JPS62105907A - 元素状リンを製造するための低揮発性フツ素法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は元素状リンを製造するための電気炉法の改良に
関する。本発明は電気炉に供給する仕込み物（ｂｕｒｄ
ｅｎ）にアルカリを徐々に添加することを特徴とする。

アルカリの添加により幾つかの利点が得られる。即ち、
フッ素化合物を回収することにより公害が軽減され、作
業効率が高められ、かつ上記方法の制御が簡単になる。

（従来の技術） リンを製造するための商業的方法は１９世紀末頃に完成
されたので小さな修正を除いて実質的に変わっていない
。リン鉱石、砂、及び炭素を含む原料は黒鉛電極により
約１５００℃に加熱された電気炉に供給される。上記固
体が溶融するに従って、スラグが溶融鉄の第二層と共に
形成され、これらの両者は上記炉から周期的に取り出さ
れる。

元素状リン及び副生ガスは塔頂で集められ、微粉を除く
ための静電沈降器に通され、さらに処理するため冷却さ
れる。

標準的な原料は前記の三つの主成分からなる。

リン鉱石は一般にフルオロアパタイトであり、これはリ
ン酸塩岩（ｐｈｏｓｐｈａｔｅ　ｒｏｃｋ）と称される
。式Ｃａ５（ＰＯ４）＋Ｆヲモつフルオロアパタイトは
カルシウム塩として結合されたリンのみならず有意な量
のフッ素を含有する。リン鉱石に加えて、殆どの場合シ
リカである第二成分の砂をスラグの融点を下げる融剤と
して添加する。シリカはまた炉中で曝される昇温下で酸
として作用し、これによりフルオロアパタイト中のカル
シウムと反応し、酸化リンを遊離する。弐Ｐ２Ｏｓをも
つ酸化リンは第三成分である炭素により還元され元素状
リン及び副生−酸化炭素を生成する。

原料は常に或種の不純物を含有する。例えば酸化鉄は砂
またはリン酸塩居中に存在することがあり、これは炉中
で鉄に還元され、次にリンと結合してリン化鉄を形成す
る。また、酸化アルミニウムが存在することがあるが、
これは上記方法中に起こる反応に影響されない。また、
アルカリが生来鉱石中に存在することがある。上記文献
には典型的スラグは１．０８％の酸化カルシウム（Ｋ、
Ｏ）　及び０．４２％の酸化ナトリウム（Ｎａ　ｚｏ）
を含有することが示されている。しかしながら、本発明
の目的には、これらの量は後述するように重要ではない
。

電気炉中に起こる反応は複雑であり完全には理解されな
い。にもかかわらず広範な研究により或種の機構が指摘
された。団体仕込み物は、電流が溶融スラグ中を通ると
きに放出される熱により溶融される。上記反応は主とし
て液相中で起こる。

元素状リンの生成に加えてフルオロアパタイト中の一部
はフッ化水素、四フッ化ケイ素、及びフルオロケイ酸の
如き揮発性化合物の形態で放出される。揮発性フッ素化
合物の放出はこんどは潜在的な環境上の公害問題を引き
起こす。

従って、本発明の目的はフッ素の漏出を最小にしその結
果フッ素による公害を制御することができる当該方法を
提供することである。

また、本発明の目的は熱効率のよい元素状リンの製造方
法を提供することである。

更に本発明の目的は動力供給の制御を容易にし温度変動
に比較的依存しないリンの製造方法を提供することであ
る。

これらの及びその他の目的、特徴、及び利点は以下の本
発明の詳細な説明から明らかになろう。

発卯■旦止泣説班 一つの好ましい態様に於いて、本発明は電気炉中で溶融
リン鉱石、砂及び炭素により生成する溶融炉仕込み物か
ら揮発する元素状リンを回収することにより、元素状リ
ンを製造する方法であって、炉仕込み物にアルカリ、好
ましくはソーダ灰を混合することからなる元素状リンの
製造方法に関する。上記アルカリは揮発性フッ素化合物
の生成を抑制または阻止するのに充分な量または割合で
使用する。アルカリの添加により揮発性フッ素化合物の
生成が抑制される。次式は炉仕込み物にアルカリ、この
場合ソーダ灰を添加する場合の効果を示す。

４Ｃａｓ（ＰＯ４）３Ｆ＋２０Ｓｉ０２　＋　２Ｎａ２
ＣＯ３＋　３　ｏｃ　−”２０ＣａＯ・５ｉＯｚ　・１
１５ＮａＦ＋　２Ｃ０２＋　３０ＣＯ＋３Ｐ４上記式か
ら、フッ素を中和しこれを不活性な非ガス形態に転化す
るのに充分なソーダ灰が添加されることがわかる。化学
量論量はスラグ中約５重量％のＮａ２Ｏに等しい。しか
しながら、Ｎａｎｏとして示して１５％以上の過剰、好
ましくは２０％過剰のナトリウムを、全てのフッ素との
完全な反応を確実にするために使用する。いずれにして
も、使用されるアルカリの量は通常の方法に於いて使用
されるリン酸塩岩及び砂に通常存在するアルカリ不純物
の量を実質的に越える。

本発明に従ってフッ素中和量のアルカリを炉仕込み物に
混合することの追加の利点はアルカリが有効な融剤であ
ることである。アルカリは、炉仕込み物の溶融を助ける
ことにより、方法の効率をよくする。アルカリはスラグ
の融点を下げるのに役立ち、かくして改良された熱効率
を与える。電力は元素状リン製造の主なコストであるか
らその使用の節約は重要である。

アルカリを添加する別の利点は電力供給の制御が一層容
易になることである。この効果はアルカリ不合ガラスが
通常のソーダー石灰ガラス（１３＝１５％のＮａ　２０
を含有する）よりもｅ、な抵抗一温度曲線をもつという
事実により示される。かくして、アルカリの添加は抵抗
曲線を平らにする傾向があり、スラグの電気抵抗を温度
変動に一層依存しなくする。

ナトリウム化合物は本発明の目的に好ましいアルカリで
あるが、リチウム、カリウム、ルビジウム及びセシウム
化合物を含むその他のアルカリ化合物が上記炉仕込み物
と共に使用しうる。ナトリウム化合物はより廉価であり
かつ容易に入手しうるのでこれらの物質が好ましい。原
料費を更に節約するためトロナの如き未精製ナトリウム
鉱石または鉱物を使用でき、かつ好ましい。トロナ中の
わずかな量の不純物はリン酸塩岩及び砂により導入され
る不純物と較べると重要ではない。

元素状リンの既存の製造方法のわずかな改良でさえも重
要でありうる。リンは多くの実用性をもつ重要な有用品
である。リンは肥料に転化でき、また反応させて殺虫剤
、難燃剤、動物飼料、食品添加剤、潤滑剤及びマツチ用
の種々の中間体を形成し得る。最近の工業は代替品のな
いリンの低価格供給に依存する。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、電気炉中でリン鉱石、砂及び炭素を溶融することに
   より溶融炉仕込み物から揮発する元素状リンを回収する
   元素状リンの製造方法であって、スラグ中に揮発性フッ
   素化合物の生成を抑制するに充分な比率でアルカリを前
   記炉仕込み物に混合する元素状リンの製造方法。 ２、前記アルカリがナトリウム化合物を含む特許請求の
   範囲第１項記載の方法。 ３、前記アルカリがナトリウム含有鉱石または鉱物を含
   む特許請求の範囲第１項記載の方法。 ４、前記ナトリウム化合物がソーダ灰である特許請求の
   範囲第２項記載の方法。 ５、前記ナトリウム含有鉱石または鉱物がトロナである
   特許請求の範囲第３項記載の方法。 ６、アルカリを、前記スラグにおいて約５〜１５重量％
   Ｎａ＿２Ｏ以上の量で使用する特許請求の範囲第１項記
   載の方法。 ７、前記アルカリがナトリウム化合物を含有する特許請
   求の範囲第６項記載の方法。 ８、前記アルカリがナトリウム含有鉱石または鉱物を含
   有する特許請求の範囲第６項記載の方法。 ９、前記アルカリがソーダ灰を含有する特許請求の範囲
   第６項記載の方法。 １０、前記アルカリがトロナを含有する特許請求の範囲
   第６項記載の方法。