DE1260450B - Verfahren zur Herstellung von Magnesiumammoniumphosphat-Hexahydrat - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. Cl.:

COIb

Deutsche Kl.: 12 i-25/34

Nummer: 1260450

Aktenzeichen: K 58176 IV a/12 i

Anmeldetag: 19. Januar 1966

Auslegetag: 8. Februar 1968

Vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Magnesiumammoniumphosphat-Hexahydrat mit bestimmter Körnung aus Phosphorsäure, einer Magnesiumsalzlösung, einer wäßrigen Ammoniaklösung bzw. gasförmigem Ammoniak und gegebenenfalls einer Alkalilauge bei Temperaturen zwischen 10 und 60⁰C.

Es ist bekannt, daß die Eigenschaften eines Magnesiumammoniumphosphates, das man dadurch erhält, daß ein Fällungsmittel in die vorgelegte, zu fällende Lösung eingetragen wird, von den Fällungsbedingungen abhängig sind.

Ferner ist bekannt, Magnesiumammoniumphosphat-Hexahydrat durch gleichzeitiges Eintragen von Phosphorsäure, Magnesiumsalz und Ammoniaklösungen oder Ammoniakgas kontinuierlich bei Temperaturen unterhalb 60° C herzustellen.

In vielen Fällen, insbesondere aber bei der Herstellung von Magnesiumammoniumphosphat-Hexahydrat als Zahnputzkörper, ist es sehr wichtig, das Magnesiumammoniumphosphat-Hexahydrat in einer bestimmten Körnung zu erhalten, wenn sein Verwendungszweck diese Korngrößen vorschreibt. Hat man ein Verfahren, um das Magnesiumammoniumphosphat-Hexahydrat direkt aus der Fällung in der gewünschten Körnung herzustellen, so entfällt das kostspielige nachträgliche Mahlen des Fällungsproduktes. Magnesiumammoniumphosphat-Hexahydrat neigt zudem dazu, beim Mahlen anzubacken und zu verklumpen.

Überraschenderweise hat sich nun ergeben, daß man ein Magnesiumammoniumphosphat-Hexahydrat ganz bestimmter Körnung dann erhält, wenn man die Reaktionspartner bei Temperaturen zwischen 10 und 60° C gleichzeitig und unter Rühren so in ein Reaktionsgefäß einträgt, daß ein pH-Wert im Bereich von 4 bis 8, vorzugsweise 5 bis 8, aufrechterhalten werden kann. Dabei führt man zur Herstellung eines grobkörnigen Produktes die Umsetzung der Ausgangsstoffe bei höheren Werten des genannten Temperatur- und niederen Werten des genannten pH-Bereiches und zur Herstellung eines feinkörnigen Produktes die Umsetzung bei niederen Werten des genannten Temperatur- und höheren Werten des genannten pH-Bereiches durch. Dies bedeutet, daß man Magnesiumammoniumphosphat-Hexahydrat mit einer Korngröße von mehr als 5 % über 40 μ bei Temperaturen zwischen 40 und 6O⁰C und pH-Werten zwischen 5 und 7 und ein feinkörniges Produkt mit einer Korngröße von weniger als 1 °/o größer 40 μ, bei Temperaturen zwischen 10 und 30⁰C und pH-Werten zwischen 5 und 8 erhält.

Zwar ist schon bei der Dicalciumphosphatherstel-Verfahren zur Herstellung von
Magnesiumammoniumphosphat-Hexahydrat

Anmelder:

Knapsack Aktiengesellschaft,

5030 Hürth-Knapsack

Als Erfinder benannt:

Dipl.-Chem. Dr. Winfried Kern, 5030 Hürth;

Dipl.-Chem. Dr. Joseph Cremer,

5030 Hermülheim;

Dipl.-Chem. Dr. Heinz Harnisch, 5351 Lövenich

lung der Einfluß der Fällungsbedingungen auf die Körnung des Endproduktes diskutiert worden, doch liegen in diesem Falle die Verhältnisse insofern anders, als nur zwei Ionensorten miteinander reagieren, während im vorliegenden Falle drei Ionensorten eine Reaktion eingehen müssen. Es war daher nicht ohne weiteres vorauszusehen, daß auch bei der Fällung von MgNH₁PO₄-OH₂O Temperatur und pH-Wert von Bedeutung sind.

Das nachfolgende Diagramm zeigt grob schematisch die Zusammenhänge zwischen der Korngröße des MgNH₄PO₄ · 6 H₂O in Abhängigkeit von seinen Fällungsbedingungen bezüglich pH-Wert und Temperatur.

Die folgenden Beispiele dienen schließlich zur näheren Erläuterung des erfindungsgemäßen Verfahrens :

Beispiel 1

672 g wäßrige MgCl₂-Lösung (31,9 Gewichtsprozent), 257 g H₃PO₄ (85,75 Gewichtsprozent), 368 g NaOH (48,1 Gewichtsprozent) und 143 g NH₃-Lösung (27,0 Gewichtsprozent) werden in einem heiz- und kühlbaren V4A-Topf von 51 Inhalt, der bereits mit 700 ml Wasser gefüllt ist, bei 6O⁰C und unter Einhaltung eines pH-Wertes von etwa 6 innerhalb von 15 Minuten unter starkem Rühren gleichzeitig eingetragen. Das Reaktionsprodukt wird in bekannter Weise abgetrennt, gewaschen und getrocknet.

Siebanalyse 80 Gewichtsprozent >40 μ

Analysen:

P₂O₅ 29,0 Gewichtsprozent

MgO 16,8 Gewichtsprozent

NH₃ 6,4 Gewichtsprozent

Glühverlust 54,8 Gewichtsprozent

809 507/608

3 4

Beispiel 2 (85,5 Gewichtsprozent) und 8,1kg NH₃ (28,3 Ge-

wichtsprozent) werden in 401 Wasser mit einer Aus-Entsprechende Lösungen wie im Beispiel 1 werden gangstemperatur von 16°C eingetragen. pH-Wert: 5,5. bei 60⁰C unter Einhaltung eines pH-Wertes von 7 Die Temperatur steigt während des Versuches auf gleichzeitig in 700 ml Wasser eingetragen. 5 40° C an. Aufarbeitung erfolgt wie im Beispiel 3.

Siebanalyse............. 40 Gewichtsprozent >40 μ Siebanalyse 0 Gewichtsprozent >40 μ

Analysen: . Analysen:

P₂O₅ 28,9 Gewichtsprozent P₂O₅ 30,1 Gewichtsprozent

MgO 16,9 Gewichtsprozent io MgO 16,7 Gewichtsprozent

NH₃ 6,5 Gewichtsprozent NH₃ 6,6 Gewichtsprozent

Glühverlust 54,8 Gewichtsprozent Glühverlust 53,1 Gewichtsprozent

Beisoiel3 ^^{a man 6}^ Fällungstemperatur von 15°C im

15 technischen Maßstab nur mit größerem Aufwand ein-

In einem größeren Reaktor von 1201 Inhalt und halten kann, wurde versucht, dieselbe Körnung durch

mit Propellerrührer sowie Heiz- und Kühleinrichtung eine Fällung bei der etwas höheren Temperatur von

werden 22,2 kg MgCl₂-Lösung (29,0 Gewichtspro- 35° C und dafür bei höherem pH-Wert (7,5) zu er-

zent), 5,7 kg NaOH (48,1 Gewichtsprozent), 7,8 kg reichen.
H₃PO₄ (85,0 Gewichtsprozent) und 8,3 kg NH₃-Lo- 2°

sung (27,7 Gewichtsprozent) bei Vorgabe von 401 Beispiel 6
Wasser von 36°C gleichzeitig in etwa 10 Minuten

eingetragen. Die Temperatur steigt während des 21,6 kg MgCl₂ (29,7 Gewichtsprozent), 5,7 kg NaOH Versuchs auf 45°C an. Der pH-Wert wird bei 5,5 (48,0 Gewichtsprozent), 7,8 kg H₃PO₄ (85,0 Gewichtsgehalten. Nach beendeter Reaktion wurde das Pro- 25 prozent) und 8,7 kg NH₃ (26,5 Gewichtsprozent) werdukt mit einem Vafcuum-Trommelfilter abgesaugt den in 401 Wasser von 35° C unter Rührung einge- und in üblicher Weise getrocknet. tragen. pH-Wert: 7,5. Aufarbeitung erfolgt wie im

Siebanalyse 20 Gewichtsprozent >40 μ Beispiel 3.

Analysen: Siebanalyse 0,4 Gewichtsprozent >40 μ

P₂O₅ 29,3 Gewichtsprozent Analysen:

MgO 15,9 Gewichtsprozent P₂O₅ 29,6 Gewichtsprozent

NH₃ 6,6 Gewichtsprozent MgO 17,5 Gewichtsprozent

Glühverlust 54,3 Gewichtsprozent NH₃ : 6,6 Gewichtsprozent

35 Glühverlust 53,6 Gewichtsprozent

Bei hohen Temperaturen wird also grobes

MgNH₄PO₄ · 6H₂O . .

- Beispiel7

erhalten, und es ist um so gröber, je kleiner der

pH-Wert während der Fällung ist. 40 22,1 kg MgCl₂ (31,9 Gewichtsprozent), 5,7 kg NaOH Um feinkörniges MgNH₄PO₄ · 6H₂O zu erhalten, (48,0 Gewichtsprozent), 7,8 kg H₃PO₄ (86,0 Gewichtsmuß man bei tiefer Temperatur und hohen pH-Werten prozent) und 8,9 kg NH₃ (25,3 Gewichtsprozent) werarbeiten. Das erhaltene Produkt fällt um so feinteiliger den in 401 vorgelegtes Wasser bei 35° C unter Rührung aus, je höher der pH-Wert bzw. je niedriger die Fäl- eingetragen. pH-Wert: 7,5. Derselbe Versuch wird lungstemperatur ist. 45 noch viermal wiederholt, die Produkte in der oben

„ . . , . beschriebenen Weise aufgearbeitet und vereinigt.

Beispiel 4

„„ ^, _ ,„„„;-, ., . „„ TTT,^ Siebanalyse 0,6 Gewichtsprozent >40 μ

672 g MgCl₂ (31,9 Gewichtsprozent), 258 g H₃PO₄ ^{y F} ^

(85,0 Gewichtsprozent), 368 g NaOH (49,0 Gewichts- Analysen:

prozent) und 154 g NH₃ (25,0 Gewichtsprozent) wer- 5° P₂O₅ 29,0 Gewichtsprozent

den bei pH-Wert 5 bis 6 innerhalb 12 bis 15 Minuten MgO 16,6 Gewichtsprozent

in 700 ml Wasser von 0° C eingetragen. Die Tempera- NH₃ 6,7 Gewichtsprozent

tür steigt während des Versuches auf 20° C. Dieser Glühverlust 53,9 Gewichtsprozent

Versuch wurde in derselben Weise noch dreimal

wiederholt, die Endprodukte gemischt und dann 55 _{In einer weiteren} Versuchsreihe wird zur Umsetzung

analysiert. gasförmiges NH₃ verwendet. Dabei kann man über

Siebanalyse 1.. 0,1 Gewichtsprozent >40 μ die NH₃-Einleitungsgeschwindigkeit den pH-Wert des

Analysen: Fällungsgemisches regeln. MgCl₂-Lösung und Phos-

_,_ „ο η /-ι · 1.1. j. f. phorsäure werden im stöchiometrischen Verhältnis

Ρ?°Λ · · · · ²H Gewichtsprozent 60 _{igch und die Mischungslosung tropft mit} g^^

MgO 17,2 Gewichtsprozent bleibender Geschwindigkeit ein.

NH₃ 6,4 Gewichtsprozent

Glühverlust 54,9 Gewichtsprozent

Beispiel 8

B e 1 s ρ 1 e 1 5 _{5% g MgC}^ ^_{9 Gewichtsprozent) wer(}i_en mit

20,2 kg MgCl₂-Lösung (31,9 Gewichtsprozent), 228 g H₃PO₄ (86,0 Gewichtsprozent) vermischt. Die

5,6 kg NaOH (49,0 Gewichtsprozent), 7,7 kg H₃PO₄ Mischungslosung tropft gleichmäßig in 21 vorgelegtes

Claims (1)

1. 5 6

   Wasser. Über ein Rotameter wird Ammoniak zu- Patentansprüche:
   dosiert und der pH-Wert zwischen 5 und 6 gehalten. 1. Verfahren zur Herstellung von Magnesium-Menge an verbrauchtem NH₃: 1501 = 6,7MoI. ammoniumphosphat-Hexahydrat mit bestimmter Temperatur: 60⁰C. Körnung aus Phosphorsäure, einer Magnesium-Siebanalyse 97 Gewichtsprozent >40 μ ⁵ salzlösung, einer wäßrigen Ammoniaklösung bzw.

   αι. gasförmigem Ammoniak und gegebenenfalls einer

   Analysen: Alkalilauge bei Temperaturen zwischen 10 und

   P₂O₅ 28,5 Gewichtsprozent 60° C, dadurch gekennzeichnet, daß

   MgO 16,7 Gewichtsprozent man die Reaktionspartner gleichzeitig und unter

   NH₃ 6,7 Gewichtsprozent io Rühren so in ein Reaktionsgefäß einträgt, daß ein

   Glühverlust 54,8 Gewichtsprozent pH-Wert im Bereich von 4 bis 8, vorzugsweise

   von 5 bis 8, aufrechterhalten werden kann, wobei man zur Herstellung eines grobkörnigen Produktes

   Beispiel9 die Umsetzung der Ausgangsstoffe bei höheren

   15 Werten des genannten Temperatur- und niederen

   Versuchsdurchführung wie im Beispiel 8, jedoch Werten des genannten pH-Bereiches oder zur

   bei 40⁰C. Menge an verbrauchtem NH₃: 1501 = 6,7 Herstellung eines feinkörnigen Produktes die

   Mol. Umsetzung bei niederen Werten des genannten

   Siebanalyse 85 Gewichtsprozent >40 μ Temperatur- und höheren Werten des genannten

   . , 20 pH-Bereiches durchfuhrt.

   Analysen: ₂_ Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn-

   P₂O₅ 27,3 Gewichtsprozent zeichnet, daß man zur Herstellung eines grobkörni-

   MgO 16,6 Gewichtsprozent gen Magnesiumammoniumphosphat-Hexahydrates

   NH₃ 6,8 Gewichtsprozent mit einer Korngröße von mehr als 5 °/₀ über 40 μ,

   Glühverlust 54,9 Gewichtsprozent 25 die Umsetzung bei Temperaturen zwischen 40 und

   6O⁰C und pH-Werten zwischen 5 und 7 durchführt.

   Beispiel 10 3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man zur Herstellung eines feinkörni-

   Versuchsdurchführung ebenfalls wie im Beispiel 8, 30 gen Magnesiumammoniumphosphat-Hexahydrates

   jedoch bei pH-Wert 7 bis 8 und bei 25° C. Menge an mit einer Korngröße von weniger als 1% größer

   verbrauchtem NH₃:1501 = 6,7MoI. 40 μ, die Umsetzung bei Temperaturen zwischen

   Siebanalyse 5 Gewichtsprozent >40 μ *^Ο ™^d .³⁰°^{C und} PH-Werten zwischen 5 und 8

   • , durchfuhrt.

   Analysen:

   P₂O₅ 28,8 Gewichtsprozent In Betracht gezogene Druckschriften:

   MgO 16,5 Gewichtsprozent Zeitschrift für analytische Chemie, 57, 1918, S. 497

   NH₃ 6,7 Gewichtsprozent u. f.; 84,1931, S. 261 u. f.;

   Glühverlust 54,9 Gewichtsprozent Annales de Chimie, 1,1924, S. 164 u.f.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

   809 507/608 1.68 0 Bundesdruckerei Berlin