendeten Reduktionswärme.
-
Es ist ferner bekannt, die Erzeugung von Ferrosilicium durch Schmelzen
von Alannschiefer mit oder ohne Kohlenzusatz in einem elektrischen Ofen durchzuführen,
was natürlich leicht ist. Gemäß der Erfindung dagegen gelingt es
.. Aluminiumoxyd im hüttenmännischen Heizofen durch Verbrennung von Aluminium
zu erzeugen. Aluminium ist ein für die Technik unzugängiger Brennstoff und wird
nach der Erfindung erst dadurch verwendbar, daß man das Aluminium aus der Verbindung
gasförmig löst und bei der Gewinnung auf den metallischen Zustand des Aluminiums
verzichtet.