DE2228636A1

DE2228636A1 - Verfahren und vorrichtung zur kontinuierlichen aufarbeitung von phosphorhaltigen rueckstaenden

Info

Publication number: DE2228636A1
Application number: DE2228636A
Authority: DE
Inventors: Hans Dipl Chem Dr Ebert; Ursus Dipl Chem Dr Thuemmler; Hugo Werner
Original assignee: Knapsack AG
Current assignee: Knapsack AG
Priority date: 1972-06-13
Filing date: 1972-06-13
Publication date: 1974-01-03
Also published as: NL7307586A; DE2228636B2; SU489301A3; DE2228636C3; CA996473A; US3830039A; NL154175B

Description

KNAPSACK AKTIENGESELLSCHAFT ο ο ο ο co ι?

ΖΖΖΟΌΟΌ

Verfahren und Vorrichtung zur kontinuierlichen Aufarbeitung von phosphorhaltigen Rückständen

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur kontinuierlichen Aufarbeitung von phosphorhaltigen Rückständen, welche insbesondere bei der Filtration von gelbem Phosphor oder von phosphorhaltigen Abwässern anfallen sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.

Es ist bekannt, phosphorhaltige Filterkuchen zur Aufarbeitung in einer Vortrocknungszone vorzutrocknen, den vorgetrockneten Filterkuchen durch mindestens zwei Trockenzonen bei Temperaturen zwischen 100 und 380⁰C zu'bewegen, wobei die aus den Trockenzonen entweichenden gasförmigen Anteile einer Kondensationszone zur Abtrennung des in ihnen enthaltenen Phosphors zugeführt werden, während die die letzte Trockenzone verlassenden Feststoffe im wesentlichen phosphorfrei sind. Die Vorrichtung zur Durchführung des genannten bekannten Verfahrens besteht aus einem Zentrifugalfilter, in welchem auch die Vortrocknung des Filterkuchens erfolgt, mindestens zwei Paddelschneckentrocknern und einem Einspritzkondensator.

Nachteilig ist bei dem bekannten Verfahren, daß.es mehrere Stufen aufweist, wodurch die Vorrichtung zu seiner Durchführung apparativ aufwendig ist. Darüberhinaus müssen die Trokkenzonen mit Fremdenergie beheizt und in ihnen Inertgasatmosphäre, beispielsweise durch Einleiten von Stickstoff, aufrechterhalten werden.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur

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kontinuierlichen Aufarbeitung von phosphorhaltigen Rückständen zu schaffen, dem die vorgenannten Nachteile nicht anhaften, welches vielmehr einstufig ist und ohne die Bereitstellung von Fremdenergien durchführbar ist. Das wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß man die Rückstände auf dem Boden eines zur Entstaubung von heißen Phosphorofengasen bestimmten Elektrofilter mit heißem Staub aus den Phosphorofengasen in innige Berührung bringt, wobei das Gewichtsverhältnis von aufzuarbeitenden Rückständen zu heißem Staub 1 bis 2, vorzugsweise 1,5, beträgt, und daß man den nahezu phosphorfreien Rückstand gemeinsam mit- dem im Elektrofilter niedergeschlagenen Staub aus dem Phosphorofengas unter Verwendung einer Austragvorrichtung ausschleust, während das aus den Rückständen verdampfte Gemisch aus Phosphor und Wasser gemeinsam mit den Phosphorofengasen nach Passieren des Elektrofilter in einer strömungsmäßig nachgeschalteten Kondensationszone niedergeschlagen wird.

Das Verfahren gemäß der Erfindung kann wahlweise noch dadurch gekennzeichnet sein, daß

a)der am Boden des Elektrofilter liegende Staub Temperaturen von 300 bis 40O⁰C, vorzugsweise 350 C, aufweist;

b) die das Elektrofilter passierenden Phosphorofengase Temperaturen von 400 bis 640⁰C, vorzugsweise 460 bis 570 C, aufweisen.

Die Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, daß eine Einführungsleitung für phosphorhaltige Rückstände das Elektrofilter durchdringt; und daß sich in der Einführungsleitung außerhalb ihrer Durchführung durch die Doppelwand des Elektrofilter eine Dosiereinrichtung befindet.

Die Vorrichtung kann wahlweise auch noch dadurch gekennzeichnet sein, daß

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c) die Einführungsleitung im Bereich ihrer Durchführung durch die Doppelwand des Elektrofilter und innerhalb des Elektrofilters von einem Schutzrohr umgeben ist;

d) um das Schutzrohr außerhalb des Elektrofilter ein Faltenbalg angeordnet ist;

e) der Faltenbalg aus Metall besteht;

f) die Einführungsleitung an ihrem Ende innerhalb des Elektrof ilters eine Düse aufweist;

g) die Düse eine Zweistoffdüse ist;

h) die Zweistoffdüse mit Stickstoff oder Dampf von 1 bis 3 atü beaufschlagbar ist;

i) die Einführungsleitung oberhalb des Krählwerkes und nahe bei dessen Drehpunkt endet;

j) die Einführungsleitung oberhalb der Schnecke nahe ihrer der Zuführungsleitung zugewandten Seite endet.

Der Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens liegt darin, daß die Verdampfung von Wasser und Phosphor aus den phosphorhaltigen Rückständen durch Abwärme des Phosphorofens erfolgt, welche in den Stäuben enthalten ist, die aus dem gasförmigen Phosphor in dem dem Phosphorofen strömungsmäßig nachgeschalteten Elektrofilter abgeschieden werden. Dabei passieren die aus den phosphorhaltigen Rückständen verdampften Wasser- und Phosphormengen zusammen mit dem gasförmigen Phosphor aus dem Ofen die Sprühzone des Elektrofilter und werden gemeinsam in der nachgeschalteten Kondensationsstufe in den flüssigen Aggregatzüstand übergeführt.

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Die Wirksamkeit des Elektrofilter wird durch diese Maßnahme günstig beeinflußt; Y/asserdampf wirkt sich offensichtlich positiv auf die staubabscheidung im Elektrofilter aus.

Das erfindungsgemäße Gewichtsverhältnis von Rückstand zu Ofenstaub garantiert, daß der Phosphor aus dem aufzuarbeitenden Rückstand nahezu vollständig herausdestilliert und der am Boden des Elektrofilters abgezogene Staub weniger als Λ% Phosphor aufweist, wodurch er an der Luft nicht selbstentzündlich ist.

Der bei Anwendung des erfindungsgonäßen Verfahrens anfallende Staub unterscheidet sich in chemischer und physikalischer Hinsicht nichtvon den bei der Phosphorproduktion üblicherweise anfallenden Stäuben. Der beim Verfahren gemäß der Erfindung ausgetragene' Elektrofilterstaub kann mithin ebenfalls beispielsweise als Maischezusatz zur Herstellung gesinterter Phosphat-Pellets verwendet werden.

In den beigefügten Zeichnungen sind verschiedene Durchführungsarten für das erfindungsgemäße Verfahren dargestellt. Dabei zeigen:

Figur 1 ein Elektrofilter mit Eintrag des phosphorhaltigen Rückstandes oberhalb des Krählwerkes mit Hilfe einer Düse;

Figur 2 ein Elektrofilter mit Eintrag des phosphorhaltigen Rückstandes mit Hilfe einer in der Nähe des Krählwerkdrehpunktes endenden Einführungsleitung;

Figur 3 ein Elektrofilter mit Zuführung des phosphorhaltigen Rückstandes mit Hilfe einer oberhalb einer Schnecke endenden Einführungsleitung.

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In das Elektrofilter 3 wird das den .Phosphorofen verlassende, im wesentlichen aus Phosphor und Kohlenmonoxid bestehende Gasgemisch über eine Zuführungsleitung 2 eingeleitet» Das Elektrofilter 3 ist doppelwandig ausgeführt; durch den Mantelraum 4 -v/erden heiße Verbrennungsgase hindurchgeführt. Über dem Boden des Elektrofilter 3 befindet sich ein Krählwerk 5, welches Stäube zur Austragöffnung 6 transportiert. Oberhalb des Bodens an der Eingangsseite des Elektrofilter 3 ist eine Schnecke d derart angeordnet, daß sie Feststoffe zum krählwerk ^cj hinfördert. Im Elektrofilter 3 hängen eine Anzahl von Sprühdrähten 7, welche mit dem positiven Pol einer Gleichstromhochspannungsquelle verbunden sind. Eine Einführungsleitung 1, durch welche über eine Dosiereinrichtung phosphorhaltiger Rückstand in das Elektrofilter 3 eintragbar ist, ist teilweise von einem Schutzrohr 9 umgeben, welches seinerseits außerhalb des Elektrofilter 3 und mit dessen Außenmantel verbunden von einem Faltenbalg 10 umhüllt wird.

Bei der Ausführungsform nach Figur 1 befindet sich am Ende der Einführungsleitung 1 innerhalb des Elektrofilter 3 eine Düse 11, mit deren Hilfe die phosphorhaltigen Rückstände nahezu gleichmäßig über den gesamten Bodenbereich des Elektrofilter 3 verteilt werden.

Bei der Ausführungsform nach Figur 2 endet die Einführungsleiter 1 nahe dem Drehpunkt des Krählwerkes 5. Bedingt durch die Stellung der Schaufeln des Krählwerkes 5 legt der hier eingetragene phosphorhaltige Rückstand zusammen mit dem auf dem Boden des Elektrofilter 3 liegenden heißen Stäuben eine Spiralbahn zurück, bis das Material über die Austragöffnung 6 aus dem Elektrofilter 3 ausgeschleust wird. Zusätzlich findet dabei beim Passieren der Spiralbahn eine fortwährende Umwälzung des Materials und ein dauernder Kontakt mit den heißen Phos-." phorofengasen statt.

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Bei der Ausführungsform nach Figur 3 endet die Zuführungsleitung 1 oberhalb der Schnecke 8. In der Schnecke erfolgt dabei bereits eine intensive Durchmischung des heißen Staubes aus den Phosphorofengasen und dem" phosphorhaltigen Rückstand.

Von den folgenden Beispielen dienen das erste und zweite als Vergleich, während den Beispielen 3 bis 5 die erfindungsgemäße Verfahrensweise zugrunde liegt.

Beispiel_#1

Ein Elektrofilter wurde mit ca. 5000 m /h heißem staubhaltigern Phosphorofengas (t = 460 bis 550 C; Staubgehalt: 35 g/nc) beaufschlagt. Der Mantelraum des Elektrofliters wurde so von heißen Verbrennungsgasen durchströmt, daß die Innenwand zur Vermeidung von Phosphorkondensation eine Temperatur vcnetwa 350 C aufwies. Der ausgetragene Staub enthielt 0,5 % elementaren Phosphor; er war an der Luft nicht selbstentzündlich.

Beispiel 2

In ein wie in Beispiel 1 betriebenes Elektrofilter wurden über eine Zuführungsleitung stündlich 480 kg phosphorhaltige Rückstände (Zusammensetzung: 59 % Phosphor, 33 % Wasser, 8 % wasserunlösliche Feststoffe) eindosiert. (Rückstandsgewicht: Ofenstaubgewicht = 2,74). Der ausgetragene Staub wies einen Elementarphosphorgehalt von 3,6 % auf; an der Luft zeigte er ein Aufglimmen.

Beispiel 3

In ein wie in Beispiel 1 betriebenes Elektrofilter wurden über eine Zuführungsleitung stündlich 230 kg phosphorhaltige Rückstände (Zusammensetzung: 62 % Phosphor, 30 % Wasser, 8 % was-

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serunlösliche Feststoffe) eindosiert. (Rückstandsgewicht: Ofenstaubgewicht = 1, 31). Der ausgetragene Staub wies einen Elementarphosphorgehalt von 0,8 % auf; er war an der Luft nicht· selbstentzündlich.

Beispiel 4

In ein wie in Beispiel 1 betriebenes Elektrofilter wurden über eine Zuführungsleitung 260 kg phosphorhaltige Rückstände (Zusammensetzung: 56 % Phosphor. 30 % Wasser, 14 % wasserunlösliche Feststoffe) pro Stunde eindosiert. (Rückstandsgewicht: Ofenstaubgewicht = 1,49). Der ausgetragene Staub hatte einen Gehalt von 0,9 % elementarem Phosphor und war an der Luft nicht selbstentzündlich.

Beispiel 5

In ein wie in Beispiel 1 betriebenes Elektrofilter wurden über eine Zuführungsleitung 180 kg phosphorhaltige Rückstände (Zusammensetzung: 56 % Phosphor, 30 % Wasser, 14 % wasserunlösliche Feststoffe) je Stunde eindosiert (Rückstandsgewicht: Ofenataubgewicht = 1P3). Der ausgetragene Staub wies einen Gehalt an elementarem Phosphor von 0,6 % auf; er war an der Luft nicht selbstentzündlich.

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Claims

Patentansprüche:

MJ) Verfahren zur kontinuierlichen Aufarbeitung von feuchten phosphorhaltigen Rückständen, welche insbesondere bei der Filtration von gelbem. Phosphor oder von phosphorhaltigen Abwässern anfallen, dadurch gekennzeichnet, daß man die Rückstände auf dem Boden eines zur Entstaubung von heißen Phosphorofengasen bestimmten Elektrofilter mit heißem Staub aus den Phosphorofengas in innige Brührung bringt, wobei das Gewichtsverhältnis von aufzuarbeitenden Rückständen zu heißem Staub 1 bis 2, vorzugsweise 1,5, beträgt; und daß man den nahezu phosphorfreien Rückstand gemeinsam mit dem im Elektrofilter niedergeschlagenen Staub aus dem Phosphorofengas unter Verwendung einer Austragvorrichtung ausschleust, während das aus den Rückständen verdampfte Gemisch aus Phosphor und Wasser gemeinsam mit den Phosphorofengasen nach Passieren des Elektrofilters in einer strömungsmäßig nachgeschalteten Kondensationszone niedergeschlagen wird.

2^s! Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der am Boden des Elektrofilters liegende Staub Temperaturen von 300 bis 400 C, vorzugsweise 350 C, aufweist.

3) Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die das Elektrofilter passierenden Phosphorofengase Temperaturen von 400 bis 640⁰C, vorzugsweise 460 bis 570⁰C, aufweisen.

4) Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bestehend aus einem ein Krählwerk und eine im Boden angeordnete Abwurfstelle aufweisenden doppelv.^randigen Elektrofilter mit Zuführungsleitung für Phosphorofengas, wobei in der Zuführungsleitung eine Schnecke ange-

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ordnet ist, deren Gänge sich bis in den Bereich oberhalb des Krählwerkes erstrecken, dadurch gekennzeichnet, daß eine Einführungsleitung (1) für phosphorhaltige Rückstände das Elektrofilter (3) durchdringt; und daß, sich in der Einführungsleitung (1) außerhalb ihrer Durchführung durch die Doppelwand des Elektrofilter (3) eine Dosiereinrichtung befindet.

5) Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Einführungsleitung (1) im Bereich ihrer Durchführung durch die Doppelwand des Elektrofilters (3) und innerhalb des Elektrofilters (3) von einem Schutzrohr (9) umgeben ist.

6) Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß um das Schutzrohr (9) außerhalb des Elektrofilters (3) ein Faltenbalg (10) angeordnet ist.

7) Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Faltenbalg (10) aus Metall besteht.

8) Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Einführungsleitung (1) an ihrem Ende innerhalb des Elektrofilter (3) eine Düse (11) aufweist.

9) Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Düse (11) eine Zweistoffdüse ist.

10) Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Zweistoffdüse mit Stickstoff oder Dampf von 1 bis 3 atü beaufschlagbar ist.

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11) Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Einführungsleitung (1) oberhalb des Krählwerkes (5) und nahe bei dessen Drehpunkt endet.

12) Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Einführungsleitung (1) oberhalb der Schnecke (8) nahe ihrer der Zuführungsleitung (2) zugewandten Seite endet.

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