CS200402B1 - Způsob výroby kondenzovaných sklo* 1 fosforečnanů alkaliokýeh kovů - Google Patents

Description

(54) Způsob výroby kondenzovaných sklo^{* 1} fosforečnanů alkaliokýeh kovů

Vynález so týká způsobu výroby kondenzovaných sklovitých fosforečnanů alkalických kovů, zejména teohnlokýeh směsí polyfosforečnanů typu Grahamsových solí, dobře rozpustných vo vodě, zahříváním odpovídajících monofosforečnanů a rychlým ochlazením rezultujíeích tavenin.

Zahříváním kyselého monofoaferečnanu sodného až nad teplotu tání na 800 až 850 ® 0 a ochlazením taveniny se získají, vždy podle podmínek ochlazování, buá hlavně směsi polyfosforečnanů / řetězy tvoříoí kondenzované fosforečnany / s průměrnými délkami řetězců mesi 10 až 60 při rychlém oohlazování nebo metafosforečnany / kbndenzované fosforečnany tvoříoí kruhy - trimetafosforečnan a tetrametafoaforečnan / při pomalém ochlazování.

Průmyslově ve velkém objemu vyráběná Grahamsova sůl je sklovitý kondenzovaný fosforeč naa sodný, který obsahuje vedle převažujíoíeh polyfosforečnanů malá množství astafesforečnanů.

Pre použití k měkčení vody a použití v pracích a čistících prostředcích je nezbytná velká sdhpnost tvorby kompexů vůči kovům alkaliokýeh zemin a těžkým kovům, kterou mají jen pely fosforečnany · Větší podíly metafosforečnanů jsou v průmyslových typech Grahamsových solí nežádouoí, neboť nemají žádnou schopnost tvořit komplexy a pro nejčastější účely použití jaou bezcenná.

Při použití kyselého monof osf orečnanů sodného NaHgPO^, ke kterému je přidán střední fosforečnan sodný HagHKty , vznikají při rychlém ochlazení taveniny směsí polyfosforečnanů s

200 402 podíly dvojfosforečnanu sodného, při pomalá· oohlazevání polyfesforečnany vo směsi s trejfeeforečnanem sedmým a motafosfsrsčmaay.

Pro výrobu kondenzovaných sklovitých fosforečnanů alkallokýoh kovů s dobrými vlastnostmi pro teohnioká použití, t. j. a dobrou sohopnestí tvořit komplexy mé tedy spůsob ochlazování taveniny sbzvláitní význam.

Jsou známy způsoby výroby kondenzovaných fosforečnanů alkalických kovů* ktoré jsou vyzní čeny tím_? žo vytvářející oo směsi / msnsfosfsrsčaany v krystalické formě nebe jako amioi selí / oo zahřívají vo vanových pooíoh nebo v rotačních trubkových pecích o taveniny oo ochlazují po Seržích na pevmýeh kovových atolech*

Kontinuální preooo ochlazování oo převáděl tak, žo tavenina oo nalila aa vodou chlazený kovový dopravní pás.

Jiné forma kontinuálního ochlazování byla prováděna tak, žo oe tavenina nechala táoi na dvou rotujících a ohlazenýoh válcích, přičemž byly aa ztuhnutí vyváloovány tenká folio.

Bylo taká popsáno oohlazevání taveniny pomooi licího stroje. Z tavípí poet byla tavením vypouštěna kontinuálně do ploohýoh pravoúhlých kovových pánví o překrývájícími oo okraji, ktorá oo vo tvaru nekonečných řetězů pohybovaly konstantní ryohlootí, přičemž oe pánve eehX« zovaly na ová dolní otraně ponořováním do tekoucí vody.

Posané způsoby oohlazevání oo používají v zásadě stejně ipři výrobě kondenzovaných okl« vitýoh fosforečnanů reakcí chloridů alkalických kovů o kyselinou fosforečnou, tavením nebo reakcí halogenidů alkallokýoh kovů nobo uhličitanů alkallokýoh kovů o kyselinou fosforečnou nobo kysličníkem fosforečným v plynná fázi v reakční věži.

áaržovité diskontinuální ochlazování tavenin kondenzovaných fosforečnanů alkallokýoh kovů ná tu nevýhodu, že produkt ztuhlý v blocích vyžaduje ké ovánu uvolnění mnoho ruční préoo. Rovnoměrná složení a kvalitu konečného produktu lze jen obtížně zajistit!· Dodržení rovnemírná tlouětky vrstvy při oohlazevání vyžaduje obzvláštní pečlivost zaměstnanců obsluhujících zařízení·

Iři kontinuálních způsobech je nutno počítat o velkým tepelným namáháním aparatůr a částečně 1 oe značnou korozí materiálu silně korozivní taveninou při>650 · C · Velmi rychlé ochlazení je jen podmínečně možná. Jestliže so skla vyskytují ve formě bloků jako při použití kovových pánví, jo nutný zvýšený mechanický náklad na lámání a mletí, čímž se mohou rezultujíoí kondenzovaná fosforečnany dodatečně znečistit kovy.

Velmi účinné ochlazení fosfsrečnanovýeh tavenin se může dosáhnout vlitím do kapalných halogenuhlovodíků, přičemž so popřípadě pro zlepšení chladíoího účinku přidává sníh kyseliny uhličité.Tento spůsob nedosáhl žádného průmyslového významu, neboť vznikaly značná náklady na chlazení a zpětné získávání rozpouštědel, / G.Brauer, Handbuch der Priparativen Anorg.Chemie, Ferdinand Enke-Verlag, Stuttgart 1954, 8.425 / ·

Kondenzované sklovitá fosforečnany vyrobená známými způsoby jsou silně hygroskopioké Q při skladování velmi snadno hrudkovat!. Při vnesení do vody vznikají sirupovitá hmoty, kt·® rá sé teprve při intensivním míohání rozpouští.

Pro zlepšení skladovatelnosti a rozpustností ve vodě, popřípadě rychlosti rozpouštění se práěkovitá kondenzovaná fosforečnany granulují za přísady pomoonýoh grmnuláčníoh látok jako hydrogenuhličitanu sodného, síranu sodného, křemičitanů sodného, monofosforečnanu «sáného, solí aminokyselin aj. Vzhledem k tomu, že granulace kondenzovaných. sklovitých fosforečnanů alkalických kovů představuje dodatečný nákladný pracovní krok pr® zlepšení aplikačních vlastnosti, zejména rozpustnosti a skladovatelnesti, objevuje se nutné dotaz pe úspoře tétooperaoe a zlepšení aplikačních vlastností kondenzovaných sklovitých fosforečnanů · / Henkel a Clo, GmbH, aěm.pat. 649.757, tř. 12 i / 1937 / .

Vynálezem se dosáhne značného zjednodušení technologie, zejména intenzifikace prooosu prudného zchlazení a vzhledem k tomu, že se výchozí produkty získají ihned jak® granuláty, odpadá mletí a granulování za účelem zlepšení rozpouštšeích a skladovacích vlastností.

Úlohou vynálezu je výroba kondenzovaných sklovitých fosforečnanů alksliokých kovů zvlášt ním uspořádáním ochlazovacího procesu s cílem vyrobit dobře rozpustné a dobře skladovatelné produkty s vysokým obsahem fosforečnanů.

Podstatě způsobu výroby kondenzovaných sklovitých fosforečnanů alkalických kovů zahřátím směsí menofosfórečnanů a ochlazením rezultujícíoh fosforečnanových tavenia podle vynálezu spočívá v tom, že se taveniny ochladí vnášením do vody nebo vodných roztoků fosforeč nanů, uhličitanů, síranů nebo křemičitanů alkalických kovů v době kratší než 15 sekund a současně se granulují.

Při výhodné formě provedení způsobu podle vynálezu se ochlazení provede během 3 sekund a granuláty se ochladí na 100 až 250 ® C ®

Podle dalšího provedení vynálezu se taveniny fosforečnanů alkalickýoh kovů vyváleují na pás nebe do tvaru tenkého paprsku, ochladí se přímým zpracováním s chladící kapalinou a současně granulují, přičemž so buá přímo vnáší do chladící kapaliny nebo so touto kapalinou postříkají.

Účinek vynálezu spočívá na zjištění, že když se tavenina fosforečnanů alkalických kovů složení Ιίβ₂0 ι P2O5 »<1,5 : 1 až 0,9 » 1 neohá vtékat do vody nebo vodných roztoků anorganických solí dojde k účinnému ochlazení a kondenzované fosforečnany alkalických kovů se získají ve formě granulátu. Tímto způsobem je možné ochladit taveniny z ->550 ® C během maximálně 15 sekund, obvykle během méně než 3 sekund na 100 až 2$0 ® C .Když se vzniklé granuláty vnášejí kontinuálně z chladící kapaliny s teplotami > 100 ⁰ 0 , získá se prakticky suchý granulát. Aby se získaly granuláty s rovnoměrnou zrnitostí, je nutné dodržet ur čité podmínky, tj. teplotu taveniny, teplotu chladící kapaliny, složeni chladíoí kapaliny.

Tavenina fosforečnanů má být velmi řídká a má se zahřívat nejméně 50 ’ D nad teplotu tání toho kterého produktu.Teplota chladíoí kapaliny se mé pohybovat mezi 20 až 80 ⁰ 0 , s výhodou okolo 45 ⁰ 0 . Obsah solí chladící kapaliny^ tj. obsah fosforečnanů, uhličitanů, síranů nebo křemičitanů alkaliských kovů se má pohybovat mezi 0 až 80 % feňot., popřípadě koncentrací nasyceného roztoku, s výhodou okolo 10 % hmot. Výhodné je použití roztoků středního monofosforečnanu sodného, neboť tím se na povroh granulí dostanou malé podíly itiohóřosforežnanů a tím se dosáhne dodatečné zlepšení skladovatelnosti.Kromě toho se upotřebené chladíoí kapalina může při dosažení určité koncentrace použít pro výrobu materiálu monofosforečnanu pro prooes tavení. Použitím uhličitanů alkalických kovů, síranů alkalických kovů nebo křemičitanů alkalických kovů v chladící kapalině je umožněno obohatit porob granulí fosforečnanu těmito solemi, čímž ee. mlže zlepšit rozpustnost.

Způsob podle vynálezu se provádí tak, že se tavenina fosforečnanů nechá vtékat z tavící peoe de nádrže s chladící kapalinou, přičemž se vzniklá granule vynáěí poaecí dopravního pásu z kovová tkaniny, ponořená do ehladíeí kapaliny maximálně po dobu 15 s a přes sušící dráhu na ktorá so tilpělá kapalina jeětě odpařuje vlastním teplem granulí ae dopravují de zásobníku·Teplota ohladící kapaliny se udržuje na předem předepsaná hodnotě nepřímým chlazením vedou*Popřípadě je pre udržení teplsty taká možná přidávat vedu ke ehladíeí kapalině. Zvláětní ferma provedení způsobu podle vynálezu spočívá v ten, že se tavenina vede na kovový kotouč rotující -v chladící kapalině nebo na válec, čímž ae dosáhne požadovaného tvare vání taveniny a tím rovnoměrného granulátu*

Dalěi faraa provedení způsobu podle vynálezu spočívá v tom, že se tavenina vyválouje mezi dvěma otáčejíoími ss kovovými váloi za mírného chlazení na plastický pás, který padá kolmo kontinuálně do ehladíeí kapaliny a tam so rozpadá na granulát, který ao vynáěí dopravním pásem* Jo taká možná ohladit plastický pás postřikováním ehladíeí kapalinou a granulovat*

Poznání, žo so kondenzovaná sklovitá fosforečnany dají získat ryohlým přímým ochlazením fosforečnanových tavenin vedou nebe vědnými roztoky solí bez podstatná hydrslýzy, musí od horníci shledat jaks překvapující* Zs stavu znalostí reakčního chování kondenzovaných fosforečnanů s vodou nebe vodnými roztoky by se dále očekávat, že by při extrémních podmínkách styku horká taveniny o vodnými roztoky došlo ke značnému rozpouětění.a hydrolýze polyfosforočnanů a tvorbě značných podílů monofosferočnanů Z Při zahřívání vodného roztoku Srahamsovy soli aa 90 · 0 so pe 60 minutáeh hydrolyzujo víoe než 50 % na nonofosforečnan/ * Tím by doělo ke značnému znehodnocení produktu. Překvapující proto bylo zjištění, že způsobem podle vynálezu byly získány produkty s obsahem monofosferočnanů od 0,05 do 1,0 , převážně pak 0,1 % * Ztráta produktů žíháním so pohybovala mezi 0,1 až 0,8 % · Obsahy moaofoaforoěnanů so pohybovaly pod 3, 0 %

Vo srovnání s mletými kondenzovanými sklovitými fosforečnany jsou granuláty vyrobené způsobem podle Vynálezu rychleji rozpustné. Tak je ryohloot rozpouštění drahanoovy osli s obsahem 68,0 % kysličníku fosforečného, vyrobená podle vynálezu vo srovnání o produktem ochlazeným obvyklým způsobem přes ehladíeí váloe a rozemletým, zlepšena aai o dvojnásobek.

Vpředu uvedená provedení se sice všechna týkají kondenzovaných fosforečnanů aodnýoh, přesto mohlo být ale prokázáno, že so logioky může postupovat stojně i při výrobě kende^zevanýoh fosforečnanů draselných a smíšených fosforečnanů drastlnesedných*

Zahříváním středního mpaofosforečnanu draselného v souladu o příkladem 6 popřípadě odpovídajících směsí chloridu draselného a kyseliny fosforečné a rychlým oohlazením taveniny so může získat dokonale ve vadě rozpustný polyfosfsrsčnan draselný* Při pomalém ohlazoní rozultujo vo vodě nerozpustný produkt* Nastavení rozpustnosti ve vodě polyfooforočnanů dra· solnýoh má význam pro výrobu fosferečnedraselných hnojiv. Způsob podle vynálezu představuje výhodnou rospouštěcí možnost-pro výrobu dokonalo ve vodě rozpustných draselnofosforečných hnojiv*

Způsob podle vynálezu bude dále vysvětlen pomocí příkladů provedení*

Příklad 1

Υ tavíoí peci vytápěné plyne» s tavící mw chlazeaeu veden, z ušlechtilí eoeli, hýla taven* směs monofosferečnanu sodného e sležení

BagO » ^ř2°5 “ l»06 ¹¹ · Kezultujíeí tavenina vytékala .s teplete* 650 ® C jaké vláhh· s 0 10 an de 60 56ního nespeku hydregonfesferečnanu sodného, udržovaného na 60 ® C , přičemž vnikající granule, které byly 0,5 až 5 «· velké, byly zachycovány asi 5 mm pod povrchem chladící kapaliny dopravním pásem z kovová tkaniny a během 2,5 sek*vynášeny z chladící kapaliny, ,

Byl získán 125 * C herky granulát s

95,1 % polyfesforačnaau 3,0 % trimetafesforočnanu 1,0 % mónofosforečnanu

0,001 % va védě nerozpustných podílů ' .

0,7 % ztrát® žíháním

Příklad 2

Analogicky podle způsobu popsaném v příkladu 1 byla chlazena tavenina fosforečnanu tím, žo se nechala vtékat do 5 %aího roztoku síranu sodného a granulována.Granulát měl teplotu 120 ® 0 , zrnitost se pohybovala mezi 0,1 až 8,0 an a obsahoval

96,3 % polyfosforečnanu 2,4 % trimetafesferečnanu 0,1 % monofosforečnanu ₍ 0,01 % vo vodě nerozpustných podílů

0,05 56 síranu sodného

0,5 % ztráta žíháním '

Příklad 3

Analogickým způsobem, který je popsán v příkladě 1 byla ochlazena tavenina fosforečnanu, tím že so nechala natékat do 1056ního roztoku křemičitaau sodaéhe a granulovat *

Byl získán granulát β teplotou 118 ® C a zraitaetí 1,0 až 6,0 Ba, který obsahoval 95,9 % polyfosforečnanu

2,9 % trimetafesferečnanu

0,2 56 monofosforečnanu

0,09 56 vo vodě nexwspestnýeh podílů

0,00 $ kyseliny křemičití /SiOg / ' ,

0,7 56 ztráta žíháním _v

Příklad 4

Tavenina fosforečnanu, popsaná v příkladě 1, byla vedena přes dva protichůdně rotujíoí vodou ohlazená váloe z ušlechtilá oceli a vyváloována na páo 5 mn silný. Plastický páe^s teplotou 450 ⁰ C klouzal kolmo do ohladíoí lázně s 10 %ním roztokem síranu sodného, ktorá byla temperována na 65 ⁰ C · Tvořící so asi 3,0 am velká granule byly zachycovány 5 mm pod povrchem ohladíoí kapaliny běžícím dopravním pásem z kovová tkaniny a během 2 sok. vyneseny z ohladíoí kapaliny·

Byl získán granulát s teplotou 110 ⁰ 0 následujícího aložoní 96,0 % polyfosforečnanu

2,8 % trimetafosforečnanu

0,3 % monofosforečnanu

0,02 % ve vodě nerozpustných podílů

0,09 % síranu sodného

0,6 % ztráta žíháním

Příklad 5

Tavenina fosforečnanů získaná podlo příkladu 1 hýla při 680 ⁹ C v sílo vlákna 6 mm vedena na rotujíoí kovový kotouč přes dopravní pás z kovová tkaniny, ktorý se pohyboval v hloubce 60 ma v 95 ⁰ 0 horká vodě a vzniklá granuláty so vynášely během 12 sok z ohladíoí kapaliny·

Byl získán 110 * C horký granulát s

96,5 % polyfosforečnanu

2,4 % trimetafosforečnanu

0,1 % monofosforečnanu ^f

0,001 % ve vodě nerozpustných podílů 0,5 % ztrátou žíháním

Zaltost se pohybovala mezi 0,5 až 2,0 mm

Příklad 6

V tavíoí pooi vytápěná plynem s pooní vanou vyzděnou ohnivzdornými cihlami byl taven kyselý monofosforečnan draselný o složení

KgO * Τ'ζθς · 1 * 1

Rezultující tavenina s teplotou 960 ⁹ C byla analogickým způsobem, jaký je popsán v př kládě 1, granulována tím, že so nechala vtékat do roztoku síranu sodného, který byl udržován při 80 ⁹ C a během 3 sok vynesen z chladící kapaliny· Vyloučená granule byly 1 až 6 mm velká a byly 250 ⁹ C teplé.Analýza poskytla

97,3 % polyfosforečnanu 0,8 % monofosforečnanu

0,5 % ve vodě nerozpustilých podílů 0,9 % ztráta žíháním

Příklad 7

Rychlost rozpouštění granulátu polyfosforečnanu sodného, vyrobeného způsobem podle vynálezu, popsaným v případě 5, byla srovnána s rychlostí rozemletého polyfosforečnaau sodného za atejných podmínek taveného, který byl ohlazen nanášením na rotujíoí a nepřímo chlazená kovové váloe·

Při stejných podmínkách rozpouštění byla rychlost rozpouštění určována metodou rozpouštěoí nálevky / podle H.Lux, Aaexganiseh-ehemisohe Exporimentierkunst, Leipzig 1970,s 227 /· 1 g granulátu polyfosforečnanu sodného se rozpouští po 7 minutách a 1 g práškovaného a obvyklými metodami vyrobeného polyfesforečnaau sodného po 13 minutách vždy ve 100 ml vody.

Analýza produktu chlazeného na kovových válcích poskytla t

79,9 % polyfosforečnaau

8,9 % trimetaf osf orečnaau

1,8 % menofosforečnanu 0,1 % ve vodě nerozpustných podílů 0,4 % ztráta žíháním

Claims (3)

1. PŘEDMĚT VYNÁLEZU

   1. Způsob výroby kondenzovaných sklovitých fosforečnanů alkalických kovů zahřátím směsí monofesforečnanů a oMazením rezultujících fosforečnaaovýoh tavenin, vyznačující se tím, že taveniny se ochladí vnášením do vody nebo vodných roztoků fosforečnanů, uhličitanů, síranů nebs křemičitanů alkalických kovů v době kratší než 15 sekund a současně se granuluji.
2. 2. Způsob podle bodu 1, vyznačujíoí se tím, že se ochlazení provede s výhodou během 3 sekund a granuláty se ochladí na 100 až 250 · C .
3. 3. Způsob podle bodu 1 a 2, vyznačující ee tím, že se taveniny fosforečnanů alkalických kovů vyváloují na pád nebo do tvaru tenkého paprsku, ochladí se přímým zpracováním s chladící kapalinou a současně granulují, přičemž ae buá přímo vnáší do chladící kapaliny nebe so touto kapalinou postřikují.