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Verfahren zur .Anreicherung von natürlich vorkommenden Phosphaten,
die organische Substanzen enthalten Die industrielle Verarbeitung der in der Natur
vorkommenden, besonders der oolithischen Phosphate wird dadurch erschwert, daß mit
diesen Phosphaten häufig Carbonate, insbesondere Calciumcarbonat, vergesellschaftet
sind und sie außerdem meist noch organische Bestandteile enthalten. Durch eine thermische
Behandlung der Phosphate in mechanischen Öfen gelingt es zwar, das Calciumcarbonat
in Calciumoxyd und Kohlendioxyd zu spalten, die Verbrennung der die Phosphate begleitenden
organischen Substanz bleibt jedoch unvollständig. , Bei den für diese thermische
Behandlung notwendigen Temperaturen von rooo bis rzoo° und mehr besteht die Gefahr
des »Überbrennens« des Kalkes sowie der Bildung von Silicaten und Aluminaten des
Calciums, wodurch beim nachfolgenden Auswaschen des gebrannten Materials mit Wasser
erhebliche Anteile an Calciumoxyd im Phosphat zurückbleiben.
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Es wurde nun gefunden, daß sich alle diese Nachteile vermeiden lassen
und die Anreicherung der natürlich vorkommenden phosphatischen Mineralien, die organische
Substanzen enthalten, durch Behandlung mit heißen, sauerstoffhaltigen Gasen in einfacher
und befriedigender Weise gelingt, wenn man die Behandlung in einer Schicht der durch
die Gase in auf- und abwirbelnder Bewegung
gehaltenen Phosphatteilchen,
bei Temperaturen in der Schicht von etwa 8oo bis goo°, durchführt und der Schicht
kontinuierlich oder periodisch frisches Phosphat zuführt und geglühtes Phosphat
in entsprechenden Mengen abzieht, und daß man dem geglühten Phosphat anschließend
das in ihm enthaltene ungebundene Calciumoxyd in an sich bekannter Weise durch Behandlung
mit Wasser entzieht.
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Die Korngröße des aufgegebenen Phosphates hält man zweckmäßig unter
4mm. Besonders geeignet für die Verarbeitung nach dem erfindungsgemäßen Verfahren
sind natürliche oolithische Phosphate, deren Korngröße von Natur aus unter 2 mm
liegt.
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Für die Durchführung des Verfahrens hat sich die Einhaltung einer
Schütthöhe der nicht aufgewirbelten Schicht von weniger als 1,5 m als zweckmäßig
erwiesen.
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Um die Phosphatschicht in einer auf- und abwirbelnden Bewegung zu
halten, genügt es, die heißen Gase mit einem Druck von -weniger als 2 m, vorzugsweise
weniger als . i m Wassersäule, der Schicht zuzuführen.
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Um eine mittlere Schichttemperatur von vorzugsweise etwa Soo bis goo°
aufrechtzuerhalten, werden die heißen Gase der Schicht vorteilhaft mit einer Temperatur
von iooo bis 1200° zugeführt.
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Die aus der Schicht abziehenden Gase lassen sich zu Heizzwecken ausnutzen.
Vorteiihafterweisekann man damit einen Dampfkessel betreiben.
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Dadurch, daß nach dem erfindungsgemäßen Verfahren überraschenderweise
eine Erhitzung des zu glühenden Gutes auf beispielsweise 82o bis 85o° bereits genügt,
um ein Garbrennen des in ihm enthaltenen Calciumcarbonats schnell und sicher zu
erreichen, läßt sich sowohl eine Verdichtung des Glühgutes als auch die Einwirkung
von Kieselsäure, Aluminiumoxyd und Eisenoxyd auf das gebildete Calciumoxyd unterbinden.
Dadurch bleibt die relativ leichte Löslichkeit von porösem Calciumoxyd in Wasser
erhalten und ist der Anteil des mit Wasser insgesamt entfernbaren Calciumoxyds größer
als bei Anwendung wesentlich höherer Temperaturen für die thermische Behandlung
von Phosphaten nach den bekannten Verfahren. Beispiel i Ein natürliches Phosphat
mit einer Korngröße von unter 2 mm, das neben 230/0P2051 13,30/0
C
O,2 und 30/0 organische Substanz enthält, wird durch Durchleiten von auf 112o° erhitzten
sauerstoffhaltigen Gasen in eine wirbelnde Bewegung versetzt. Dieser Wirbelschicht
wird kontinuierlich frisches Phosphat gleicher Korngröße zugeführt, und geglühtes
Phosphat in entsprechender Menge entzogen, so daß sich die Schichttemperatur auf
84o bis 86o° einstellt. Die Höhe der aufgewirbelten Schicht wird auf 5o bis
70 cm und der Druck der heißen Gase, unter dem diese in die Wirbelschicht
eintreten, auf o,7 m Wassersäule gehalten. Der Durchsatz an Phosphat beträgt 27o
kg je Quadratmeter Grundfläche der Schicht und Stunde und die Verweilzeit des Phosphats
in der Schicht etwas mehr als 1 Stunde. Das diskontinuierlich abgezogene Phosphat
enthält 3o,5% P205 und r,12 % C 02, und ist frei von organischer Substanz. Die 84o°
heißen Abgase werden einem Dampfkessel zugeführt.
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Beispiel 2 Ein natürliches Phosphat mit einem Gehalt von 29,90/0 P20,5,
5,9% CO, und 3,611/o organischer Substanz und einer Korngröße von unter 1 mm wird
durch Durchleiten von 1165° heißen sauerstoffhaltigen Gasen in wirbelnde Bewegung
versetzt. Durch kontinuierliche Zufuhr frischen Phosphates und Abführung geglühten
Phosphates wird die Temperatur der Wirbelschicht auf 83o bis 85o'= eingestellt.
Die Höhe der Wirbelschicht beträgt 4o cm, der Druck der heißen Gase, unter dem sie
in die Wirbelschicht eintreten, o,4 m Wassersäule.
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Je Quadratmeter der Grundfläche der Schicht und Stunde werden 18o
kg Phosphat durchgesetzt. Die Verweilzeit des Phosphates in der Schicht beträgt
etwas mehr als 1 Stunde. Das abgezogene Phosphat enthält 333% P205 und 1,7% C02.
Organische Substanz ist in ihm nicht mehr nachweisbar. Die heißen Abgase werden
wie im Beispiel 1 verwertet.
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Die Behandlung des erfindungsgemäß geglühten Phosphates mit Wasser
wird durch die nachfolgenden Beispiele veranschaulicht.
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Beispiel 3 iooo Gewichtsteile geglühtes Phosphat mit 30,5 % P2 O5
und 1,12 % C 02 werden mit 15oo Gewichtsteilen Wasser 1/2 Stunde gerührt. Danach
wird das überstehende Wasser abgezogen und das Phosphat noch zweimal auf einer Nutsche
mit Wasser nachgewaschen. Nach dem Trocknen erhält man 79o Gewichtsteile Phosphat
mit 35,7 0/0 P20, und o,99% C02-Beispiel 4 iooo Gewichtsteile geglühtes Phosphat
mit 333°/o P245 und 1,70/a C02 werden mit i5oo Gewichtsteilen Wasser 45 Minuten
gerührt. Danach wird das überstehende Wasser abgezogen und das Phosphat auf einer
Nutsche zweimal mit Wasser nachgewaschen. Man erhält nach dem Trocknen 9oo Gewichtsteile
Phosphat mit 34,2°/o P205 und o,96% C02.
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Die Erkenntnis, daß eine Temperatur von etwa 8oo bis goo° in der Wirbelschicht
bereits genügt, um das Calciumcarbonat in dem anzureichernden Phosphat schnell in
Calciumoxyd und Kohlendioxyd zu spalten, und daß die Temperatur auch ausreicht,
um organische Substanzen aus dem Phosphat zu entfernen, war aus dem Stand der Technik
nicht abzuleiten.
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Zwar ist bekannt, daß Kalkstein durch Erhitzen auf etwa 8oo° in Schachtöfen
oder Ringöfen gebrannt werden kann. Das Brennen des Kalksteins bei diesen Temperaturen
ist aber nicht nur ein nur langsam verlaufender Vorgang, sondern reicht
auch
nicht aus, um organische Beimengungen weitgehend zu verbrennen. Selbst bei dem bekannten
Brennen von Kalkstein nach dem Wirbelschichtverfahren in mehreren übereinanderliegenden
Schichten werden daher zwecks Vermeidung einer Verfärbung des gebrannten Kalks durch
kohlenstoffhaltige Rückstände Temperaturen von etwa 930 bis 95o° angewandt.