DE464252C - Verfahren zur Zerlegung reduzierbarer Verbindungen in einem Flammofen - Google Patents

Description

• 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.

Claims (1)

1. PATENT ANS PR ÜCHE 7 i. Verfahren zur Zerlegung reduzierbarer Verbindungen in einem Flammofen, bei dem die Verbindungen im Geinisch mit reduzierenden Stoffen, vorzugsweise Kohle, ohne Luftzufuhr erhitzt werden, dadurch gekennzeichnet, daß eine Verbrennung der flüchtigenReduktionserzeugnisse unter Luftzufuhr, im wesentlichen ohne jede weitere Heizquelle, unmittelbar an der Reaktionszone und sofort bei der Bildung dieser Erzeugnisse erfolgt und die daraus entstehenden Verbrennungsprodukte von der Reaktionszone und der Beschickung fortgeleitet werden. :2. Verfahren nach Anspruch i zur Gewinnung von Phosphorsäure aus Phosphaten in Mischung mit Kohle und Sand, dadurch gekennzeichnet, daß der entstandene Phosphor zusammen mit dem gebildeten Kohlenoxyd in der angegebenen Weise verbrannt wird. 3. Verfahren nach Anspruch i zur Gewinnung von Natrium- oder Kaliumverbindungen, dadurch gekennzeichnet, daß man Natrium- oder Kaliumsilikate mit Kohle erhitzt und das entstandene Kohlenoxyd zusammen mit Natrium bzw. Kalium in der angegebenen Weise verbrennt, worauf man aus den Verbrennungsprodukten die Natrium- bzw. Kaliumverbindungen, wesentlich Natrium-bzw. Kaliumcarbonat, in bekannter Weise abscheidet. 4. )herfahren nach Anspruch i zur Erzeugung von Aluminiumoxyd, dadurch gekennzeichnet, daß man aus einer Mischung von Aluminiumsilikaten mit Kohle und Eisen oder Eisenerz Ferrosilicium durch Erhitzen bildet und durch weiteres Erhitzen Aluminium reduziert, verdampft und dann sogleich mit dem gebildeten Kohlenoxyd verbrennt.