JP2018043915A - Method of producing phosphorus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、リン酸等の液状のリン原料からリン(黄リン)を製造する方法に関する。 The present invention relates to a method for producing phosphorus (yellow phosphorus) from a liquid phosphorus raw material such as phosphoric acid.
リン酸(H3PO4)は、湿式法または乾式法によって製造される。リン酸の製造に関する技術は、非特許文献1に記載される。非特許文献1に記載される乾式法によるリン酸の製造では、電気炉によって珪素および炭素とともにリン鉱石を加熱し、1400〜1500℃の高温で分解させる。これにより、中間体の黄リン(P4)を製造する。黄リンから酸化リン(P2O5)を経て、さらに水と反応させ、最終生成物の乾式リン酸が製造される。中間体の黄リンは、リン化合物(例えば三塩化リン、オキシ塩化リンまたは硫化リン等)の原料としても利用される。 Phosphoric acid (H 3 PO 4 ) is produced by a wet method or a dry method. A technique relating to the production of phosphoric acid is described in Non-Patent Document 1. In the production of phosphoric acid by a dry method described in Non-Patent Document 1, phosphor ore is heated together with silicon and carbon by an electric furnace and decomposed at a high temperature of 1400 to 1500 ° C. This produces the intermediate yellow phosphorus (P 4 ). From yellow phosphorus through phosphorous oxide (P 2 O 5 ), it is further reacted with water to produce the final product, dry phosphoric acid. The intermediate yellow phosphorus is also used as a raw material for phosphorus compounds (for example, phosphorus trichloride, phosphorus oxychloride, phosphorus sulfide, etc.).
黄リンを電気炉で加熱する処理を繰り返すことにより、黄リンを精製し、黄リンの純度を向上できる。しかしながら、エネルギーコストが問題となるので、電気炉による黄リンの製造および精製は、日本国内で行われていない。このため、黄リンは、比較的エネルギーコストが問題とならない外国で製造され、日本国内に輸入される。輸入された黄リンから、乾式リン酸が製造される。 By repeating the process of heating yellow phosphorus in an electric furnace, yellow phosphorus can be purified and the purity of yellow phosphorus can be improved. However, since energy costs are a problem, the production and purification of yellow phosphorus using an electric furnace has not been performed in Japan. For this reason, yellow phosphorus is manufactured in a foreign country where energy costs are not a problem and is imported into Japan. Dry phosphoric acid is produced from imported yellow phosphorus.
乾式リン酸は、半導体のエッチングに使用される。この場合、リン酸中のアンチモンの含有量が多いと、コンタミネーション等を引き起こすおそれがある。このため、乾式リン酸の原料(中間体)となる黄リンにおいて、アンチモンの含有量を低減することが望まれる。 Dry phosphoric acid is used for semiconductor etching. In this case, if the content of antimony in phosphoric acid is large, there is a risk of causing contamination or the like. For this reason, in yellow phosphorus used as a raw material (intermediate) of dry phosphoric acid, it is desired to reduce the content of antimony.
高純度の黄リンを製造する技術は、特許文献1に記載される。特許文献1に記載されるリンの製造方法では、先ず、酸化ヨウ素またはヨウ素酸化合物を黄リンに添加して加熱することにより、リン中のヒ素を酸化ヒ素に変化させる。その後、黄リンを酸化ヒ素の沸点以下に加熱して蒸留することにより、高純度のリンを回収する。 A technique for producing high-purity yellow phosphorus is described in Patent Document 1. In the method for producing phosphorus described in Patent Document 1, first, iodine oxide or an iodate compound is added to yellow phosphorus and heated to change arsenic in phosphorus to arsenic oxide. Thereafter, yellow phosphorus is heated to the boiling point of arsenic oxide or less and distilled to recover high purity phosphorus.
前述の通り、黄リンは電気炉によって製造される。製造された黄リンは、電気炉で加熱する処理を繰り返すことにより、純度を向上できる。しかしながら、エネルギーコストが問題となるので、日本国内で工業的に実施するのは困難である。 As described above, yellow phosphorus is produced by an electric furnace. The purity of the produced yellow phosphorus can be improved by repeating the process of heating in an electric furnace. However, since energy costs are a problem, it is difficult to implement industrially in Japan.
特許文献1に記載のリンの製造方法によれば、リン中のヒ素を除去することができる。しかしながら、アンチモンについては、何ら検討されていない。 According to the method for producing phosphorus described in Patent Document 1, arsenic in phosphorus can be removed. However, no consideration has been given to antimony.
本発明の目的は、エネルギーコストを低減でき、かつ、アンチモンを除去可能なリンの製造方法を提供することである。 The objective of this invention is providing the manufacturing method of phosphorus which can reduce energy cost and can remove antimony.
本発明の一実施形態によるリンの製造方法は、炉内に堆積する炭材の部分燃焼により、前記炉内のガスを還元性のガスに調整した状態で、前記炉内の前記炭材に液状のリン原料を吹き込むことにより、前記リン原料を熱分解してリンを生成し、前記リンを蒸発させる吹き込み工程と、蒸発した前記リンを、前記炉の排出ガスから回収する回収工程と、を含む。 According to one embodiment of the present invention, a method for producing phosphorus includes a liquid in a carbonaceous material in the furnace in a state where the gas in the furnace is adjusted to a reducing gas by partial combustion of the carbonaceous material deposited in the furnace. And a recovery step of recovering the evaporated phosphorus from the exhaust gas of the furnace. .
前記リン原料として、リン鉄と酸とを反応させることによって生成されるリン原料を採用できる。この場合、前記酸は、水素、酸素、一酸化炭素および窒素に熱分解する酸であるのが好ましい。あるいは、前記リン原料として、乾式法または湿式法によって製造されたリン酸を採用できる。 As the phosphorus raw material, a phosphorus raw material produced by reacting phosphorous iron and an acid can be employed. In this case, the acid is preferably an acid that thermally decomposes into hydrogen, oxygen, carbon monoxide, and nitrogen. Alternatively, phosphoric acid produced by a dry method or a wet method can be adopted as the phosphorus raw material.
前記吹き込み工程では、前記炭材のうちで300〜600℃である領域に、前記リン原料を吹き込むのが好ましく、前記炭材のうちで300〜420℃である領域に、前記リン原料を吹き込むのが好ましい。 In the blowing step, the phosphorus raw material is preferably blown into a region of 300 to 600 ° C. of the carbonaceous material, and the phosphorus raw material is blown into a region of 300 to 420 ° C. of the carbonaceous material. Is preferred.
本発明のリンの製造方法では、炉内のガスを還元性のガスに調整した状態で、炉内の高温の炭材に液状のリン原料を吹き込む。これにより、リン原料からリン(黄リン)を生成して蒸発させる。また、蒸発したリンを、炉の排出ガスから回収する。このような本発明のリンの製造方法は、電気炉を用いないことから、エネルギーコストを低減できる。また、アンチモンは蒸発しないので、アンチモンが除去された高純度のリンを回収できる。 In the method for producing phosphorus according to the present invention, a liquid phosphorus raw material is blown into a high-temperature carbon material in the furnace in a state where the gas in the furnace is adjusted to a reducing gas. Thereby, phosphorus (yellow phosphorus) is produced from the phosphorus raw material and evaporated. Also, the evaporated phosphorus is recovered from the furnace exhaust gas. Such a method for producing phosphorus according to the present invention does not use an electric furnace, so that the energy cost can be reduced. In addition, since antimony does not evaporate, high-purity phosphorus from which antimony has been removed can be recovered.
以下に、本発明のリンの製造方法の一実施形態ついて、図面を参照しながら説明する。 Hereinafter, an embodiment of the method for producing phosphorus of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1は、本実施形態のリンの製造方法に用いる炉の構造および使用状態を概念的に示す断面図である。図1に示す炉10は、シャフト形式の筒型炉である。その炉10は、開口部14、一次羽口11、二次羽口12およびランス13および排滓口(図示なし)を有する。
FIG. 1 is a cross-sectional view conceptually showing the structure and use state of a furnace used in the method for producing phosphorus according to the present embodiment. The
開口部14は炉頂に位置する。この開口部14を通じて、炉内ガスを排出するとともに炭材を装入する。ランス13は上下に伸びる。一次羽口11は炉10の中間部の下側に設置される。この一次羽口11を通じて、支燃性ガスとともに燃料(例えば天然ガス)を炉内に吹き込む。二次羽口12は炉10の中間部の上側に設置される。ランス13および二次羽口12のうちの少なくとも一方を通じて、リン原料を炉内の炭材に吹き込む。ここで、支燃性ガスとは、酸素分子を含む気体である。排滓口は炉底に設置される。この排滓口を通じて、溶融スラグを排出する。
The opening 14 is located at the top of the furnace. The furnace gas is discharged through the opening 14 and the carbon material is charged. The
このような構成の炉10には、開口部14から装入された炭材21が堆積する。炭材21とは、部分燃焼によって熱と一酸化炭素を発生させる固体材料である。また、炭材21は、炭素を主成分とする。炭材21として、例えば、コークス、木炭、バイオマス、RDF、廃木材、廃パルプおよび微粉炭を用いることができる。ここで、「RDF」とは、「Refuse Derived Fuel」の略であり、廃棄物に由来する炭材を意味する。炭材は、炉で使用可能な限り、非固体の炭素材料(例えばコールタールやピッチ)を含んでもよく、石炭を含んでもよい。炭材は、一種を単独で使用してもよく、複数種を所定の割合で配合して使用してもよい。
In the
このような炭材21を、一次羽口11から支燃性ガスを吹き込みながら燃焼させる。炭材21の燃焼熱により、炉内の温度は、炉底に近付くほど上昇する。また、燃焼に伴って炭材21は降下する。二次羽口12の前の炉内温度は、支燃性ガスの吹き込み量と炭材の投入量によって、所定の温度に設定する。
Such a
炉10の下部には、溶融スラグ22が発生する。その溶融スラグ22を排滓口から排出することにより、スラグが得られる。
In the lower part of the
ここで、炭材21が堆積した状態では、炭材と酸素分子との部分酸化反応によって一酸化炭素ガスが生成する。これにより、炉内のガスが還元性のガスとなる。炉内のガスが還元性のガスである状態で、ランス13から液状のリン原料を炭材21内に吹き込む(図1の太線矢印参照)。二次羽口12から液状のリン原料を炭材21内に吹き込んでも構わない。要するに、ランス13および二次羽口12のうちの少なくとも一方から、液状のリン原料を炭材21内に吹き込むことができる。二次羽口12からリン原料を吹き込む場合、ランス13を炉10に設ける必要はない。
Here, in a state where the
リン原料は、リン酸を含む原料である。リン原料には、例えば、湿式法または乾式法等によって製造されたリン酸を採用できる。リン酸(H3PO4)は213℃で熱分解するので、リン原料を高温の炭材21内に吹き込むと、リン原料の主成分のリン酸が熱分解する。これにより、リン(黄リン)が生成する。黄リンは280.5℃で蒸発するので、生成したリンは蒸発し、蒸発したリンは開口部14から炉内のガスとともに排出される(図1の網掛け矢印参照)。前述の通り、炉内のガスは還元性のガスに調整されているので、リンの酸化を防止できる。
The phosphorus raw material is a raw material containing phosphoric acid. As the phosphorus raw material, for example, phosphoric acid produced by a wet method or a dry method can be employed. Since phosphoric acid (H 3 PO 4 ) is thermally decomposed at 213 ° C., when the phosphorus raw material is blown into the high-
開口部14から排出される炉の排出ガスから、リン(黄リン)を回収する。リンの回収は、例えば、ベンチュリスクラバーにより、排出ガスに水を噴霧し、その水を回収すればよい。これにより、水中に保存された状態でリンを回収できる。
Phosphorus (yellow phosphorus) is recovered from the furnace exhaust gas discharged from the
このような本実施形態の製造方法は、電気炉を用いることなく、炭材の燃焼熱によってリン原料を熱分解してリンを生成し、蒸発させる。このため、本実施形態の製造方法は、エネルギーコストを大幅に低減できる。 In such a manufacturing method of this embodiment, without using an electric furnace, the phosphorus raw material is pyrolyzed by the combustion heat of the carbonaceous material to generate phosphorus and evaporate it. For this reason, the manufacturing method of this embodiment can reduce energy cost significantly.
ヒ素は615℃で蒸発する。炉内の上部では温度が下がり、堆積した炭材は、フィルターとして機能し、ヒ素を捕捉する。このため、堆積した炭材のうちで600℃以下の領域にリン原料を吹き込めば、リン原料に含まれるヒ素は、蒸発する前に、炭材に捕捉される。炉の定期的な補修時に、炭材は廃棄され、ヒ素もまた取り除かれる。換言すると、回収(製造)されるリン(黄リン)は、ヒ素が除去されている。このため、本実施形態の製造方法は、高純度のリンを製造できる。 Arsenic evaporates at 615 ° C. The temperature drops in the upper part of the furnace, and the deposited carbon material functions as a filter and captures arsenic. For this reason, if a phosphorus raw material is blown into an area of 600 ° C. or less in the deposited carbonaceous material, arsenic contained in the phosphorus raw material is captured by the carbonaceous material before evaporating. During regular repairs of the furnace, the charcoal is discarded and arsenic is also removed. In other words, arsenic is removed from the recovered (manufactured) phosphorus (yellow phosphorus). For this reason, the manufacturing method of this embodiment can manufacture high purity phosphorus.
また、アンチモンは1587℃以上で蒸発する。上述したヒ素と同様のメカニズムにより、炉内の上部では温度が下がり、アンチモンは炉内の炭材に捕捉される。換言すると、回収(製造)されるリン(黄リン)は、アンチモンが除去されている。このため、本実施形態の製造方法は、高純度のリンを製造できる。つまり、回収(製造)されるリン(黄リン)は、アンチモンのみならずヒ素も除去されている。よって、炭材のうちで600℃以下の領域にリン原料を吹き込むのが好ましい。 Antimony evaporates at 1587 ° C or higher. Due to the same mechanism as arsenic described above, the temperature drops in the upper part of the furnace, and antimony is trapped by the carbonaceous material in the furnace. In other words, antimony is removed from the recovered (manufactured) phosphorus (yellow phosphorus). For this reason, the manufacturing method of this embodiment can manufacture high purity phosphorus. That is, the recovered (manufactured) phosphorus (yellow phosphorus) removes not only antimony but also arsenic. Therefore, it is preferable that the phosphorus raw material is blown into a region of 600 ° C. or lower among the carbonaceous materials.
硫黄は444℃で蒸発する。また、堆積した炭材は、フィルターとして機能し、硫黄を捕捉する。このため、炭材のうちで420℃以下の領域にリン原料を吹き込めば、リン原料に含まれる硫酸塩の熱分解によって硫黄を生成しても、その硫黄が蒸発する前に、炭材に捕捉される。したがって、硫黄は蒸発することなく、炭材とともにスラグ層に到達する。換言すると、回収(製造)されるリン(黄リン)は、アンチモン、ヒ素および硫黄がいずれも除去されている。よって、炭材のうちで420℃以下の領域にリン原料を吹き込むのがより好ましい。 Sulfur evaporates at 444 ° C. Moreover, the deposited carbon material functions as a filter and captures sulfur. For this reason, if phosphorus raw material is blown into an area of 420 ° C. or less among the carbonaceous materials, even if sulfur is generated by thermal decomposition of sulfate contained in the phosphorus raw material, it is captured by the carbonaceous material before the sulfur evaporates. Is done. Therefore, sulfur reaches the slag layer together with the carbonaceous material without evaporating. In other words, antimony, arsenic and sulfur are all removed from the recovered (manufactured) phosphorus (yellow phosphorus). Therefore, it is more preferable that the phosphorus raw material is blown into a region of 420 ° C. or lower among the carbonaceous materials.
一方、リン原料を吹き込む領域の温度が低すぎると、リン原料から熱分解によって生成するリンが、蒸発する前に、炭材に捕捉され、リンの回収量が低下するおそれがある。リン原料を吹き込む領域の温度が300℃以上であれば、生成したリンの大部分は炭材に捕捉される前に蒸発するので、リンの回収量を確保できる。このため、炭材のうちで300℃以上の領域にリン原料を吹き込むのが好ましい。 On the other hand, if the temperature of the region where the phosphorus raw material is blown is too low, phosphorus produced by thermal decomposition from the phosphorus raw material is trapped by the carbonaceous material before evaporating, and the amount of phosphorus recovered may be reduced. If the temperature of the region where the phosphorus raw material is blown is 300 ° C. or higher, most of the generated phosphorus evaporates before being captured by the carbonaceous material, so that the amount of phosphorus recovered can be secured. For this reason, it is preferable to inject | pour phosphorus raw material into the area | region of 300 degreeC or more among carbonaceous materials.
ここで、リン原料を吹き込む領域の温度は、ランスの下端位置の炉内温度である。このため、リン原料を吹き込む領域の温度は、ランスの下端位置の高さを変更することによって調整できる。具体的には、ランスの下端位置の高さを高く設定すると、リン原料を吹き込む空間の温度が低下する。一方、ランスの下端位置の高さを低く設定すると、リン原料を吹き込む空間の温度は上昇する。 Here, the temperature of the region where the phosphorus raw material is blown is the furnace temperature at the lower end position of the lance. For this reason, the temperature of the area | region which blows in phosphorus raw material can be adjusted by changing the height of the lower end position of a lance. Specifically, when the height of the lower end position of the lance is set high, the temperature of the space into which the phosphorus raw material is blown decreases. On the other hand, if the height of the lower end position of the lance is set low, the temperature of the space into which the phosphorus raw material is blown rises.
炉10には、図1に示すような転炉形式の筒型炉を用いることができる。あるいは、高炉形式の筒型炉を用いてもよい。これらの炉は、筒状であり、炉頂に開口部を有する。また、炉は、炉内の炭材に支燃性ガスを吹き込むための羽口と、炉内の炭材にリン原料を吹き込むためのランスとを有する。炉は、形状や大きさについて特に制限はなく、10t程度の容量の炉でもよいし、200tを超える大容量の炉でもよい。
The
炉10には、スラグの流動性を確保するため、炭材の一部に代えて石灰石を装入してもよい。
In order to ensure the fluidity of the slag, the
上述の実施形態では、リン原料を乾式法または湿式法によるリン酸としたが、リン鉄からリン原料を得てもよい。以下に、リン鉄から得たリン原料を用いる実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、図1に示す実施形態と共通する事項の説明は、適宜省略する。 In the above-described embodiment, the phosphorus raw material is phosphoric acid by a dry method or a wet method, but a phosphorus raw material may be obtained from phosphorus iron. Hereinafter, embodiments using a phosphorus raw material obtained from phosphorous iron will be described with reference to the drawings. Note that description of matters common to the embodiment shown in FIG. 1 is omitted as appropriate.
図2は、リン鉄から得たリン原料を用いる場合の炉の構造および使用状態を概念的に示す断面図である。図2に示す炉10は、前記図1に示す炉10と基本構造が同じであり、出湯口(図示なし)をさらに有する。出湯口は炉底に設置される。この出湯口を通じて、溶融鉄を排出する。この場合、排滓口は出湯口よりも高い位置に設置される。
FIG. 2 is a cross-sectional view conceptually showing the structure and use state of a furnace when using a phosphorus raw material obtained from phosphorus iron. The
リン原料として、リン鉄と酸とを反応させることによって生成するリン原料を用いる。酸は、例えば、硫酸、シュウ酸または硝酸である。ここで、リン鉄の主成分は、Fe、PおよびMnである。このため、リン原料は、リン酸とともにFeおよびMnを含有する。 As the phosphorus material, a phosphorus material produced by reacting phosphorous iron with an acid is used. The acid is, for example, sulfuric acid, oxalic acid or nitric acid. Here, the main components of phosphorous iron are Fe, P, and Mn. For this reason, a phosphorus raw material contains Fe and Mn with phosphoric acid.
炉内のガスが還元性のガスである状態で、ランス13から液状のリン原料を炭材内に吹き込むと(図2の太線矢印参照)、熱分解によってリン(黄リン)が生成する。生成したリンは蒸発し、蒸発したリンは開口部14から炉内のガスとともに排出される(図2のハッチングを施した矢印参照)。開口部14から排出される炉の排出ガスから、リン(黄リン)を回収する。
When a liquid phosphorus raw material is blown into the carbonaceous material from the
リン原料に含有されるFeおよびMnは、炭材とともに降下する。その過程で、炭材の燃焼熱によってFeおよびMnが加熱されて溶融し、Mnを含有する溶融鉄23が生成する。その結果、Mnを含有する溶融鉄層が炉底に形成され、その溶融鉄層の上に溶融スラグ層が形成される。溶融鉄を出湯口から排出すれば、マンガン系合金鉄(フェロマンガン)が得られる。
Fe and Mn contained in the phosphorus raw material fall together with the carbonaceous material. In the process, Fe and Mn are heated and melted by the combustion heat of the carbonaceous material, and
このようにリン鉄から得られるリン原料を用いる場合であっても、リン(黄リン)を製造することができる。この場合、副生成物としてマンガン系合金鉄(フェロマンガン)がさらに得られる。 Thus, even when using a phosphorus raw material obtained from phosphorus iron, phosphorus (yellow phosphorus) can be produced. In this case, manganese-based alloy iron (ferromanganese) is further obtained as a by-product.
リン鉄から得られるリン原料を用いる場合、リン鉄と酸とを反応させることによってリン原料が生成する。その際、水素、酸素および窒素に熱分解する酸を用いるのが好ましい。より具体的には、シュウ酸等の有機酸、または硝酸等を用いるのが好ましい。これは、リン鉄からリン原料を得る際に、硫酸を用いると溶融鉄のS(硫黄)含有量が増加し、そのSを除去する工程が発生するからである。 When using the phosphorus raw material obtained from phosphorous iron, a phosphorus raw material produces | generates by making phosphoric iron and an acid react. In that case, it is preferable to use an acid which thermally decomposes into hydrogen, oxygen and nitrogen. More specifically, it is preferable to use an organic acid such as oxalic acid or nitric acid. This is because, when obtaining a phosphorus raw material from phosphorous iron, if sulfuric acid is used, the S (sulfur) content of the molten iron increases and a step of removing the S occurs.
本発明の燐の製造方法による効果を検証するため、下記の試験を行った。 In order to verify the effect of the phosphorus production method of the present invention, the following test was conducted.
[リン鉄に由来するリン原料を用いる試験]
本試験では、前記図2に示すシャフト形式の筒型炉を用いた。炉10の寸法は、直径が1.5mであり、炉底から炉頂までの高さが3.8mであり、内容積が6.0m3であった。炉10の側壁には、炉底からの高さが0.8mの位置に90゜間隔で一次羽口11を4本設け、炉底からの高さが1.2mの位置に90゜間隔で二次羽口12を4本設けた。また、炉10の側壁には、炉底の位置に出湯口を1個設け、炉底からの高さが0.73mの位置に排滓口を1個設けた。リン原料を吹き込むためのランス13を1本設けた。ランス13の下端位置の高さは、炉底から1.6mとした。
[Test using phosphorus raw material derived from phosphorus iron]
In this test, the shaft type cylindrical furnace shown in FIG. 2 was used. The dimensions of the
このような炉21内に炭材を炉底からの高さが概ね3.6mとなるように装入した。その際、スラグの流動性を確保するため、炭材とともに石灰石を装入した。炭材の燃焼によって炉内のガスを還元性のガスに調整した状態で、ランス13からリン原料を吹き込んだ。
Carbon material was charged into such a
炭材としてコークスを用いた。石灰石の装入量は、スラグの塩基度が0.9〜1.4になるように調整した。リン原料としては、リン鉄をシュウ酸に溶解したものを使用した。リン鉄は、質量%で、P:23〜28%、Si:1%、C:1%、S:0.01%、Mn:10%およびTi:1%を含有し、残部がFeおよび不純物であった。 Coke was used as a charcoal material. The amount of limestone charged was adjusted so that the basicity of the slag was 0.9 to 1.4. As a phosphorus raw material, what dissolved iron iron in the oxalic acid was used. Phosphorus iron contains, by mass, P: 23-28%, Si: 1%, C: 1%, S: 0.01%, Mn: 10% and Ti: 1%, the balance being Fe and impurities Met.
一次羽口11から、支燃性ガスの酸素とともに燃料の天然ガスを吹き込んだ。これらの支燃性ガスおよび燃料の吹込み量を調整することにより、ランス13の下端位置の高さにおける炉内温度を420±10℃(410〜430℃)に制御した。また、炭材の装入高さを調整することにより、炉頂の高さ位置の炉内温度を300±10℃(290〜310℃)に制御した。
From the
炉頂の開口部14からの排出ガスをベンチュリスクラバーに供給することにより、排出ガスからリン(黄リン)を回収した。また、炉の下部に生成する溶融鉄23は、出湯口から排出し、水砕によって所定の粒度に調整した。炉の下部に生成する溶融スラグ22は、排滓口から排出し、水砕によって所定の粒度に調整した。
By supplying exhaust gas from the
炭材(コークス)の装入量は、溶融鉄1tあたり70kgであった。また、一次羽口からの酸素の吹込み量は、溶融鉄1tあたり362Nm3であった。一次羽口からの燃料の吹込み量は、溶融鉄1tあたり170kgであった。 The amount of carbonaceous material (coke) charged was 70 kg per ton of molten iron. The amount of oxygen blown from the primary tuyere was 362 Nm 3 per ton of molten iron. The amount of fuel injected from the primary tuyere was 170 kg per ton of molten iron.
リン鉄1tあたり、約250kgのリンが回収できた。回収されたリン(黄リン)は極めて高純度であった。その中に含まれる不純物について、アンチモンの濃度が100ppb、ヒ素の濃度が10ppb、硫化物イオンの濃度が50ppb以下であった。得られたマンガン系合金鉄の代表組成は、質量%で、Fe:80%およびMn:13%であり、S含有量は0.025質量%であった。得られたスラグの代表組成は、質量%で、CaO:38%、SiO2:30%(CaO/SiO2=1.27)およびAl2O3:5%、であり、P2O5含有量は0質量%であった。 About 250 kg of phosphorus could be recovered per 1 ton of phosphorous iron. The recovered phosphorus (yellow phosphorus) was extremely pure. Among the impurities contained therein, the concentration of antimony was 100 ppb, the concentration of arsenic was 10 ppb, and the concentration of sulfide ions was 50 ppb or less. The representative composition of the obtained manganese-based alloy iron was mass%, Fe: 80% and Mn: 13%, and the S content was 0.025 mass%. The resulting representative composition of the slag, in mass%, CaO: 38%, SiO 2: 30% (CaO / SiO 2 = 1.27) and Al 2 O 3: 5%, an, P 2 O 5 content The amount was 0% by mass.
これらから本実施形態の製造方法により、電気炉を用いることなく、リン鉄に由来するリン原料から極めて高純度のリン(黄リン)を製造できることが明らかになった。 From these, it has been clarified that the manufacturing method of the present embodiment can manufacture extremely high purity phosphorus (yellow phosphorus) from a phosphorus raw material derived from phosphorus iron without using an electric furnace.
[粗リン酸をリン原料とする試験]
本試験では、リン原料として粗リン酸を用いた。粗リン酸は、リン酸の濃度が85質量%、アンチモンの濃度が4ppm、ヒ素の濃度が40ppm、硫化物イオンの濃度が40ppmであった。
[Test using crude phosphoric acid as phosphorus raw material]
In this test, crude phosphoric acid was used as a phosphorus raw material. The crude phosphoric acid had a phosphoric acid concentration of 85% by mass, an antimony concentration of 4 ppm, an arsenic concentration of 40 ppm, and a sulfide ion concentration of 40 ppm.
本試験では、前記図1に示すシャフト形式の筒型炉を用いた。炉の寸法、一次羽口11の配置、二次羽口12の配置、および、ランス13の配置は、前述の[リン鉄に由来するリン原料を用いる試験]と同じにした。本試験の炉10には、出湯口を設けることなく、排滓口を炉底に設けた。
In this test, the shaft type cylindrical furnace shown in FIG. 1 was used. The dimensions of the furnace, the arrangement of the
炭材、石灰石、支燃性ガスおよび燃料については、前述の[リン鉄に由来するリン原料を用いる試験]と同じにした。支燃性ガスおよび燃料の吹込み量を調整することにより、ランス13の下端の高さ位置における炉内温度を420±10℃(410〜430℃)に制御した。また、炭材の装入高さを変更することにより、炉頂の高さ位置の炉内温度を300±10℃(290〜310℃)に制御した。
The carbon material, limestone, combustion-supporting gas, and fuel were the same as those described in the above [Test using phosphorus raw material derived from phosphorus iron]. The furnace temperature at the height position of the lower end of the
炭材(コークス)の装入量は、回収されるリン1tあたり70kgであった。また、一次羽口からの酸素の吹込み量は、回収されるリン1tあたり362Nm3であった。一次羽口からの燃料の吹込み量は、回収されるリン1tあたり170kgであった。 The amount of carbonaceous material (coke) charged was 70 kg per ton of phosphorus recovered. The amount of oxygen blown from the primary tuyere was 362 Nm 3 per ton of phosphorus recovered. The amount of fuel injected from the primary tuyere was 170 kg per ton of phosphorus recovered.
使用したリン原料1tあたり、約850kgのリンが回収できた。回収されたリン(黄リン)は極めて高純度であった。その中に含まれる不純物は、アンチモンの濃度が100ppb、ヒ素の濃度が10ppb、硫化物イオンの濃度が50ppb以下であった。 About 850 kg of phosphorus could be recovered per 1 ton of phosphorus material used. The recovered phosphorus (yellow phosphorus) was extremely pure. The impurities contained therein were antimony concentration of 100 ppb, arsenic concentration of 10 ppb, and sulfide ion concentration of 50 ppb or less.
これらから本実施形態の製造方法により、電気炉を用いることなく、乾式リン酸からリン(黄リン)を製造できることが明らかになった。また、本実施形態の製造方法により、アンチモンを除去できることが確認でき、炉内の炭材のうちで420℃以下の領域にリン原料を吹き込めば、ヒ素および硫黄をさらに除去できることが確認できた。 From these, it became clear that phosphorus (yellow phosphorus) can be manufactured from dry phosphoric acid by the manufacturing method of this embodiment, without using an electric furnace. Further, it was confirmed that antimony could be removed by the production method of the present embodiment, and it was confirmed that arsenic and sulfur could be further removed if a phosphorus raw material was blown into an area of 420 ° C. or lower among the carbonaceous materials in the furnace.
本実施形態のリンの製造方法によれば、エネルギーコストを低減でき、かつ、高純度のリンを回収できる。このため、本実施形態の製造方法はリン(黄リン)の製造で有効に利用できる。 According to the method for producing phosphorus of the present embodiment, energy costs can be reduced and high-purity phosphorus can be recovered. For this reason, the manufacturing method of this embodiment can be effectively used for manufacturing phosphorus (yellow phosphorus).
10 炉
11 一次羽口
12 二次羽口
13 ランス
14 開口部
21 炭材
22 溶融スラグ(層)
23 溶融鉄(層)
10
23 Molten iron (layer)
Claims (5)
炉内に堆積する炭材の燃焼により、前記炉内のガスを還元性のガスに調整した状態で、前記炉内の前記炭材に液状のリン原料を吹き込むことにより、前記リン原料を熱分解してリンを生成し、前記リンを蒸発させる吹き込み工程と、
蒸発した前記リンを、前記炉の排出ガスから回収する回収工程と、を含む、リンの製造方法。 A method for producing phosphorus,
The phosphorus raw material is pyrolyzed by injecting liquid phosphorus raw material into the carbonaceous material in the furnace while the gas in the furnace is adjusted to a reducing gas by combustion of the carbonaceous material deposited in the furnace. Generating phosphorus and evaporating the phosphorus;
A recovery step of recovering the evaporated phosphorus from the exhaust gas of the furnace.
前記リン原料は、リン鉄を酸に溶解することによって生成されたものであり、
前記酸は、水素、酸素、一酸化炭素および窒素に熱分解する酸である、リンの製造方法。 A method for producing phosphorus according to claim 1,
The phosphorus raw material is produced by dissolving phosphorous iron in an acid,
The said acid is a manufacturing method of phosphorus which is an acid thermally decomposed into hydrogen, oxygen, carbon monoxide, and nitrogen.
前記リン原料は、乾式法または湿式法によって製造された粗リン酸である、リンの製造方法。 A method for producing phosphorus according to claim 1,
The said phosphorus raw material is the manufacturing method of phosphorus which is the crude phosphoric acid manufactured by the dry method or the wet method.
前記吹き込み工程では、前記炭材のうちで290〜610℃である領域に、前記リン原料を吹き込む、リンの製造方法。 A method for producing phosphorus according to claim 1 or 2,
In the blowing step, the phosphorus raw material is blown into a region of 290 to 610 ° C. of the carbonaceous material.
前記吹き込み工程では、前記炭材のうちで290〜430℃である領域に、前記リン原料を吹き込む、リンの製造方法。
A method for producing phosphorus according to claim 1 or 2,
In the blowing step, the phosphorus raw material is blown into a region of 290 to 430 ° C. of the carbonaceous material.
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Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4158699A (en) * | 1975-08-04 | 1979-06-19 | Volfkovich Semen I | Installation for the production of yellow phosphorus |
JPH08295913A (en) * | 1995-03-02 | 1996-11-12 | Kawasaki Steel Corp | Production of low phosphorus pig iron by smelting reduction furnace |
JP2000247616A (en) * | 1999-03-02 | 2000-09-12 | Nkk Corp | Facilities and method for recovering phosphorus from waste |
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Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4158699A (en) * | 1975-08-04 | 1979-06-19 | Volfkovich Semen I | Installation for the production of yellow phosphorus |
JPH08295913A (en) * | 1995-03-02 | 1996-11-12 | Kawasaki Steel Corp | Production of low phosphorus pig iron by smelting reduction furnace |
JP2000247616A (en) * | 1999-03-02 | 2000-09-12 | Nkk Corp | Facilities and method for recovering phosphorus from waste |
JP2013044029A (en) * | 2011-08-25 | 2013-03-04 | Jfe Steel Corp | Method for recovering iron and phosphorus from steelmaking slag |
JP2014024695A (en) * | 2012-07-25 | 2014-02-06 | Nippon Steel & Sumitomo Metal | Method for producing artificial phosphate rock |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN113292054A (en) * | 2021-07-02 | 2021-08-24 | 楚雄川至电子材料有限公司 | Process method for producing high-purity phosphorus through continuous reduction of high-purity phosphorus trichloride |
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