Способ возгонки фосфора Советский патент 1940 года по МПК C01B25/27 

Термическую возгонку фосфора из смеси фосфатов с углеродосодержащим материалом (главным образом коксом) ведут обычно в шахтных (доменных), трубчатых и тому подобных печах.

Все эти предложения имеют ряд минусов. При доменных печах, например, работу необходимо вести на жидких шлаках, что связано с большой потерей тепла с ними и с определенным составом шихты. Кроме того, при этом необходимо работать с дутьем высокого давления, остановка и ремонт домны очень сложны, в качестве топлива нужно применять дорогой и дефицитный кокс и т. д.

Основными минусами трубчатых печей являются их малый коэфициент полезного действия и плохой теплообмен между шихтой и нагреБаюш.им ее газом.

Предлагаемый способ имеет целью дать возможность вести термическую возгонку фосфора с небольшим расходом топлива и на местном топливе на установке, требующей сравнительно небольших капитальных вложений и не имеющей указанных выше недостатков.

Этот способ состоит в возгон смеси фосфатов с углеродосодер

| щим материалом (коксом, тощим уг и т. д.) на помещенной в закры кожухе движущейся решетке, че слой шихты на которой продавливаются или просасываются нагревающие шихту газы. Примерная толщина слоя шихты на решетке - несколько десятков сантиметров. Применяемая для нагрева шихты установка сходна с агломерационными машинами Дуайт-Ллойда (но решетка закрыта кожухом сверху и не имеет приспособления для зажигания шихты) или с установками, применяемыми для предварительного подогрева цементной шихты в печи Лепола.

Поступающая на движущуюся решетку шихта должна состоять из размолотой смеси фосфатов с углеродосодержащим материалом, из которой, после добавления к ней небольшого количества воды или связываюших веществ, например, некоторых сульфатов или сульфидов формуются,путем окомкования в вращающихся барабанах или продавливания через сита, небольшие шарики или цилиндрики (диаметром в несколько миллиметров

или немного больше). Для нридания этим брикетам большей механической прочности их следует неред разложением подсушить, например, на движущейся решетке при температуре в несколько сот градусов. Разложение шихты должно производиться при температуре, достаточной для быстрого и достаточно полного разложения (т. е. около 1400) и вместе с тем недостаточной для значительного размягчения и деформации брикетов шихты. Поэтому состав шихты следует подобрать так, чтобы она не имела слишком низкой температуры размягчения, что является необходимым условием возможности применения данного способа.

Нагрев шихты на движуш,ейся решетке производится нагретыми примерно до 1500° горячими газами от возгонки фосфора (или восстановительными, например генераторными, или же топочными). Прошедший через движущуюся решетку и затем очищенный газ можно пропустить через регенератор тепла (например, каупер) и, нагрев его опять до требуемой температуры, вновь направить на решетку, заставив его, таким образом, циркулировать в процессе.

Чтобы не подвергать движущуюся решетку действию слишком высоких температур, на нее следует давать слой возврата, т. е. охлажденной прошедшей через всю установку и разложенной шихты, а слой свежей, неразложенной шихты располагать сверху над слоем этого возврата.

Скорость движения решетки и ее длину следует регулировать таким образом, чтобы шихта подвергалась действию горячих газов в течение достаточного для ее разложения срока (практически, примерно, до 1 часа).

Для лучшего использования тепла высокого потенциала шихту можно, предварительно па одной части движущейся решетки, нагреть менее горячими газами до температуры начала возгонки фосфора (например, до 1100°), после чего она уже поступает, в следующей части движущейся решетки, в ток газов, нагретых, примерно, до 1500°, где и происходит возгонка фосфора. Таким образом нагревательная часть установки может для лучшего использования тепла газов состоять из трех отдельных секций решетки. В первой секции производится подсушка и подогрев шихты до температуры в несколько сот градусов. Эта часть нагрева может по конструктивным соображениям производиться и на отдельной решетке (без примепения слоя возврата и любыми горячими газами).

Далее шихта, изолированная слоем возврата от движущейся решетки, поступает, при движении, во вторую секцию решетки, где нагревается примерно до 1000 -1100°, после чего в следующей секции той же решетки происходит разложение шихты более горячими газами. При достаточной толщине слоя возврата он отнимает от прошедших через слой свежей шихты газов почти все остающееся в них после этого тепло, так что температуру выходящих из-под рещетки газов можно регулировать, выпуская их, при желании, при температуре, не превышающей, примерно, 100-200°.

Физическое тепло раскаленного слоя шихты на решетке, после ее разложения, можно использовать, пропуская через нее на следующей охлаждающей части той же решетки (или на другой решетке) снизу вверх холодные газы, которые, проходя через слой материала на решетке, отнимут у него почти все его тепло, нагреваясь при этом сами почти до его первоначальной температуры.

Таким образом, из этой части решетки выходят почти охлажденная и уже разложенная (потерявшая фосфор) шихта и горячий газ.

Тепло этого газа, имеющего температуры примерно свыше 1000°, можно использовать для-любых целей. В первую очередь, конечно, его следует использовать для получения тепла, нужного для нагрева и разложения шихты, например, путем вдувания полученного горячего воздуха в газогенератор . (для получения горячего генераторного газа), или же путем использования его для сжигания в регенераторе тепла, служащем для подогрева нагревающего шихту газа, и т. д. Часть нолученного горячего газа можно использовать и непосредственно для подогрева шихты до 1000-1100 (особенно, если смешать его с более горячим газом).

Для разделения разных газовых потоков, проходящих через отдельные смежные секции решетки, ее следует разделить сверху и снизу соответственно сконструированными перегородками (или нейтральными зонами).

Предлагаемую установку можно приспособить и для получепия жидких шлаков.

Для этого шихта, выходящая из той секции движущейся решетки, в которой происходит возгонка фосфора, поступает не в ток охлаждающих газов, как описано выше, а напротив, в печь для ее плавления (шахтную или отражательную). В этом случае выходящие из плавильной печи газы

целесообразно направить на движущуюся решетку, использовав их тепло для проведения указанных выше процессов возгонки фосфора. Так как функции плавильных печей сводятся лишь к передаче горячей шихте сравнительно небольшого добавочного количества тепла для ее расплавления, то размеры этих нечей могут быть сравнительно небольшими.

Предмет изобретения.

Способ возгонки фосфора из фосфоросодержащих материалов, в присутствии углеродосодержащих материалов, отличающийся тем, что, с целью утилизации теплоты газов от. возгонки фосфора, газы подогревают в регенераторе до температуры, недостаточной для плавления шихты, и вновь используют для процесса возгонки путем продувания сверху вниз, через слой гранулированной шихты, лежащей на слое возвратной шихты.