Способ переработки феррофосфора

(51) 01 25/01 (2011.01) 01 33/06 (2011.01) КОМИТЕТ ПО ПРАВАМ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ МИНИСТЕРСТВА ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ИННОВАЦИОННОМУ ПАТЕНТУ переработке феррофосфора - побочного продукта получения желтого фосфора посредством электроплавки фосфоритов совместно с кварцитом и коксом. Задачей изобретения является разработка способа переработки феррофосфора обеспечивающего уменьшение расхода энергии с получением ферросилиция и отгонкой фосфора в газовую фазу. Поставленная задача решается тем, что в предлагаемом способе переработки феррофосфора электроплавкой, согласно изобретению, процесс проводят в присутствии ферросилиция марки ФС 65 с отношением ферросилиций ФС 65 феррофосфор,равным 1,65-1,75. Предлагаемое нами техническое решение позволяет уменьшить расход энергии на переработку 1 кг феррофосфора в 26,81-27,27 раза.(72) Шевко Виктор МихайловичИскандиров Муаш ЗулкарнаевичСержанов Галымжан Мендикараевич Франгулиди Леонид ХарламповичЛавров Борис Александрович(73) Республиканское государственное казенное предприятие Южно-Казахстанский государственный университет им. М. Ауезова Министерства образования и науки Республики Казахстан(57) Изобретение относится к области переработки фосфорсодержащего сырья, в частности к Изобретение относится к области переработки фосфорсодержащего сырья, в частности, к переработке феррофосфора - побочного продукта получения желтого фосфора посредством электроплавки фосфоритов совместно с кварцитом и коксом. Известен способ переработки феррофосфора,заключающийся в продувке феррофосфора воздухом в присутствии извести с образованием фосфата кальция и металлического железа Коневский М.Р. Феррофосфор как легирующий сплав и основа для новых способов получения химической и металлургической продукции // Сб. трудов Всероссийской научно-практической конференции с международным участием Электротермия -2010. - с.39-44 по реакции(1) 223 СаО 2,5 О 2 Са 3(РО 4)24 Недостатком способа является получение трикальцийфосфата с повышенным содержанием оксидов железа, которые неизбежно образуются при взаимодействии железа с кислородом при Т 700 К. Вследствие этого формируемый трикальцийфосфат содержит 8-15 . Для получения чистого трикальцийфосфата необходимо дополнительно восстанавливать из него железо. Наиболее близким к предлагаемому способу является способ переработки феррофосфора электроплавкой в присутствии кварцита и кокса с получением ферросилиция и фосфора Ершов В.А. Ферросплавы в химической промышленности. Л. ЛТИ, 1980.-с.71, согласно которому фосфиды железа, например 2, взаимодействуют с О 2 и С по реакциям 4 О 28 С 48(4) 224 О 2842 8,а переработка промышленного феррофосфора,содержащего 20,4 Р, 7 4 М, 67,5 и 1 прочих, и представляющего смесь 2 и , по прототипу осуществляется по реакции 220,46,6213,22,22,22 13,2 СО 1,2 Р 2(5) Несмотря на высокую степень извлечения фосфора в газовую фазу,этот способ характеризуется большим расходом энергии 12,44103 кДж на 1 кг феррофосфора,обусловленный необходимостью первоначального получения в системе кремния, а затем вытеснения фосфора из феррофосфора восстановленным кремнием с образованием газообразного фосфора и ферросилиция (в данном случае ФС 45 с содержанием 44,6 ). Задачей изобретения является разработка способа переработки феррофосфора обеспечивающего уменьшение расхода энергии, с получением ферросилиция и отгонкой фосфора в газовую фазу. Поставленная задача решается тем, что в предлагаемом способе переработки феррофосфора электроплавкой, согласно изобретению, процесс проводят в присутствии ферросилиция марки ФС 65 с отношением ферросилиций ФС 65 феррофосфор,равным 1,65-1,75. Процесс описывается реакцией 220,44,4 Ф 65(2)4,42 4,413,2,22,(6) которая начинается при Т 948 К и сопровождается затратами энергии только 460,3 кДж/кг феррофосфора. Технологические опыты по переработке феррофосфора проводились с использованием следующих материалов феррофосфор ТОО Казфосфат марки 1515, содержащий 20,4 Р 7,14 67,5 0,2 0,6 0,2 прочие ферросилиций марки 65, содержащий 65,82,7 0,3 С 0,3 М 0,1 С 30,6 0,2 прочие. Опыты проводили в однофазной,одноэлектродной (с диаметром электрода 4 см) печи с регулируемой мощностью от 0 до 40 кВт. На углеграфитовую подину печи устанавливали графитовый тигель диаметром 8 см и высотой (от дна до верхней кромки) 20 см. После разогрева печи в течение 45 минут, в тигель небольшими порциями(по 200-300 г.) загружалась шихта массой 1-1,5 кг,состоящая из феррофосфора и ферросилиция. После расплавления шихты, воизбежание испарения кремния из ванны и окисления , , , на поверхность расплавленной шихты загружался кокс фракции 5-10 мм, высотой слоя 3-4 см. Затем между коксом и электродом зажигали дугу и производили плавку шихты в течение 2,5 часов. Полученный ферросплав охлаждали в печи в течение 6 часов. Затем тигель извлекался из печи, разбивался, с извлечением ферросплава. Ферросплав после взвешивания анализировался на растровом электронном микроскопе -6490 (,Япония). Расход энергии на протекание основной реакции взаимодействия феррофосфора с ферросилицием определяли с использованием программного комплекса канадской фирмы-5.1..,2002. Результаты опытов приведены в таблице. Отношение массы ферросилиция марки ФС 65 к массе феррофосфора Степень извлечения фосфора в газовую фазу,Расход энергии для переработки 1 кг феррофосфора, кДж Результаты опытов по переработке феррофосфора Из таблицы следует, что использование ферросилиция марки ФС 65 вместо смеси кокса и кварцита позволяют уменьшить расход энергии на переработку 1 кг феррофосфора в 25,45-27,57 раз. Оптимальным отношением массы ферросилиция ФС 65 к массе феррофосфора является 1,65-1,75, так как при меньшем отношении (0,85-1,6) наблюдается неполная отгонка фосфора (55,8-92,3), а при большем отношении ферросилиция марки ФС 65 к феррофосфору (1,8) степень извлечения фосфора из феррофосфора не увеличивается. Оптимальное отношение ферросилиция к феррофосфору (1,651,75) позволяет уменьшить расход энергии на переработку 1 кг феррофосфора в 26,81-27,27 раза. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ Способ переработки феррофосфора электроплавкой, отличающийся тем, что процесс проводят в присутствии ферросилиция марки ФС 65 с отношением ферросилиций марки ФС 65 феррофосфор, равным 1,65-1,75.