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Verfahren zur Erzeugung von Ferrophosphor mit hohem Phosphorgehalt
in zwei Stufen Es ist bekannt, bei der Herstellung von F errophosphor durch Erhitzen
von Phosphaten bei Gegenwart von Calciumoxyd, Kieselsäure, Eisen oder Eisenoxyd
und der zur Reduktion sowohl des Phosphats zu Phosphor als auch vorhandenen Eisenoxyds
zu Eisen nötigen Menge von Kohle der Ofenbeschikkung Aluminiumoxyd zuzusetzen, so
daß man eine kieselsäure- und eisenoxydhaltige, als Schmelzzement verwendbareCalciumaluminatschlacke
erhält. Eine solche Schlacke ist aber bekanntlich nicht geeignet zur Gewinnung von
reiner, insbesondere kieselsäurefreier Tonerde, wie sie z. B. für die Herstellung
von Aluminium durch Schmelzflußelektrolyse benötigt wird.
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Es. ist ferner ein zweistufiges Verfahren zur Gewinnung von Ferrophbsphor
bekannt, bei dem durch Einschmelzen einer phosphat-, eisenoxyd-, calciumoxyd- und
kieselsäurehaltigen Charge mit Reduktionskohle in der ersten Stufe siliciumhaltiger
Ferrophosphor erhalten und in einer zweiten Stufe der Siliciumgehalt dieses Ferrophosphors
durch Umschmelzen mit einem Phosphat beseitigt wird.
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Gegenstand der Erfindung ist eine Ausführungsform dieses zweistufigen
Verfahrens, bei der aus neben Kieselsäure und Kalk auch Tonerde enthaltenden Ausgangsstoffen
in der ersten Verfahrensstufe neben siliciumhaltigetn Ferrophosphor gleichzeitig
eine praktisch bis völlig kieselsäurefreie, praktisch nur Calcium-und Aluminiumoxyd
enthaltende, für die Herstellung von reiner Tonerde vorzüglich geeignete Schlacke
gewonnen wird. Zu diesem Zweck wird beim Einschmelzen der Phosphorsäure, Eisenoxyd
undloder metallisches Eisen, Caleiumoxyd, Aluminiumoxyd, Kieselsäure und Reduktionskohle
enthaltenden Charge die Menge der Tonerde und der Kohle so bemessen, daß nicht nur
der gesamte vorhandene Phosphor, sondern auch das gesamte vorhandene Silicium in
Freiheit gesetzt und an das Eisem gebunden wird, so daß die gleichzeitig erzeugte
Calciumaluminatschlacke völlig oder praktisch eisen- und kieselsäurefrei ist, d.
h. höchstens ao/o Si 02enthält.
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Zwar war es bekannt, daß man bei der Umsetzung einer calciumoxyd-,
aluminiumoxyd-, eisenoxyd- und kieselsäurehaltigen, aber Phosphat nicht enthaltenden
Charge .mit Reduktionskohle neben Ferrosilicium eine- an Kieselsäure arme bzw. kieselsäurefreie
Calciumaluminatschlacke erhalten kann.
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Es war aber nicht vorauszusehen, daß es gelingen würde, bei Anwendung
einer phosphathaltigen Charge sowohl allen Phosphor als auch alles Silicium in das
metallische bzw. aus Eisenoxyd ausreduzierte Eisen hineinzubringen, weil es bekannt
ist, daß Phosphor aus Ferrophosphor durch Silicium ausgetrieben werden kann und
daB bei der Reduktionstemperatur der Kieselsäure aus Bauxit neben Silicium auch
Aluminium durch Kohlereduktion
in Freiheit gesetzt und von vorhandenem
Eisen aufgenommen werden kann.
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Die Umsetzung riädh der ersten Verfahrensstufe kann in einem beliebigen
Ofen, z. B. einem Schachtofen, oder einem elektrischen Ofen bei passenden Temperaturen,
z. B. solchen bis zu i8oo°, oder auch bei höheren Temperaturen erfolgen.
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Die Beschickungsbestandteile können, wie z. B. Kieselsäure, Kalk oder
Kalkstein oder Aluminium- oder Eisenoxyd, als solche oder in beliebiger Verbindung
miteinander, z. B. als Tricalciumphosphat, Aluminiumphosphat, Ton, eisenhaltiger
Bauxit u. dgl., verwendet werden. An Stelle von oder neben Eisenoxyd oder sonstigen
oxydischen Eisenverbindungen kann metallisches Eisen, z. B. in Form von Eisenschrott,
verwendet werden.
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Beim Arbeiten im Schachtofen ist die zuzuschlagende Koksmenge um die
zur Erzielung der Reaktionstemperatur erforderliche Menge an Verbrennungsstoff zu
erhöhen.
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Die erfindungsgemäß erhaltene, Aluminium und Caleiumoxyd z. B. im
gleichen Molekularverhältnis enthaltende Schlacke kann zur Herstellung von reinem,
für die Herstellung von Aluminium oder Aluminiumlegierungen durch Schmelzflußelektrolyse
geeignetem Aluminiumoxyd öder von soristigen-Aluminiumverbiridungen Verwendung finden.
Durch Behandlung dieser Schlacke mit alkalischen Aufschlußmitteln, wie z. B. Sodalösung,
Ätzalkalilösung u. dgl., erhält man in an sich bekannter Weise eine Lösung von Alkalialuminat,_
die. z. B. nach dem Bayer-Verfahren. auf' reines Aluminiumoxyd verarbeitet werden
kann, während der hierbei als Nebenerzeugnis gewonnene, aus Calciumcarbönat bestehende
Rückstand gegebenenfalls nach 'Überführung- durch Brennen in Calcfumoxyd, bei Verwendung
von Calcium nicht als wesentlichen Bestandteil enthaltenden Phosphaten als Ausgangsstoff
für die Ferrophosphorherstellung, immer wieder -im Kreislauf als Zuschlag zur Bildung
der Calciumpxyd und Aluminiumoxyd enthaltenden Schlacke verwendet werden kann. Für
die Behandlung mit den alkalischen Aufschlußlösungen wird diese Schlacke zweckmäßig
zuvor durch Zerstäubung, z. B. durch Einblasen eines Luftstromes in den Strahl der
aus dem Ofen ausfließenden Schlacke, in Form von Granalien übergeführt, die man
vorteilhaft unmittelbar darauf mit Wasser oder auch. mit der alkalischen Aufschlußlösung,
zweckmäßig ebenfalls -in fein verteilter Form. oder in Form eines Regens, in Berührung
bringt.
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Durch Umsetzen des in der ersten Verfahrensstufe< erhaltenen siliciumhaltigen
Ferrophosphors in an sich bekannter Weise mit Phosphaten, wie z. B. Tricalciumphosphat,
gegebenenfalls unter Zuschlag von Eisen oder Eisenoxyd und Kohle, erhält man neben
einer z. B. als hydraulisches Bindemittel oder zur Herstellung eines hydraulischen
Bindemittels geeigneten calciumsilicathaltigen Schlacke einen siliciumfreien oder
siliciumarmenFerrophosphor von einem der Menge des ausgeschiedenen Siliciums entsprechend
erhöhten Gehalt an Phosphor. Infolge seines stark exothermen Charakters kann dieser
Umsetzungsvorgang im allgemeinen ohne jede zusätzliche Verwendung von Reduktionskohle
und ohne Zuführung weiterer, als der zur Einleitung desselben nötigen Wärme z. B.
im. Schachtofen oder in einem elektrischen Ofen durchgeführt werden.
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Beispiel 1865 k; Bauxit werden mit 128o kg Pebblephosphat sowie mit
. q.30 kg Eisenschrott und q.70 kg Koks im elektrischen Ofen bei 170o° C geschmolzen.
Man erhält iooo kg siliciurnhaltigen Eisenphosphor mit 1g,70/, P und 6,g0/, Si und
1645 kg Calciumalüminatschlacke mit 56 °/,A12 03 und o,8010 Si 02.
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Die Schlacke wird in bekannter Weise mit Sodalösung zu Calciumcarbonat
und N atriumäluminat umgesetzt. - Die looo kg siliciumhaltiger Eisenphosphor werden
mit 413 kg Pebblephosphat und 230 kg Eisenschrott im elektrischen oder mit
Gas beheizten Trommelofen bei etwa 1q.0-0° raffiniert, wobei man rz5o kg Eisenphosphor
mit ?10/, P und nur 0,o8 °/, Si erhält.