150721. lajstromszámú szabadalom • Kohászati eljárás
150.721 3 sósavgáz is a klór és a redukálóanyagból felszabaduló hidrogén reagálásával. A kén- és foszforvegyületek mennyisége természetesen az ércben és a redukálóanyagban jelen volt mennyiségtől függ. Azonban amint később még rámutatunk, semmi hátrányos hatással nem jár, ha kén és foszfor van a kiindulási anyagban, sőt a találmányunk szerinti eljárásban előnyösnek tekinthetjük a foszfor jelenlétét. Miután a gázkeverék elhagyja az oxidáló-klórozó kamrát, lehűtjük kb. 320 C°-ra és megszabadítjuk a magával ragadott portól. Erre a lépésre azért van szükség, hogy elkerülhessük a vas(III)klorid elszennyeződését porral vagy az esetleg jelenlevő nehéz kloridok (pl. MnCh), CrCl:;) kis mennyiségével. Azt tapasztaltuk, hogy mind a hűtést, mind a porleválasztást hatásosan lehet bűtőciklonban végezni. A leválasztott port a nehéz kloridokkal együtt visszaeirkuláltatjuk az oxidáló-klóroző kamrába. Könnyen belátható, hogy a nehéz kloridok zárt ciklusa alakul így ki a kamra és a hűtőciklon között; ilyen módon megakadályozzuk, hogy ezek a kloridok nagy mennyiségben keletkezzenek a gázkeverékben levő parciális nyomásuk következtében. A vas-(Ill)klorid minden ilyen nem-vasjellegű fémkloriddal való szennyezését így elkerüljük. A hűtés és a porleválasztás után a vas(III)kloridot a gázkeverékből eltávolítjuk 110—140 C° közötti hőmérsékletre hűtve és a kloridot leválasztjuk szilárd anyagként a vas(III)klorid (Fei^Clíj) kondenzálóban. Ezután a szilárd vas(III)kloridot kb. 120 C°-on égető kamrába juttatjuk, itt elgőzölögtetjük és 800—950 C° közötti hőmérsékleten bevezetett oxigénnel elbontjuk. Más módon a szilárd vas{lii)kloridot fel is lehet melegíteni kb. 305 C°-ra, olvadáspontjára és kb. 400 Cc -ra melegített oxigénnel elégetni. A vas-(Tl'I)klorid égési hőmérséklete 700 C° és 800 C" között van és a reakció termékei, a tiszta vasoxid és a klór elválnak egymástól. A klórt visszavezetjük a redukáló-klórozó kamrába és a vasoxidot por vagy olvadt alakban színvassá redukáljuk a szokásos módon redukáló gázzal. Generátorgáz, vízgáz vagy minden más redukáló gáz (pl. földgáz) alkalmas ez utóbbi műveletre és amikor olvadékvasat állítunk elő, ezt természetesen könnyen lehet cementálni és ötvözni úgy, hogy a nem-kívánatos tisztátalanságoktól teljesen mentesen, minden kívánt összetételben kapjunk vasvagy acélötvözetet. Mivel a legtöbb redukáló gáz gazdaságos előállításával együtt jár, hogy gáznemű oxidok alakjában némi kén van bennük, előnyösnek találtuk a redukáló gáz tisztítását a vasoxiddal való érintkezés előtt, ezáltal kiküszöbölve annak lehetőségét, hogy kén szennyezze a vasat. Gazdaságosan úgy végezhetjük ezt, hogy először a redukáló gázt kis mennyiségű vasporral hozzuk érintkezésbe, amely por a kén összegyűjtésére szolgál. A. szennyezett vasport ezután a kokszporral együtt adagoljuk a redukáló-klórozó kamrába és a vasat kinyerjük. Folytonos eljárásban ez a megoldás csak csekély cirkuláló vasmennyiséget jelent és előnye, hogy biztosítja a gyártott vas tisztaságát. Eljárásunk végső szakaszát a vas(IIl)klorid elválasztása után a gázkeverék értékes elemeinek kinyerése jelenti. Első lépésben a foszforoxikloridot választjuk le foszforsavként és azt tapasztaltuk, hogy 110 és 140 C° között — ez a gáz hőmérséklete a vas(III)klorid kondenzálása után — a gáz kvantitatíve reagál vízzel foszforsav és sósav keletkezése közben a következő egyenlet szerint: POCl3 + 3H 2 0 = H3PO4 + 3HC1 (5) Megjegyezzük, hogy míg a redukáló-klórozó kamrában foszfortriklorid is és foszforpentaklorid is keletkezik, az oxidáló-klórozó kamrában mindkét vegyület foszforoxikloriddá alakul. Megjegyezzük továbbá, hogy olyan helyen, ahol foszfáttelepek találhatók és keresik a foszforsavat, az előbb említett eljárás módszerét lehet alkalmazni a foszforsav nagybani előállítására a vas mellett és ezáltal értékes melléktermékre lehet szert tenni, ami tovább csökkenti a vas árát. Azonkívül mivel a nagy foszfortartalmú vasérceket olcsóbban lehet beszerezni, még további megtakarítások érhetők el az ilyen ércek felhasználásával. A gyakorlatban a gázáramot vízzel permetezzük, az a reakció hőmérsékletén gőzzé válik és foszforsav aeroszol keletkezik. Ezt a szokásos módon tömény foszforsavban nyeletjük el. A maradék gáz most az (5) egyenlet értelmében sósavban dúsabbá válik; vízzel vagy híg sósavval mossuk, hogy az összes sósavat- eltávolítsuk belőle. A visszamaradt gáz főleg széndioxidból áll és a szabad levegőbe eresztjük ki. A most már oldatban levő sósavat elektrolizáljuk hidrogén és klór keletkezése közben. A klórt visszavezetjük a redukáló-klórozó kamrába, a hidrogént pedig a vas redukálására szükséges redukáló gázhoz adagolva használjuk fel. A gázáramban levő összes kéndioxidot a széndioxid viszi magával a H3PO4 és HCl abszorpció folyamán fejlődött hő következtében. Általában az SO2 mennyisége olyan csekély, hogy ki lehet engedni a szabadba a széndioxiddal együtt, de szükség esetén ki is lehet mosni a gázáramból. Kevés klórveszteség elkerülhetetlen, főleg annak tulajdoníthatóan, hogy a redukáló-klórozó kamrában a klór mechanikusan tapad és/vagy vegyileg kapcsolódik a meddőhöz. Ennek a veszteségnek pótlására a friss klórt viszonylag kis alkáliklorid eíektrolizáló egység szolgáltatja kényelmesen. Ehhez az elektrolízishez, valamint a sósav elektrolíziséhez szükséges energiát az eljárás hőtermelő szakaszaiban megtakarított hőmennyiség szolgáltatja. Vagyis az érc klórozásáből és a vas{III)klorid elégetéséből származó hőmennyiséget, továbbá a klórozás utáni gáznemű reakciótermékek, a meddő érckőzet és a vas(III)oxid redukálásban keletkező gázok lehűtésével kapott hőmennyiséget elektromos energiává alakítjuk az eíektrolizáló művelet számára Az alkáliklorid elektrolízist nátriumklorid felhasználásával nagyon gazdaságosan végezzük. Hidrogénen és klóron kívül az elektrolízisben nátriumhidroxidot is előállítunk. A nátriumhidroxidot melléktermékként közvetlenül el lehet adni, vagy felhasználhatjuk a folyamatban a nátriumklorid visszanyerésére és a nehézfémek dúsítására a meddőben. Ez utóbbit úgy végezzük,
