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Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Glühphosphaten Die vorliegende
Erfindung betrifft ein Verfahren zum Aufschließen von Rohphosphat in kontinuierlich
arbeitenden Gegenstromöfen durch Erhitzen mit kieselsäurehaltigen Zuschlägen auf
Temperaturen über iooo° sowie besondere Ausführungsformen einer Vorrichtung zur
Durchführung dieses Verfahrens.
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Es ist bereits wiederholt vorgeschlagen worden, Rohphosphat durch
Glühen mit kieselsäurehaltigen Zuschlägen auf über iooo° in den üblichen Gegenstromöfen,
z. B. Zementdrehöfen, in ein Düngemittel überzuführen, dessen Phosphorsäure in 2°/oiger
Zitronensäure oder in Lösungen zitronensaurer Salze löslich ist. Diese Vorschläge
haben aber vielfach in der Praxis nicht zu den erwarteten Erfolgen geführt.
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Die Gründe hierfür waren zum Teil nur unvollständig erkannt worden.
Sie lassen sich aber aufklären, wenn man sich die Vorgänge vergegenwärtigt, die
beim Glühaufschluß des Rohphosphats vor sich gehen müssen. Der Aufschluß ist nämlich
davon abhängig, daß das im Rohphosphat anwesende Fluor in Form flüchtiger Verbindungen
restlos entfernt wird, erst dann wird die Phosphorsäure zitronensäure- oder zitratlöslich.
Nun erfolgt zwar beim Erhitzen von Rohphosphat mit kieselsäurehaltigen Zuschlägen
auf Temperaturen über iooo ° eine gewisse Verminderung des Fluorgehaltes des Aufschlußgutes.
Das Fluor tritt hierbei in die Heizgase über, in welchen es wahrscheinlich in Form
von bei hohen Temperaturen, flüchtigen Fluorverbindungen, insbesondere Siliciumtetrafluörid,
enthalten ist. Diese Reaktion verläuft jedoch bei niederen Temperaturen gerade umgekehrt,
indem das Rohphosphat aus fluorhaltigen Gasen diese Stoffe wieder aufnimmt. Da in
einem normalen Drehofen, welcher im Gegenstromprinzip arbeitet, die Heizgase dem
kalten Aufschlußgut entgegenwandern, kommen also die mit Fluorverbindungen angereicherten
Heizgase zwangsläufig in einem späteren "feil des Ofens mit kälterem Aufschlußgut
in Berührung, wodurch also eine Anreicherung des Gutes an Fluor erfolgt. Hierdurch
wird der Erfolg der Aufschlußreaktion vereitelt, und zwar insbesondere auch deshalb,
weil das Fluor in Form leicht schmelzender Verbindungen gebunden wird, die bei der
Aufschlußtemperatur die Poren des Reaktionsgutes verstopfen und verschmieren und
so ein restloses Austreiben der die Löslichkeit vermindernden Stoffe aus dem Rohphosphat
unmöglich machen. Das Verfahren gemäß der Erfindung besteht nun darin, daß die beim
Arbeiten im kontinuierlichen Gegenstrom in der Heißbrandzone entstehenden fluorhaltigen
Gase
durch Ofenöffnungen oder in die Öfen eingebaute Rohrleitungen
mit Hilfe des natürlichen Zuges der Flammengase oder gegebenenfalls auch mit Hilfe
eines durch Ventilatoren hervorgerufenen Saugzuges entfernt werden, ehe sie überhaupt
mit dem Aufschlußgut, welches sich noch nicht auf Reaktionstemperatur befindet,
in Berührung zu kommen vermögen.
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Die beiliegenden Zeichnungen veranschaulichen schematisch einige Ausführungsformen
eines Ofens, die zur Durchführung des Verfahrens gemäß der Erfindung verwendet werden
und die ebenfalls Gegenstand der vorliegenden Erfindung sind.
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Fig. i zeigt eine Ofenanlage, die aus zwei voneinander getrennten
Öfen i und 8 besteht. Das Reaktionsgut 2 tritt hier- in den Ofen = durch die Füllöffnung
3 an dem der Flamme q. gegenüberliegenden Ende x ein und wandert zunächst bis in
die Heizzone des oberen Ofens. Hier wird durch Frischluftzumischung oder ähnliche
Maßnahmen die Temperatur so eingestellt, daß ein Sintern des Gutes noch nicht erfolgt.
Die Heizgase entweichen, wie üblich, an der Einfüllseite des Ofens durch eine Öffnung
5. Auf diese Weise wird schon hier eine gewisse Erniedrigung des Fluorgehaltes erzielt,
die jedoch noch nicht genügt, um eine gute Löslichkeit des Erzeugnisses sicherzustellen.
Das den Ofen i verlassende heiße Gut fällt nun aus der Öffnung 6 durch den möglichst
kurz bemessenen Kanal 7 in den zweiten Ofen 8, der durch die Flamme 9 geheizt wird.
Hier wird das Fluor restlos ausgetrieben, ohne daß eine Rückaufnahme durch kälteres
Gut erfolgen könnte, weil sich der ganze Ofen 8 auf einer Temperatur befindet, die
über der Rückaufnahmetemperatur für das Fluor liegt. Die fluorhaltigen Heizgase
9 entweichen durch die Öffnung io und werden zweckmäßig einer Abwärmeverwertung
zugeführt.
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Statt des Drehofens i, wie er in der Fig. i dargestellt ist, kann
zum Vorerhitzen des Gutes auch ein Wanderrost o. dgl. verwendet werden. Insbesondere
haben sich solche Roste als zweck-
mäßig erwiesen, auf denen das Gut durch
Hindurchsaugen oder Hindurchblasen oder Heizgase erwärmt wird. Wenn die heißen Abgase
zur Vorwärmung des Reaktionsgutes Verwendung finden sollen, muß das Fluor daraus
zunächst entfernt werden.
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Die Entfernung der Fluorverbindungen, insbesondere des Siliciumtetrafluorids,
kann beispielsweise dadurch erfolgen, daß man die Gase mit zweckmäßig vorgewärmten
basischen Stoffen in Berührung bringt, etwa indem man sie durch derartige Materialien
hindurchsaugt, hindurchdrückt o. dgl. Als basische Stoffe kommen Verbindungen, wie
gebrannter Kalk, Natriumhydroxyd, Tonerde u. dgl., in Frage. Die entstehenden Flüorverbindungen,
wie Calciumfluorid, Natriumfluorid u. dgl., können als Nebenprodukte des Verfahrens
der vorliegenden Erfindung für verschiedene industrielle Zwecke, beispielsweise
in der Metallurgie oder in der Industrie der keramischen Massen Verwendung finden.
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Fig.2 zeigt eine Ausführungsform eines Ofens r, bei welcher das aufzuschließende
Gut z am kalten Ende durch die Füllöffnung 3 eingeführt wird, während am gegenüberliegenden
Ende der Ofen in bekannter Weise durch eine Kohlenstaub-, 01-, Gas- oder ähnliche
Feuerung4 geheizt wird. Die Heizgase werden hier durch ein Rohr 5 abgesaugt, welches
im Innern des Ofens angebracht und durch Stützen 12 an der Wandung befestigt ist.
Das aufzuschließende Gut wandert außerhalb dieses Rohres im Innern des Drehofens
der Heizflamme entgegen. Zur Erzielung eines guten Zuges können am kalten Ende des
Ofens vor dem Rohr 5 Ventilatoren o. dgl. angebracht werden. Auf diese Weise gelingt
es, das Aufschlußgut in der Heizzone auf eine Temperatur zu bringen, bei der eine
vollständige Fluoraustreibung erfolgt, da das Gut schon auf seinem Wege zum heißen
Ende von den Aufschlußgasen auf indirektem Wege im Gegenstrom geheizt wird. Trotzdem
kann eine Rückaufnahme des Fluors durch das Aufschlußgut nicht erfolgen, da das
Gut mit den Gasen bei Temperaturen, die unter der Aufschlußtemperatur liegen, nicht
mehr in Berührung kommt.
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Man kann den Ofen auch in der Weise betreiben, daß man das Innere
des Rohres 5 zur Zuführung des Gutes benutzt, während die Flammengase an der Außenseite
desselben entlang streichen. Gleichgültig ob man die Heizgase innerhalb oder außerhalb
des Rohres 5 nach außen führt, empfiehlt es sich, durch Einbauten den Weg der Heizgase
zu verlängern, um die Wärmeausnutzung möglichst vollständig zu gestalten.
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Fig.3 zeigt eine Teilansicht der Heizzone eines Aufschlußofens. Auch
hier wandert das Aufschlußgut 2 der Heizflamme q. entgegen. Die fluorhaltigen Gase
werden aber nicht über das entgegenwandernde kalte Aufschlußgut hinübergeleitet,
sondern durch einen Saugrüssel 5 in der Austragrichtung des Aufschlußgutes weggesaugt.
Der Rüssel wird zweckmäßig gekühlt, um seine Lebensdauer in der Heizzone zu verlängern.
Seine Anordnung unterhalb der.Flamme empfiehlt sich deshalb, um unmittelbar über
dem Aufschlußgut 2 das frisch entweichende Fluor abzufangen.
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Fig. q. zeigt eine weitere Ausbildungsform des Ofens, bei der ebenfalls
ein Zurücksaugen wenigstens eines Teiles der Flamme erfolgt. Der hier dargestellte
Ofenkopf besitzt die Öffnungen 13 und 1q., durch welche Kohlenstaub oder 01 und
Frischluft eingeblasen werden, um die
Flamme q. zu bilden. Das Aufschlußgut
2 wandert, wie üblich, der Flamme entgegen und wird aus der Brennzone durch die
Füllöffnung 6 entleert. An der im Ofenkopf weiterhin vorgesehenen Öffnung 15 ist
ein Ventilator oder-eine sonstige Zugeinrichtung angeschlossen, die eigen Teil der
Flamme nach unten zurücksaägt: Dieser Flammenteil kommt mit dem Aufschlußgut unmittelbar
in Berührung und enthält demnach die Hauptmenge des in der Heißbrandzone entwickelten
Fluors. Durch das Absaugen dieses Flammenteils durch die Öffnung 15 wird
also in dem dem Aufschlußgut entgegenströmenden Heizgas der Fluorgehalt sehr vermindert,
so daß eine Anreicherung des Gutes im kälteren Teil des Ofens mit Fluor nicht erfolgen
kann.