JPH0364446B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 発明の分野 本発明はスラツジから元素状燐を回収するため
の改良プロセスに関し、更に詳しくは燐灰土の溶
融によつて元素状燐を製造する過程で生成するス
ラツジから元素状燐を回収するための改良プロセ
スに関する。

従来技術の記述 元素状燐を製造する基本的方法はシリカの存在
下に燐灰土をコークス又はその他の炭素還元剤で
還元することによつて達成される。これは、炉
「装入（チヤージ）」又は「負荷」と呼ばれる。燐
製造は一般に電気炉において約1400℃〜約1500℃
の反応温度で実施される。

燐灰土の還元による元素状燐の製造の機構は非
常に複雑で、反応シーケンスの正確な経路は確実
には規定されていない。全体反応は以下の単純化
された式によつて一般に表わされている。

2CA₃（PO₄）₂＋6SiO₂＋10C→ 6CaSiO₃＋10CO＋P₄ 反応の過程で、製造された燐は、蒸発し、上昇
し、そして冷却、凝縮させて水の下に捕集する。
燐蒸気は、一般に、一酸化炭素、並びに燐灰土負
荷、弗素、酸化カルシウム、酸化カリウムなどを
含む相当量の同伴ダストを伴う。ダスト及び蒸気
の混合物は電気集塵器を通し、そこで燐蒸気を冷
却する前に大部分のダストを除去することができ
る。COガスは回収して燃料として使用すること
ができ、又は公害要件に合致して適当に廃棄する
ことができる。珪酸カルシウムを含む固体炉残渣
は炉の底部から溶融液として抜き出す。燐酸塩鉱
石中に存在する鉄不純物から生成する燐化鉄、即
ち「フエロホスホル」も炉の底部から溶融体とし
て抜き出す。

凝縮器は凝縮液を液槽に排出し、そこで燐生成
物を捕集する。三つの分離相が一般に凝縮器の液
槽において形成される。

比較的高品位の燐の層が底部に得られる。中間
層は「スラツジ」と呼ばれる混合物で、それは燐
の小液滴、固形不純物及び水から成る。スラツジ
層の上は水層であり、スラツジ層と水層との間の
境界は明瞭ではない。

生成する燐スラツジ（P₄−スラツジ）の量は、
装入される燐灰土の最初の組成、運転条件及び炉
の設計などの因子に依つて変化する。燐スラツジ
は約５重量％〜約90重量％の元素状燐を含むこと
ができる。生成スラツジの燐含量は元素状燐の炉
吐出量の約10重量％〜約60重量％又はそれ以上で
変動することができる。

元素状燐は前記スラツジから焙焼によつて回収
することができる。この操作はエネルギーコスト
の上昇により一層高価になつており、また焙焼器
の内部に発生する圧力によつて危険でもある。更
に、焙焼は高P₂O₅放出につながり、公害汚染問
題を提起する。前記スラツジを処理する他の方法
としてはスラツジを燃焼し、低品位の燐酸を製造
する方法がある。

当業界及び本明細書において使用する「スラツ
ジ」なる用語は、固体不純物、水及び燐を広範囲
で変動する割合で含みかつ燐の密度と水の密度と
の間の密度を有する、はつきりと規定されないエ
マルジヨンのようなものを指称する。前記スラツ
ジは「水中燐」型エマルジヨンの特性（即ち、燐
が不連続相で水が連続相）、又は「燐中水」型エ
マルジヨンの特性（即ち、水が不連続相で燐が連
続相）を有する。水中燐型スラツジの顕微鏡検査
によれば、燐は合体しない小さな滴粒子として存
在している。この粒子の寸法は一般にはミクロン
ないしミリメートルの範囲又はそれより大きい寸
法である。

従来技術において、スラツジから元素状燐を回
収する種々の方法が提案されている。これらの中
で燐を物理的方法、例えば濾過、蒸留、撹拌及び
沈降、振動、遠心分離、抽出、電気分解などによ
つて分離する方法がある。

米国特許第3104952号（Hartig）は、水蒸気蒸
留の前又は水蒸気蒸留と同時に、スラツジを燐酸
と混合することから成る燐スラツジから元素状燐
を回収する方法を開示している。英国特許第
524289号は、密閉容器中で大気圧より低い圧力下
にスラツジを加熱するか、或いは大気圧において
水の沸点より低いがそれに非常に近い温度に加熱
することによつて、エマルジヨンを破壊して、燐
を、例えば濾過のような任意の所望方法によつて
固体不純物を分離することができるような易動性
溶融体の形にすることによつて、スラツジ中の水
を除去することを開示している。

発明の概要 本発明は、スラツジを消滅させる熱伝達手段を
用いて燐含有スラツジから水をフラツシユ蒸発さ
せることによつてスラツジから燐を回収するプロ
セスを提供することを目的とする。

本発明に従えば、燐を含有するスラツジから元
素状燐を回収するにあたり、(1)スラツジと、スラ
ツジ中に含まれる水をフラツシユ蒸発させるのに
十分な温度を有する外部源からの直接熱伝達手段
である加熱された燐とを直接接触させることによ
りスラツジ中の水をフラツシユ蒸発させて有価な
燐を凝集させ、(2)スラツジ固形物から有価な元素
状燐を分離回収する元素状燐の回収プロセスが提
供される。

発明の具体的説明 本発明の実施に当り、燐中に含まれる水はフラ
ツシユ蒸発させて燐を合体（又は凝集）せしめ、
それによつてスラツジ状態を取り除く。その結
果、燐中の固体不純物はその表面に浮き、遠心分
離、濾過、沈降などのような周知技術によつて固
体不純物から燐が容易に分離できるようになる。

加熱された燐は、本プロセスにおいてスラツジ
中の水をフラツシユ蒸発させる直接伝熱流体とし
て利用される。このプロセスは、熱交換器、焙焼
器などのような間接伝熱手段に伴われる汚れやス
ケーリングの問題を排除する。

本プロセスにおいては、処理すべきスラツジ量
に対して十分量の燐を使用して、存在する水をフ
ラツシユ蒸発させかつ燐を凝集せしめるという好
ましい結果を生ぜしめる。

スラツジが破壊された時に残存した燐の表面に
浮く燐中の不純物は、燐製造炉から発生する凝縮
した燐酸塩、コークス並びに水和アルカリ類及び
酸化アルカリ類を含んでいる。

水を蒸発させるのに十分高い温度を必要とする
が、本発明プロセスは広い温度範囲で操作するこ
とができる。大気圧における燐の温度は約100℃
〜約110℃、好ましくは約102℃〜約105℃とすべ
きである。更に、フラツシユ蒸発は、大気圧近傍
又はそれより高い圧力が好ましいが、真空又は加
圧下において、それぞれ、より低い又は高い温度
において実施することができる。

実施例 本発明の実施の一態様を第１図に示す。第１図
において、スラツジは加熱撹拌された容器１から
計量系３によりライン４を経てフラツシユ蒸発器
２に供給され、このフラツシユ蒸発器２には外部
から加熱された溶融燐１３が供給される。本プロ
セスにおいては種々のタイプのフラツシユ蒸発器
を利用できる。この態様のフラツシユ蒸発器２
は、主としてフラツシユ蒸発器のサイズ及びそれ
から循環される「プロセス中の」燐の容積を減少
せしめるのに使用されるポンプ循環系５を有する
加熱撹拌された容器である。系５はライン７を経
て外部熱交換器６にスラツジを循環し且つ100℃
より高い温度、好ましくは約105℃〜約120℃の温
度に加熱する。予め約100℃の温度に予熱された
スラツジはライン８経由でフラツシユ蒸発器２の
頂部に供給される。フラツシユ蒸発器２からの蒸
気、主として水蒸気は、熱交換器９を利用して、
蒸発器へのスラツジフイードを予熱するのに使用
される。燐で汚染されている熱交換器９からの凝
縮水は、補給水として燐凝縮エリアに戻される。

或いは燐は、固体不純物の濃度がポンプ送りに
は高過ぎる場合には、ライン１０経由で循環する
ことができる。

本発明の他の実施方法が当業者の知識の範囲内
にあることは自明のことであることはいうまでも
ない。例えば、第１図に示すようなポンプ循環系
を使用することなく、２に類似した、追加加熱コ
イル（図示せず）を含む、ジヤケツト付のフラツ
シユ蒸発器を利用することができる。

図示の態様においては、燐及び固体不純物は、
ポンプ循環系５から１１で表わされる、遠心分
離、濾過、沈降などの公知手段によつて除かれ
る。少量の燐を含む回収固体は炉に循還して焙焼
することができ、或いはライン１２を経て環境的
に安全な方法で廃棄することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明プロセスの一態様を例示した図
面である。 １……加熱撹拌された容器、２……フラツシユ
蒸発器、６……外部熱交換器、９……熱交換器、
１１……遠心分離、濾過、沈降などの公知手段。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 燐を含有するスラツジから元素状燐を回収す
   るにあたり、 (1) スラツジと、スラツジ中に含まれる水をフラ
   ツシユ蒸発させるのに十分な温度を有する外部
   源からの直接熱伝達媒体である加熱された燐と
   を直接接触させることによりスラツジ中の水を
   フラツシユ蒸発させて有価な燐を凝集させ、 (2) スラツジ固形物から有価な元素状燐を分離回
   収する元素状燐を回収するプロセス。 ２ スラツジが元素状燐の製造から発生するもの
   である特許請求の範囲第１項に記載のプロセス。 ３ 有価な燐を遠心分離により分離回収する特許
   請求の範囲第１項に記載のプロセス。 ４ 有価な燐を濾過により分離回収する特許請求
   の範囲第１項に記載のプロセス。