Titel: Ueber die Fabrikation des Phosphors.
Autor: Anonymus
Fundstelle: 1892, Band 284 (S. 115)
URL: http://dingler.culture.hu-berlin.de/article/pj284/ar284028

Ueber die Fabrikation des Phosphors.

Von J. B. Readman in Edinburg.

(Journal of Society of Chemical Industry, 1891 445.)

Readman hat schon früher Versuche mitgetheilt, welche in der Absicht angestellt wurden, die Fabrikation des Phosphors dadurch billiger zu gestalten, dass die Anwendung von Schwefelsäure zur Zersetzung der Calciumphosphate, sowie von feuerfestem Thon zur Ausfütterung der Retorten, in denen die getrocknete Mischung von Phosphorsäure und Kohle destillirt wird, ganz umgangen wird. Diese Versuche zeigten, dass Kieselsäure in Form von Sand, Quarz, Feuerstein u.s.w. innig und im bestimmten Verhältniss mit Calciumphosphat und Kohle gemischt, bei höherer Temperatur im Stande ist, allen Phosphor aus der Mischung auszutreiben, und dass bei guter Condensationsvorrichtung eine sehr grosse Menge Phosphor gewonnen werden kann.

Weitere Versuche wurden angestellt, um ausfindig zu machen, ob zur Phosphorfabrikation natürliche Phosphate des Kalkes, welche aus den Vereinigten Staaten, Canada, Frankreich, Spanien, Belgien und Norwegen u.s.w. eingeführt werden und als Rohmaterial für die Super- und Doppelphosphatfabrikation dienen, ebenfalls verwendbar sind, ebenso ein Aluminiumphosphat, welches unter dem Namen „Redonda Phosphat“ in den Handel kommt. Es ergab sich, dass diese Phosphate bei Anwendung geeigneter Flussmittel ebenso gut zu verarbeiten sind als Calciumphosphat. Manche Schwierigkeiten verursachte die Auffindung eines passenden Apparates für diese Art der Destillation. Retorten waren aus ökonomischen Rücksichten und wiegen ihrer geringen Haltbarkeit nicht am Platze, ebenso wenig der Hochofen.

Dagegen ergaben Versuche, den Phosphor elektrolytisch abzuscheiden, so vielversprechende Ergebnisse, dass am 18. October 1888 ein diesbezügliches vorläufiges Patent angemeldet wurde.

Zwecks Prüfung des Verfahrens im Grossen schloss Readman einen Vertrag mit der Firma Cowles and Co. Ld. in Milton bei Stoke on-Trent, der bekannten Aluminiumfabrik, betreffs Ueberlassung der gesammten elektrischen Energie für gewisse Stunden des Tages, sowie für Abtretung eines kleinen Theiles ihrer Werke. Die Werke besitzen Dampfkessel System Babcock-Wilcox und eine 600pferdige wagerechte Compoundmaschine (Tandem). Die Dynamomaschine liefert einen Strom von 5000 Ampère bei 50 bis 60 Volt Spannung und war 1888 die grösste Maschine, was Stromerzeugung anbetrifft. Ein im Stromkreise eingeschalteter Sicherheitsschluss, dessen Durchschmelzbarkeit zu 8000 Ampère berechnet ist, besteht aus einem Gitter von 12 Bleiplatten, von denen jede 3½ Zoll × 1/10 Zoll (engl.) dick ist. Ein Voltameter, welches 8000 Ampère zu messen gestattet, ist in den Stromkreis eingeschaltet. Die Elektroden bestehen aus einem Bündel von 9 Kohlestäben. welche in einem gusseisernen Kopfe befestigt sind. Diese Eisenköpfe sind durch Kupferstreifen an die Leitungsdrähte angeschlossen.

Die elektrischen Oefen sind rechteckige Wannen aus feuerfesten Steinen von einem inneren Fassungsraum von 60 20 × 36 Zoll (engl.). An beiden Seiten befinden sich Röhren, durch welche die Elektroden eingeführt sind. Durch einen Schraubenmechanismus lassen sich die Elektroden auf- und niederschrauben. Durch einen solchen Ofen wurde der ganze erzeugbare Strom geleitet und als Rohmaterialien reines Magnesium, Aluminium- oder Calciumphosphat ohne jeglichen Zusatz verarbeitet, denn nur, wenn sich aus diesen der Phosphor direct abscheiden liess, war es möglich, die übliche Erzeugungsweise an Billigkeit zu übertreffen. In den Oefen, wie sie in Milton construirt wurden, war die Vertheilung der Wärme im Inneren eine äusserst ungleichmässige. An einigen Stellen war dieselbe so intensiv, dass aller Sauerstoff aus dem Rohmaterial ausgetrieben wurde und sich Legirungen von Eisen, Aluminium und Calcium mit mehr oder weniger Silicium und Phosphor bildeten. Einige derselben sind von wissenschaftlicher Bedeutung und werden später beschrieben werden.

Am 5. December 1888 nahm Parker in Wolverhampton ebenfalls ein vorläufiges Patent, Phosphor auf elektrischem Wege zu erzeugen. Readman und Parker vereinigten sich nun und gründeten eine Gesellschaft und eine Fabrik in der Nähe von Wolverhampton zwecks Durchführung ihrer Verfahren im Grossen. Die Anlage ist kurz folgende: Drei Kessel, System Babcock-Wilcox, welche in der Stunde je 2500 k Wasser verdampfen können, erzeugen eine Dampf kraft von je 160 . Die Wasserröhren sind 18 Fuss (engl.) lang und 4 Zoll (engl.) im Durchmesser. Die Gesammtheizfläche jedes Kessels ist 1619 Quadratfuss (engl.), die Rostoberfläche 30 Quadratfuss. Die Kessel werden auf 160 Pfd. = 80 k Ueberdruck gehalten. Die Maschine (eine Triple-Compoundmaschine) ist der für Torpedoboote ähnlich und wurde von der Yarrow Shipbuilding Co. erbaut. Die Maschine liefert mit Condensator 1200 ind. und ohne Condensator 250 weniger. Bei 85 k Druck läuft die Maschine 350 Touren in der Minute; dieselbe ist aber für 700 ind. mit 80 k Dampfdruck ohne Condensation und 300 Touren in der Minute umgeändert. Die Dynamomaschine, System Elwell-Parker, erzeugt Wechselstrom von 400 Einheiten = 536 ind. . Der Erregerstrom wird durch eine kleine Elwell-Parker-Maschine erzeugt, welche einen Strom von 90 Ampère und 250 Volt bei 800 Touren in der Minute liefert. 60 bis 70 Volt werden von der Wechselstrommaschine ausgenutzt, der übrige Strom dient zur elektrischen Beleuchtung mit Accumulatorenbetrieb.

Der Process wird wie folgt ausgeführt: Der Strom wird durch die mit den Rohmaterialien beschickten Oefen geleitet und die dem Ofen entweichenden Dämpfe in Kupfercondensatoren verdichtet, von denen der erste von heissem, die übrigen von kaltem Wasser umspült werden. Die Schlacke wird durch ein Ausflussrohr am Boden abgelassen und von oben frisches Rohmaterial aufgegeben. Dieser Betrieb kann Tage lang ununterbrochen geführt werden.

Die Charge kann bis zu 15 Proc. Phosphor enthalten, und das Gewicht der Schlacke beträgt etwa die Hälfte der ursprünglichen Rohmaterialien; da die Schlacke nur noch 1 Proc. Phosphor enthält, so ist daraus ersichtlich, wie vollkommen die Zersetzung bewirkt wird. Den Rohphosphor, obgleich schon ziemlich rein, raffinirt man auf die gewöhnliche Art und Weise.

An diesen im Auszuge mitgetheilten Vortrag, welcher in der Philosophical Institution zu Edinburg gehalten wurde, knüpfte sich eine Discussion, in deren Verlauf Readman noch folgende Mittheilungen machte: Thomasschlacke war das erste Rohmaterial, welches versucht wurde, jedoch erwies sich dasselbe nicht als tauglich, weil sich ein Theil des Phosphors bei der Fabrikation mit Eisen zu Phosphoreisen umsetzte, welches 23 bis 24 Proc. Phosphor enthält, und da Eisen in der Thomasschlacke genug vorhanden ist, so wurde fast aller Phosphor vom Eisen aufgenommen. Das Phosphoreisen entspricht der Formel Fe2P3 und stellt eine stahlgraue, harte und sehr spröde Masse von krystallinischem Bruch dar. Es ist leicht schmelzbar und ganz unlöslich in Salz- und Salpetersäure, in Schwefelsäure dagegen löst es sich allmählich. Die Schwierigkeit, die Temperaturdifferenzen in den Oefen anlangend, wurde dadurch überwunden, dass man die Grösse des Ofenraumes etwas verringerte.

Die Chamottesteine der Oefen wurden nicht so sehr angegriffen, da die Hitze zwischen den Polen concentrirt war. Die Kohlestäbe werden in Amerika fabricirt und kosten 8 bis 10 M. das Stück. Das Ziehen der Schlacke geschieht ähnlich wie beim Hochofen. Die Schlacke ist flüssig genug, um unter dem Druck der obenauf lastenden Charge ausgetrieben zu werden. Der leichte Fluss der Schlacke ist ein Zeichen, dass der Phosphor ausgetrieben ist. Der Verlust an Phosphor in Form von Phosphoreisen geht aus folgenden Zahlen hervor: 127 Th. Rohmaterial wurden verarbeitet; dieselben enthielten bei 13 Proc. Phosphor 16,6 Th. Phosphor, von denen 14,3 Th. verflüchtigt und 2,3 Th. als Phosphoreisen verloren wurden. Es gingen somit 86 Proc. des Phosphors in die Condensationsapparate.

B.

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