Шихта для получения фосфора

НАЦИОНАЛЬНОЕ ПАТЕНТНОЕ ВЕДОМСТВО ПРИ КАБИНЕТЕ МИНИСТРОВ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН(73) Институт металлургии И обогащения Национального центра по комплексной переработке минерального сырья РК, Карагандинский металлургический ком-бинат,Шимкентское производственное2 получения фосфора из фосфорного сырья. Предлагаемая шихта содержит следующие компоненты, мас. промежуточный Конвертерный фос-фатшлак 75-80 кварцит 14-17 кокс 5.5-8 причем промежуточный Конвертерный фосфатшлак имеет следующий состав, мас. Р 2 О 5 8-12 /2 О 5 0.8-1.1 МпО 4-7 Еевбщ 10-15 102 15-18 СаО 41-45 А 12 О 3 1-3 М 3 О 6-8 С 1.0-2.6 прочие О.3-0.7. Предлагаемый состав шихты позволяет повысить качество получаемого фосфора за счет снижения содержания примесей мышьяка И органики, а также получить феррофосфор,пригодный для изго-товления из него дефицитных метал-лоаморфных магнитомягких материалов. Изобретение относится к технологии производства фосфора, к составу шихты дляполучения фосфора из фосфатного сырья.В настоящее время основным источни-ком промышленного получения желтого фосфора(Р 4 - 99.6-99.7) являются фос-фориты,которые в своем составе имеют ряд примесеи,загрязняющих получае-мь 1 й продукт. К ним относятся Аз - до 4-5103 , органика - 0.1 О.2 , а также око-ло 1 прочих примесей (РЬ 11, Со, ЗЬ), которые ввиду близости физикохимических свойств возгоняются и конденсируются совместно с фосфором,ухудшая его качество.В товарном желтом фосфоре содержит-ся О.0255-0.О 36 Аз 0.1-0.25 органики 210 5 прочих примесей (1 .3 104 са) 1.4 104РЬ 0.9 104 11 4.7 104 ЗЬ). Кроме того, в фосфоритах присутствует значительное количество фтора - до 2, соединения которого возгоняются вместе с фосфором, но не конденсируются, а попадают в атмосферу,ухудшая эко-логическое состояние окружающей сре-ды.Известна шихта для получения фос-фора,в состав которой входят следующие компоненты, мас. фосфорит - 77-82 кварцит- 7-10 кокс - 8-10. Недостатком шихты является невысокое качество получаемого фосфора из-за загрязнения его примесями. Кроме того, получаемый попутно сплав представляет собой феррофосфор следующего- 0.1-0.2 Р - 25-26. Ре - остальное, который имеет ограниченную область применения толь-ко в качестве лигатуры.Известна также шихта для получения фосфора из фосфорита, которая в качест-ве флюсующего компонента содержит ванадиевый кварцит (ванадиевую руду) при следующем соотношении компо-нентов,Мас фосфорит - 70 ванадиевая руда - 20 кокс - 10. Недостатком шихты является низкое качество получаемого фосфора из-за наличия вредных летучих компонентов не только в фосфорите, но и в ванадиевом флюсе - около 11, в том числе мышьяк, органика и др. Попутно получается феррофосфор следующего состава, мас. У - 1.77-5 Мп - 1.3-3.25 1 О.02-6.2 Р - 24-26 Ре - остальное, также имеющий ограниченную область применения.Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемой является шихта для получения фосфора ,содержащая, Мас. фосфорит - 78.0-85.0 кварцит - 8.0-13.0 кокс - 6.0-8.95 оксид ванадия - 0.05-0.2. Недостатком шихты является невысокое качество получаемого фосфора из-за наличия летучих примесей в фосфорите (мышьяк, органика и др.), которые загрязняют получаемый продукт. Кроме того,получаемый попутно феррофосфор,содержащий, мас. У -1.6-5.8 Мп -1.8-2.3 1 - 0.15-0.23 Р - 22-24 Ре - остальное, может быть использован только как лигатура, а значит имеет ограниченную область применения.Общим недостатком для всех извест-ных шихт для получения фосфора являе-тся присутствие в фосфорсодержащем компоненте, в качестве которого используют фосфорит, значительного количества фтора до 2 и более. При восстановительной плавке фосфорита на фосфор фтор образует летучие токсич-ные соединения, которые ввиду своих физико-химических особенностей попа-дают в атмосферу, ухудшая при этом экологическое состояние окружающей среды.Целью изобретения является повыше-ние качества фосфора, а такте получаемо-го сплава.Поставленная цель достигается тем, что шихта для получения фосфора, содержа-щая фосфорсодержащий компонент, кварцит и кокс, согласно изобретению в качестве фосфорсодержащего компонента содержит промежуточный Конвертерный фосфатшлак при следующем соотноше-нии компонентов,мас.Промежуточный Конвертерный фос-фатшлак имеет следующий состав, мас. 8-12 Р 2 О 5 0.8-1.1 У 2 О 5 4-7 МпО 10-15 Реобщ 15-18 102 41-45 СаО 1-3 А 12 О 3 6-8 М 3 О С - 1.02.6 прочие - 0.3-0.7, где прочие определяли по разнице до 100.Спектральный анализ показал присутствие Аз, са, РЬ, 11, Ь, Си, ИКС-спектр - следы органического вещества.В настоящее время промежуточный Конвертерный фосфатшлак, образую-щийся в процессе конвертерной обра-ботки фосфористого чугуна на сталь (400 тыс.тонн в год) является отходом металлургического производства и накапливается в отвалах карагандин-ского металлургического комбината. Наличие в шлаке в достаточном количест-ве фосфорного ангидрида, делает его при-годным для получения фосфора. Поскольку шлак является продуктом,прошедшим многократную термическую обработку, то вредные компоненты, такие как Аз, органика и др. возгоняются на предыдущих стадиях производства стали и значит получаемый из шлака фосфор будет более высокого качества, чем из фосфорита.Кроме того, существенным поло-жительным моментом использования промежуточного конвертерного фос-фатшлака (по сравнению с фосфоритом) является отсутствие в нем фтора, кото-рый образует при плавке токсичные соединения и, улетая в атмосферу,ухудша-ет экологию окружающей среды.Наличие в промежуточном конвертер-ном шлаке легирующих элементов, таких как У,Мн, 1 в данном соотношении позволяет получить из него феррофос-фор строго5 определенного, эвтектичес-кого состава,который пригоден не толь-ко в качестве лигатуры, но И для получе-ния новых марок магнитомягких ме-таллоаморфных материалов, которые в настоящее время находят все более широкое применение в технике И являются дефицитным продуктом. Важный положительным фактором использования промежуточного конвертерного шлака является то, что это отвальный продукт и его переработка решает проблему утилизации отходов производства,комплексности Исполь-зования сырья, И кроме того, сокращает расходы на шихтовые материалы, что особенно важно в условиях дефицита в настоящее время сырья для производствафосфора. Повышение содержания промежуточ-ного конвертерного фосфатшлака в ших-те более 80 приведет к снижению содержания других составляющих шихты, при этом снизится степень возгонки фосфора И ухудшится его качество, а так-же Изменится состав полученного сплава. Так, снижение содержания кварцита в шихте менее 14 повлечет снижение кислотности шлака. При этом понизятся активности фосфора и легирующих элементов, которые в шлаке присутству-ют в виде соединений кальция при введе-нии достаточного количества кварцита эти соединения разрушаются, что увеличивает активности фосфора И легирующих элементов И способствует их извлечению в газовую фазу И в сплав соответственно. Следовательно, при снижении содержания кварцита в шихте менее 14 Извлечение этих элементов из шлака снижается, при этом не уменьшается извлечение вредных элементов, которые ухудшают качество получаемого фос-фора,хотя их И значительно меньше, чем в фосфорите.Следовательно, извлечение в сплав легирующих элементов будет также низкое,состав его будет не эвтектичес-ким, т.е. не пригодным для получения металлоаморфных материалов. Кроме того, если снизить содержание кокса в шихте менее 5,5, то процесс вос-становления Ценных элементов6 будет происходить не полностью, большая их часть останется в шлаке, т.е. сырье будет Использоваться нерационально.При содержании промежуточного конвертерного фосфатшлака в шихте менее 75 увеличивается содержание в шихте кварцита И кокса. При этом, при увеличении содержании в шихте кварци-та больше 17 кислотность шлака увеличивается, что влечет во-первых, увеличение вязкости в системе И,во-вто-рых, шихтаразбавляется кремнеземом,а эти два фактора ухудшают контакт окис-лов фосфора с углеродом, И, следователь-но,степень возгонки фосфора в газовую фазу снижается, большая его часть оста-ется в шлаке, т.е. сырье Используется не рационально. С другой стороны, увели-чение содержания кварцита И кокса непременно повлечет увеличение степени восстановления кремния в сплав до значительных количеств, что сделает его состав не эвтектическим, а значит не пригодным для получении метал-лоаморфных материалов. Кроме того, неоправданно увеличится содержание кремнезема в шихте,а значит И расход дорогостоящего кокса.Для Изготовления шихты использо-вали промежуточный Конвертерный фосфатшлак карагандинского метал-лургического комбината следующего состава, мас. 8 Р 2 О 5 0.8 У 2 О 5 4 МпО 10 Реобщ 18 102 45 СаО 3 А 12 О 3 8 МО 2.6 С, прочие 0.7, тарасовский кварцит (95 102) И металлургический кокс.ШИхту, в состав которой входили 15 кг промежуточного конвертерного фосфатшлака, что составляет 75 от общей мас-сы 3.4 кг кварцита, что соответствует 17 и 1.81 кг, что составляет 8, измельчали до крупности менее 3 мм, тщательно перемешивали, загружали в двухэлектрод-ную электропечь, диаметром 320 мм И толщиной стенки 40 мм с системой конденсации фосфора, И плавИлИ при температуре 1500 С в течение 1 часа.В результате плавки получили фосфор в количество 0.26 кг, что составляет 35 от его общего количества феррофосфор в количестве 3.1 кг, что составляет 15 от массы исходнойХиманализ показал, что полученный фосфор содержит 99.86 Р 4, 2.3104 Аз И 2104 органики, т.е. значительно меньше, чем в желтом фосфоре, получаемом из фосфорита И поэтому качество полученного фосфора значительно луч-ше.Феррофосфор имеет следующий химсостав,мас. 2.4 У 10.3 Р 5.2 Мп 2.7 1 Ре остальное, близкий К эвтек-тическому. Концентрация компонентов в этом сплаве соответствует области амортизации, а значит он пригоден для приготовления из него дефицитных дорогостоящих аморфных материалов.Для приготовления шихты использо-вали промежуточный Конвертерный фосфатшлак КарМК следующего состава, мас. 10.5 Р 2 О 5 0.9 У 2 О 5 5.3 МпО 13.5 Реобщ 16.5 102 43 СаО 2 А 12 О 3 7 М 3 О 1.0 С прочие - 0.3,тарасовскии кварцит, металлургичесКИи кокс.Шихту, в состав которой входили 15 кг промежуточного конвертерного фосфатшлака, что составляет 78 3 Кг Кварцита,что составляет 15,5 И 1.346 кг Кокса - 7 от общей массы шИхть 1, измельчали до крупности менее 3 мм, тщательно перемешивали,загружали в электропечь И плавили при температуре 1500 С, в течение 1 часа.В результате плавки получили фосфор в количестве 0.33 Кг, что составляет 44 от его общего количества. Полученный фосфор содержал 99.97 Р 4, атакже примеси - 8.610 5 Аз и 1.4104 органики, что значительно меньше, чем в желтом фосфоре.Таким образом качество получаемого фосфора значительно лучше, чем по прототипу.Полученный в результате плавки феррофосфор в количестве 3.3 кг, что составляет 17 от массы Исходной шИх-ты,имел следующий химсостав мас. 3.2 У 11.2 Р 6.1 Мп 1.8 1 Ре - остальное. Такое соотношение компонентов соот-ветствует эвтектике, а значит - области аморфизации,т.е. сплав пригоден для получения Из негоТакже в процессе плавки был получен шлак в количестве 15.6 Кг. ПРИМЕР 3.Для изготовления шихты использовали промежуточный Конвертерный фос-фатшлак КарМК следующего состава, мас. 12 Р 2 О 5 1.1 У 2 О 5 7 МпО 15 Реобщ 15 102 41 СаО 1 А 12 О 3 6 МО 1.7 С прочие - 0.2, тарасовский кварцит и металлур-гическии кокс.Шихту, в состав которой входили 15 Кг промежуточного конвертерного фосфатшлака, что составляет 80 от общей мас-сы 2.1 Кг кварцита 14 И 0.82 Кг Кокса - 5.5,измельчали до крупности менее 3 мм,тщательно перемешивали, загружали в электропечь И плавили при температуре 150 ОС в течение 1 часа.В результате плавки получили фосфор в количестве 0.3 Кг, что соответствует 40 от его общего Количества, подаваемого на плавку. Он содержал 99.88 Р 4, 2.8104 Аз И 8.2104 органики.Полученный феррофосфор в количестве 2.33 Кг - 13 от массы Исходной шихты, Имел следующий химсостав, мас. 2.5 У 11.8 Р. 5.6 Мп 0.3 1 Ре - остальное, близкий к эвтектическому. Такое соотношение компонентов соответствует области аморфизации, а значит из такого сплава можно полупить дефицитные маг-нитомягкие материалы.ТаК же был получен шлак в количестве 15 Кг.1 . Шихта для получения фосфора, содержащая фосфорсодержащий компо-нент, кварцит И кокс, отличающаяся тем, что в качестве фосфорсодержащего компонента Шихта содержит проме-жуточный Конвертерный фосфатшлак при следующем соотношении компо-нентов, мас.