AT127358B - Verfahren zur Herstellung von Phosphorsäure und anderen Phosphorsäure enthaltenden Erzeugnissen. - Google Patents

Description

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  Verfahren zur Herstellung von Phosphorsäure und   anderen Phosphorsäure   enthaltenden Erzeugnissen. 
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 die Phosphorsäure den Hauptbestandteil ausmacht, vermischt und hierauf die so erhaltene Mischung in das geschlossene Gefäss   einführt.   



   Weiter hat es sich als zweckmässig erwiesen, ein Gemenge von Rohmaterial und Phosphorsäure schnell in einer oder mehreren Stufen in die erforderliche Menge Schwefelsäure einzubringen, um die Konzentration der Schwefelsäure möglichst schnell herabzusetzen. 



   Bei Anwendung eines Rohmaterials in fester Form wird dieses zweckmässig fein verteilt und in Wasser oder einer wässerigen Lösung einer oder mehrerer der an der Reaktion teilnehmenden Säuren   aufgeschlämmt.   



   Die zugesetzte Phosphorsäure kann in einem vorangegangenen Aufschluss gewonnen sein, zweckmässig mit einer Konzentration von mindestens   15%     PO : oder   auch vollständig oder annähernd die Konzentration   der in einem vorhergehendengleichartigenArbeitsgang als fertiges Produkt erhaltenen   Säure. 



   Die Durchführung der Reaktion im   Kreisprozess   unter ständiger Wiederverwendung der Phosphorsäure hat bedeutende Vorteile besonders, falls die hiezu verwendete Phosphorsäure verhältnismässig stark ist. Untersuchungen über die Korngrösse des gebildeten   Calciumsulfatniederschlages   ergaben, dass bei Aufschliessung im Autoklav durch Anwendung bestimmter, nicht allzu hoher   Schwefelsäure-   konzentrationen die zur Filtration zweckmässigste Korngrösse erhalten wird. Als Verdünnungsmittel zu diesen Konzentrationen kann ganz oder teilweise Phosphorsäure verwendet werden. Weiter hat es sich ergeben, dass das Vorhandensein einer verhältnismässig starken   Phorphorsäurelösung   schon zu Beginn der Reaktion an und für sich eine vorteilhafte Einwirkung auf die Kornbildung hat.

   Dies rührt wahrscheinlich von der verschiedenen Löslichkeit des Calciumsulfates in Phosphorsäure und in Schwefelsäure her. 



   Weiter hat es sich herausgestellt, dass die Temperatur und der Phosphorsäurezusatz beim Aufschluss in der Weise voneinander abhängig sind, dass bei Erhöhung der Konzentration der zugesetzten Phosphor- 

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   säure die Temperatur, die das Reaktionsgemenge zur Erzielung eines guten Niederschlages erreichen soll, erniedrigt werden kann. Diese Verhältnisse lassen sich durch folgende empirische Formel ausdrücken :   
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 wobei t den Minimalwert der bei der   Aufschliessung   zu erreichenden Temperatur darstellt und p die Gewichtsprozente Pain der dem Reaktionsgemenge zugeführten Phosphorsäurelösung. 



   Zweckmässig wird man aber die Temperatur mindestens   10-20'C höher   halten, als es die Formel vorschreibt, besonders bei kürzerer Reaktionszeit. 



   Wird Phosphorit mit Schwefelsäure erhitzt, so zeigt es sich, dass auch bei Anwendung eines Überschusses von Säure und bei Erhöhung der Temperatur bis auf 170-180 C eine vollständige oder beinahe vollständige Auslösung der Phosphorsäure mit Schwefelsäure höherer Konzentration nicht erreicht wird. 



  Erst bei einer Konzentration zwischen 40 und 50 Gewichtsprozent kann im allgemeinen eine Umsetzung von 98-99% erzielt werden. Wird die Konzentration der Schwefelsäure noch weiter erhöht, so geht die Umsetzung sehr schnell bis auf 90-95% zurück, später langsamer in dem Masse, wie die Konzentration steigt. Die zur Aufschliessung günstigste Konzentration, d. h. die höchste Konzentration, bei der eine verhältnismässig vollständige Umsetzung stattfindet, ist für verschiedene Rohphosphate etwas verschieden und ist natürlich auch von der Temperatur und dem   Schwefelsäureüberschuss   abhängig. Je niedriger dieser Überschuss ist, um so niedriger ist die günstigste Konzentration.

   Nun ist es aber wünschenswert, die Aufschliessung mit einem möglichst niedrigen   Schwefelsäureüberschuss     durchführen   zu können, um einerseits eine reinere Phosphorsäure zu erhalten und anderseits, weil es sich gezeigt hat, dass der   Sehwefelsäureübersehuss   den Caleiumsulfatniederschlag schleimig macht und dessen Trennung von der Lösung erschwert,   schliesslich   deswegen, um den   Sehwefelsäureverbraueh   nach Möglichkeit niedrig zu halten. Man wird somit eine ziemlich schwache Schwefelsäure verwenden und die hergestellte Phosphorsäure wird natürlich prozentual den betreffenden Molekulargewichten entsprechend schwächer. Hat man z.

   B. gefunden, dass die günstigste Konzentration der Schwefelsäure 42% ist, so kann selbst aus vollkommen trockenem Rohphosphat mit einer solchen Säure keine Phosphorsäure gewonnen werden, die mehr als ungefähr 32 Gewichtsprozente   HgPO   enthält (ungefähr   23%     P20s entsprechend).   



   Durch Wahl der Konzentration der Säuren und der Proportionen derselben, so dass das molekulare Verhältnis zwischen   H2S04   und   H20   im Reaktionsgemisch ungefähr der günstigsten Konzentration bei   Aufschliessung   mit nur Schwefelsäure entspricht, erhält man eine vollständige oder beinahe vollständige Auslösung. Auf diese Weise kann starke Phosphorsäure bei gleichzeitiger guter Umsetzung gewonnen werden. 



   Bei der praktischen Durchführung des Verfahrens hat es sich als zweckmässig erwiesen, das Phosphat mit der berechneten Menge Phosphorsäure anzurühren und in das Reaktionsgefäss, in dem sich die   Schwefelsäure befindet, einzupumpen oder einzudrücken. Das Rohphosphat reagiert nämlich mit Phosphor-   säure viel langsamer als mit Schwefelsäure, insbesondere bei gewöhnlicher Temperatur. Bei höheren Phosphorsäurekonzentrationen muss jedoch das Mischen von Phosphorsäure und Rohphosphat mit grösster Vorsicht vorgenommen werden. Am besten wird es in einem besonderen Gefäss ausgeführt, in das Phosphorsäure und Rohphosphat abwechselnd und unter Umrühren eingeführt werden. Hierauf wird das Gefäss schnell geschlossen, ehe die Schaumbildung eintritt. Das in dieser Weise erhaltene Gemenge wird dann in das Reaktionsgefäss eingeführt. 



   Der Zusatz des Phosphorsäure-Phosphatgemenges in das Reaktionsgefäss soll, wie oben angegeben, möglichst schnell geschehen, da es sich gezeigt hat, dass bei schneller Verminderung der Schwefelsäurekonzentration ein besserer Niederschlag erhalten wird. Man kann auch gleichzeitig oder abwechselnd das erwähnte Gemenge und Schwefelsäure in das Reaktionsgefäss eindrücken oder einpumpen oder in anderer, zweckmässiger Weise einführen. Auf diese Weise ist es möglich, den Aufschluss kontinuierlich durchzuführen. 



   Für die Beschaffenheit der Fällung ist der Kristallwassergehalt des Caleiumsulfatniederschlages von ausschlaggebender Bedeutung. Es ist nun gefunden worden, dass man zweckmässig die Reaktion in der Weise leitet, dass das bei der Reaktion gebildete Calciumsulfat im wesentlichen als CaS04 mit 
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 oder weniger und Anhydrit erhalten wird. Zweckmässig regelt man dabei die Zusammensetzung, Konzentration, Temperatur und den Druck des Reaktionsgemenges in der Weise, dass eine genügend niedrige Dampftension eingehalten wird, um einen Niederschlag der gewünschten Form sicher zu erhalten. Die Konzentration der Schwefelsäure im Reaktionsgemenge soll bei Beginn der Reaktion zweckmässig   0. 10 Mol H. S04   auf 1 Mol H2O überschreiten. 



   Das Verfahren nach der Erfindung ist aber nicht auf die Herstellung von Phosphorsäure beschränkt, sondern ist auch für die Herstellung von   Phosphorsäure   enthaltenden Produkten oder Produkten, bei deren Herstellung Phosphorsäure verwendet wird, besonders geeignet. Man kann also das Verfahren zusammen mit andern an und für sich bekannten Verfahren anwenden oder bei der Durchführung des Verfahrens auch andere Zusätze zugeben oder Abänderungen vornehmen, ohne am Wesen der Erfindung etwas zu ändern. 

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    Auch die nach'der Erfindung hergestellte Phosphorsäure oder phosphorsäurehaltigen Produkte eignen sich besonders für die Herstellung phosphorsäurehaltiger Erzeugnisse. Als Beispiel derartiger Abänderungen des Verfahrens und der Anwendung der unmittelbar durch dieses Verfahren oder durch ein abgeändertes Verfahren erhaltenen Produkte mag angeführt werden Doppelsuperphosphat, das unter Anwendung von nach der Erfindung erhaltener Phosphorsäure hergestellt worden ist, ferner Superphosphat, zu dem bei der Herstellung erfindungsgemäss hergestellte Phosphorsäure zugesetzt worden ist, um seinen Gehalt an löslicher Phosphorsäure zu erhöhen, weiter andere Phosphate oder Phosphorsäure enthaltende Düngemittel, besonders Ammoniumphosphat und Kaliumphosphat, oder Gemenge von zwei oder mehreren der erwähnten Doppelphosphate,

   Superphosphate oder andere Phosphate oder Düngemittel in Mischung oder zusammen mit gewöhnlichem Superphosphat. 



  PATENT-ANSPRUCHE : 1. Verfahren zur Herstellung von Phosphorsäure und anderen Phosphorsäure enthaltenden Erzeugnissen, wie Superphosphaten, Doppelsuperphosphaten und andern Phosphaten, besonders Ammoniumphosphat und Kaliumphosphat, oder Gemengen von zwei oder mehreren der erwähnten Superphosphate, Doppelsuperphosphate oder andern Phosphaten oder Phosphorsäure enthaltenden Erzeugnissen in Mischung oder zusammen mit gewöhnlichen, Superphosphat durch Aufschliessung von Phosphorsäure enthaltenden Rohstoffen mit Schwefelsäure in Gegenwart von Phosphorsäure, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufschliessung in einem geschlossenen Gefäss unter Druck ausgeführt wird und gegebenenfalls die erhaltene Phosphorsäure in an sich bekannter Weise zu Phosphorsäure enthaltenden Erzeugnissen weiterverarbeitet wird.

Claims (1)

1. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Azidität des Gemenges, falls die Phosphorsäure als dreibasische Säure gerechnet wird, dieAzidität von 40% iger Schwefelsäure übersteigt.

   3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass im Gemenge von Schwefelsäure, Phosphorsäure und phosphorsäurehaltigem Rohmaterial der Gesamtgehalt an Phosphorsäure, in POs ausgedrückt, mindestens 15% des Gemengegewichtes ausmacht.

   4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass einer oder mehrere der an der Reaktion teilnehmenden Stoffe der oder den übrigen, im geschlossenen Gefäss befindlichen Substanzen zugesetzt werden.

   5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass zwei oder mehrere der an der Reaktion teilnehmenden Substanzen für sich ganz oder teilweise gemischt werden, ehe die schliesslich Vermischung stattfindet.

   6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Mischung von zwei oder mehreren Reagenzien für sich allmählich, z. B. stufenweise, vorgenommen wird, um Schaumbildung möglichst zu vermeiden.

   7. Ausführungsform des Verfahrens nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Rohmaterial ganz oder teilweise mit Phosphorsäure oder mit einem Gemenge von Phosphorsäure und Schwefelsäure, in dem die Phosphorsäure den Hauptbestandteil ausmacht, gemischt und die so erhaltene Mischung in ein geschlossenes, den oder die übrigen an der Reaktion teilnehmenden Stoffe enthaltendes Gefäss eingeführt wird.

   8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass ein Gemenge aus Rohmaterial und Phosphorsäure schnell in einer oder mehreren Operationen in die erforderliche Menge Schwefelsäure eingeführt wird, um die Konzentration der Schwefelsäure möglichst schnell herabzusetzen.

   9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, bei dem man von einem Rohmaterial in fester Form ausgeht, das fein verteilt wird, dadurch gekennzeichnet, dass man das Rohmaterial in Wasser oder in einer wässerigen Lösung einer oder mehrerer an der Reaktion teilnehmenden Säuren aufschlämmt.

   10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die zugesetzte Phosphorsäure mindestens 15% Prog enthält.

   11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Reaktionsgemenge während der Aufschliessung mindestens eine Temperatur erreicht (gegebenenfalls Wärme zugeführt wird), die der Formel t = 120-p Grad Celsius entspricht, wobei p Gewichtsprozent Prog in der zugeführten Phosphorsäurelösung ist.

   12. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 11, bei dem ein Caleium enthaltendes Rohmaterial verwendet wird, dadurch gekennzeichnet, dass durch Wahl der Reaktionskomponenten, der Konzentration, der Temperatur und des Druckes während der Umsetzung eine so niedrige Dampfspannung eingehalten wird, dass das bei der Reaktion sich bildende Calciumsulfat im wesentlichen also CaS04 mit % H20 oder weniger oder als Anhydrit oder als Gemisch von CaS04 mit % H20 oder weniger und Anhydrit anfällt.

   13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das molekulare Verhältnis zwischen H2SO4 und H20 im Reaktionsgemisch zu Beginn der Reaktion 0-10 Mol. H2S04 auf 1 Mol. H20 überschreitet.