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Verfahren zur Aufarbeitung von phosphorarmem Ferrophosphor Das bei
der Herstellung von Phosphor aus Rohphosphaten nach dem thermischen Verfahren als
Nebenprodukt bei der Verwendung eisenhaltiger Ausgangsstoffe oder Zuschläge anfallende
Phosphoreisen hat je nach der Arbeitsweise verschiedene chemische Zusammensetzung;
insbesondere erhält man bei der Reduktion in Gegenwart von Kieselsäure meist Legierungen,
die gleichzeitig größere Mengen Silizium. enthalten und entsprechend weniger Phosphor.
Da der Handelswert des Ferrophosphors jedoch ausschließlich nach dem Phosphorgehalt
beurteilt wird und in vielen Fällen auch ein Siliziumhöchstgehalt vorgeschrieben
ist, so war bisher das so gewonnene Phosphoreisen häufig nicht oder nur mit Schwierigkeiten
verkäuflich.
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Es ist bereits vorgeschlagen worden, mindergrädiges Phosphoreisen,
das aus Eisenerz, Tricalciumphosphat und Kohle als Hauptprodukt nach einem sich
an die Roheisengewinnung anlehnenden Verfahren gewonnen wurde und daher nur einen
sehr geringen Gehalt an freiem Silizium aufweist, mit phosphorhaltigen Stoffen,
insbesondere zitratlöslichem Phosphat, umzuschmelzen, wobei ein hochprozentiges
Phosphoreisen erhalten werden soll.
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Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren, das es gestattet,
den bei der Verflüchtigung des Phosphors bei der Verwendung eisenhaltiger Ausgangsstoffe
oder Zuschläge anfallenden, mehr oder weniger siliziumreichen und phosphorarmen
Ferrophosphor in ein praktisch siliziumfreies, dabei hochphosphorhaltiges Produkt
überzuführen. Gemäß Erfindung wird der bei der Verflüchtigung des Phosphors erhaltene
siliziumhaltige Ferrophosphor gegebenenfalls in noch flüssigem Zustand mit neuen
Pho,sphatme,ngen, vorzugsweise Tricalciumphosphat, vermischt und m einer nicht oxydierenden
Atmosphäre umgeschmolzen, wobei das Phosphat durch das im Eerrophosphor enthaltene
Silizium reduziert wird. Die dabei entstehende Kieselsäure verbindet sich mit dem
aus dem Phosphat frei werdenden Kalk zu einer Silicatschlacke, während durch die
Reduktion frei gemachter Phosphor von dann entsilizierten Ferrophosphor teilweise
unter Bildung einer höher -phosphorhaltigen Legierung aufgenommen wird; teilweise
aber auch in elementarer Form entweicht und in bekannter Weise außerhalb des Ofens
kondensiert oder zu Phosphorsäure weiterverbrannt werden kann.
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Es war überraschend, daß auch bei verhältnismäßig niedrigen Siliziumgehalten
in dem als Ausgangsmaterial dienenden Ferrophosphor die Reaktion mit denn. zugesetzten
Phosphat glatt und fast quantitativ vor sich geht, da angenommen werden mußte, daß
das bereits in Gegenwart von Phosphaten verschmolzene, hier als Ausgangsstoff dienende
Phosphoreisen sich bezüglich seines Silizium-und Phosphorgehaltes in ,einem Gleichgewicht
befindet, das eine reduzierende Wirkung des Siliziums auf weitere Phosphatmengen
ausschließt.
Trotzdem verläuft die Reaktion, die bei etwa i450°
C einsetzt, zwischen 1500
und 160o° C rasch und vollständig.
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Da bei der Umsetzung keine den Phosphordampf verdünnenden Gase entstehen,
herrscht in dem Ofen eixl sehr hoher Phosphorteildruck, durch den erreicht wird,
daß das entsilizierte Phosphoreisen zum Teil. bisher überhaupt nicht erreichte Phosphorgehalte
aufweist, die bis zu 30 % betragen können. Durch Mischung von Ferrophosphor und
Phosphat in geeigneten Mengenverhältnissen ist es leicht möglich, auch bei Einsatz
von Phosphoreisen verschiedener Zusammensetzung und beliebiger Herkunft hochphosphorhaltige,
siliziumarme Legierungen in gleichmäßiger Beschaffenheit zu erzeugen. Als zweckmäßig
für den glatten und schnellen Ablauf der Reaktion hat sich erwi,esen@ das Calciumphosphat
in einem überschuß (beispielsweise etwa 5o %) über die für die Oxydation des Siliziums
theoretisch erforderliche Menge zu verwenden.
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Die Trennung des hochphosphorhaltigen Ferrophosphors von der gleichzeitig
entstehenden Silicatschlacke erfolgt dank dem erheblichen Unterschied der spezifischen
Gewichte 'beider Phasen glatt, so claß Ferropliosphor und Schlacke, aus dem Ofen
gesondert abgestochen werden können. Beispiel i i Gewichtsteil Ferrophosphor der
Zusammensetzung 42,8 0l0 Silizium, 1o % Phosphor, Rest Eisen und Verunreinigungen.
wurde mit 3,6 Gewichtsteilen Pehblephosphat mit 14,04 010 Phosphor m einer.
nicht oxydierenden Atmosphäre in; einem elektrischen Ofen durchgeschmolzen. Beim
Abstich- wurden erhalten: o,64 Teile Ferrophosphor der Zusammensetzung o,4 % Si,
28,6 % P, Rest Eisen und Verunreinigungen und 3;i Gewichtsteile einer dünnflüssigen
Schlacke der Zusammensetzung 3o,61/, Si02, 54,4/o Ca0, 9,2 0t0 P205, während o,29
Gewichtsteile Phosphor verflüchtigt wurden.
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Beispiel 2 In einem weiteren Beispiel wurde in kontinuierlichem Betrieb
im .elektrischen Ofen eingesetzt: 22501g Ferrophosphor der Zusammensetzung 18,8
% Si, 16,6 % P, Rest Eisen und Verunreinigungen und 4c!5okg Pebblephosphat mit 14,o4
% @ Phosphor. Erhalten wurde i925 kg Ferrophosphor der Zusammen-Setzung 0,9 % Si,
29,o °/o P, Rest Eisen und Verunreinigungen und 4oi6kg Schlacke der Zusammensetzung
35,4 % S1,02, 49,5 % Ca0, 6,5 0'o P205 sowie 2831g elementarer Phosphor durch Kondensation.
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Die Ausbeute an elementarem Phosphor ist etwas höher, als der Theorie
entspricht, da der Kohlenstoff der Elektrode sich an der Phosphorreduktion beteiligt.