DE1567659A1 - Verfahren zur Herstellung von Alkalitrimetaphosphate enthaltenden Phosphatprodukten - Google Patents

Description

Monsanto Chemical Company, St. Louis 66, Missouri, V.St.A

Verfahren zur Herstellung von Alkalitrimetaphosphate enthaltenden Phosphatprodukten

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Phosphatprodukten, die Natriumtrimetaphosphat enthalten. Insbesondere betrifft die Erfindung ein verbessertes Kalzinierungsverfahren zur Herstellung vonNatriumtrimetaphosphat-Produkten, die eine minimale Menge an wasserunlöslichen Metaphosphaten aufweisen.

Für viele technische Verfahren und Anwendungszwecke, für die Natriumtrimetaphosphat verwendet werden kann, ist es wünschenswert, dass das Natriumtrimetaphosphat praktisch vollständig in Wasser löslich ist. Um die Produkte wirtschaftlich annehmbar zu machen, musste man daher eine strenge Begrenzung des Gehaltes

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der Trimetaphosphat-Produkte an unlöslichem Metaphosphat anstreben. Bisher stellte die Herstellung von Natriumtrimetaphospha t-Produkten mit sehr geringen Gehalten an unlöslichen Metaphosphaten eine sehr schwierige Aufgabe dar und verbot sich gewöhnlich aus wirtschaftlichen Gründen. Man konnte z.B. Mononatriumorthophosphate nach üblichen Verfahren solange bei Temperaturen oberhalb von etwa 450° C kalzinieren, bis sich der Gehalt des Produktes an unlöslichen Metaphosphaten auf einen tragbaren . Wert verringert hatte. Diese Verfahrensweise erforderte jedoch im allgemeinen ein längeres Erhitzen auf Temperaturen oberhalb von etwa 450° C (Orig.: "soaking"), was für die meisten Zwecke wirtschaftlich untragbar war. Das einzige andere bekannte Verfahren zur Herstellung von Natriumtrimetaphosphat-Produkten, die von unlöslichen Metaphosphaten praktisch frei waren, bestand darin, die Ausgangsmaterialien bei einer Temperatur oberhalb von etwa 625° C zu schmelzen und das Natriumtrimetaphosphat anschliessend bei etwas niedrigerer Temperatur aus der Schmelze auszukristallisieren. Der grösste Nachteil dieses Verfahrens liegt in der korrodierenden Wirkung der geschmolzenen Salze und der dadurch bedingten Notwendigkeit der Verwendung von speziellen, sehr kostspieligen korrosionsbeständigen Materialien für die Apparaturen. Infolge der wirtschaftlichen Nachteile dieser bekannten Verfahren zur Herstellung von Natriumtrimetaphosphat werden sie - von Versuchen im Laboratoriums- und halbtechnischen Maßstab abgesehen in den Vereinigten Starten nicht praktisch durchgeführt.

Bei einem Vergleich dieser beiden bekannten Verfahren zur Herstellung von Natriumtrimetaphosphat ergibt sich, dass aus wirtschaft-. "' " ■ 209817/1009

Hoher Sioht dasjenige vorzuziehen ist, bei dem die Ausgangsmaterialien bei einer Temperatur unterhalb des Schmelzpunktes des Natriumtrimetaphosphats kalziniert werden. Eine befriedigende Antwort auf die Frage, wie man nach dem KaIzinierungsverfahren ein von unlöslichen Metaphosphaten praktisch freies Natriumtrimetaphosphat in wirtschaftlich tragbarer Zeit herstellen könnte, ist Jedoch bis jetzt nicht gefunden worden. Eine mögliche Lösung des Problems, die zum Kalzinieren des Natriumtrimetaphosphats erforderliche Zeit zu verringern, besteht in der Herstellung eines Trimetaphosphat-Produktes, das eine wesentliche Menge (d.h. mindestens etwa 45-50 Gew.-^) eines Natriumtrimetaphosphat-Kaliumtrimetaphosphat-Doppelsalzes enthält. Dieses Verfahren stellt jedoch keine Lösung des Problems dar, wenn man die Verwendung verhältnismässiger grosser Mengen von kostspieligen Kaliumsalzen aus wirtschaftlichen Gründen vermeiden muss oder wenn man ein Produkt, das derart grosse Mengen des Natriumkaliumtrimetaphosphat -Doppelsalzes enthält, nicht verwenden kann.

Ein Hauptgegenstand der vorliegenden Erfindung ist daher ein KaIzinierungsverfahren, nach dem eine von unlöslichen Metaphosphaten praktisch freies Natriumtrimetaphosphat in bedeutend kürzerer Zeit als bisher hergestellt werden kann.

Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung von Natriumtrimetaphosphat, das von unlöslichen Metaphosphaten praktisch frei ist, zu bedeutend geringeren Kosten.

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Diese und weLtere Ziele werden erfindungsgemäss dadurch erreicht, dass man bei den Kalzinierungsverfahren zur Herstellung von Natrium tr ime ta phosphat zusätzlich zu den üblichen Phosphat-Ausgangsmaterialien bestimmte anorganische PoIyphosphat-"Beschleuniger" verwendet.

Zu den erfindungsgemäss verwendbaren Polyphosphat-"Beschleunigern" gehören diejenigen kristallinen, wasserlöslichen Alkalipolyphosphate, die mindestens 2 durch P-O-P-Bindungen miteinander verbundene Phosphoratome im Molekül aufweisen und die praktisch kein Konstitutionswasser enthalten. Typische Beispiele für Polyphosphat -Beschleuniger dieses Typs sind NatriumtripoIyphosphat, Natriumtr ime ta phosphat, Tetranatriumpyrophosphat, Natriumtetrametaphosphat, Kaliumtripolyphosphat, Tetrakaliumpyrophosphat, Kaliumtrimetaphosphat und deren Gemische. Nichtkristalline Substanzen, die durch Erhitzen auf Temperaturen unterhalb von etwa 450° C in Alkalitrimetaphosphat und/oder einen der oben beschriebenen kristallinen Polyphosphat-Beschleuniger verwandelt werden können, können erfindungsgemäss·ebenfalls als Beschleuniger verwendet werden. Typische Beispiele für solche nichtkristallinen Polyphosphat-Beschleuniger sind die sogenannten "glasartigen" Phosphate, die Polyphosphatketten mit mehr als 4 Phosphoratomen je Kette aufweisen, wie Natriumhexametaphosphat, Kaliumhexametaphosphat, das Grahamsche Salz (ein "glasartiges" wasserlösliches Natriummetaphosphatmit mekv 50 Phosphoratomen je Molekül), das Kurrolsche Salz ( ein Wasserlösliches, kettenförmig gebautes Kaliummetaphosphat ) und das "SQ-Phosphat" ( ein Natriumpolymetaphosphat mit einer durchschnittlichen Phosphorkettenlänge von etwa 5 ). Das

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M₂0/P₂0₅-Verhältnis ( M = Alkalikation ) liegt .bei diesen Polyphos phat-Beschleunigern im allgemeinen zwischen etwa 1 und etwa 2, vorzugsweise zwischen etwa 1 und etwa 1,75.

Der Mechanismus, nach dem die kristallinen Polyphiphat-Beschleuniger bei dem erfindungsgemässen Verfahren wirken, ist unbekannt. Es wird angenommen, dass sie auf einem ( oder vielleicht auf beiden ) von zwei Wegen wirken: entweder als Hemmittel, um die Bildung der unlöslichen Metaphosphate ( aus den Natriumorthophosphat -Ausgangsmaterialien z.B. ), die bei den meisten Kalzinierungsverfahren nahezu unabänderlich bei einer etwas niederigeren Temperatur beginnt als die Bildung des Natriumtrimetaphosphates, zu hemmen; oder durch Katalyse der Umwandlung des gebildeten unlöslichen Metaphosphates in Natriumtrimetaphosphat. Auf jeden Fall sind die bemerkenswertesten Wirkungen der Verwendung der oben beschriebenen Beschleuniger bei dem erfindungsgemässen Verfahren (l) die wesentliche Verringerung der zur Herstellung von Natriumtrimetaphosphat mit einem annehmbar geringen Gehalt an unlöslichem Metaphosphat erforderlichen Zeit und (2) die bedeutende Verringerung der Verfahrenskosten. Durch die Abkürzung der Behandlungszeit ist z.B. die zur Umwandlung einer bestimmten Menge Orthophosphat In Trimeta-* phosphat erforderliche Wärmemenge geringer. Weiterhin sind im Vergleich zu den bekannten Kalzinierungsverfahren Einsparungen bei den anfänglichen Kosten für die Verfahrensanlagen möglich, da &.B. in den meisten Fällen eine viel kleinere Kalzinierungsvorriohtung verwendet werden kann.

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Sogar die Gegenwart einer sehr geringen Menge ( z.B. von weniger als etwa 1 Gew.-% ) eines der oben beschriebenen Beschleuniger in den Beschickungen für die Kalzinierung kann die Menge an unlöslichen Metaphosphaten in dem Natriumtrimetaphosphat-Produkt, das bei irgendeinem gegebenen, verhältnismässig kurzen Kalzinierungsverfahren entsteht, verringern. Um jedoch einen bedeutenden Einfluss auf den Gehalt an unlöslichen Metaphosphaten in dem Trimetaphosphat-Produkt auszuüben, müssen mindestens etwa J5 Gew.-% ( bezogen auf das Gesamtgewicht an Phosphaten in der Beschickung) eines der Beschleuniger gut mit den Natrlumorthophosphat ( oder andere Konstitutionswasser aufweisende Phosphate ) enthaltenden Rohmaterialien vermischt werden. Oberhalb dieser Menge von etwa 5 Gew.-% werden die erfindungsgemässen Vorteile bei jedem Mengenverhältnis erzielt. Aus praktischen Gründen sollten jedoch im allgemeinen nicht mehr als etwa 95 Gew.-% der gesamten Phosphide in der Beschickung Beschleuniger sein. Für bestimmte Ausführungsformen des erfindungsgemässen Verfahrens ist es vorzuziehen, verhältnismässig geringe Mengen an Beschleunigern zu verwenden, für bestimmte andere Ausführungsformen ist es jedoch vorzuziehen, und bisweilen sogar zur Erzielung bestimmter Ergebnisse wesentlich, dieBeschleuniger in verhältnismässig grossen Mengen zu verwenden. Diese spezifischen Ausführungsformen werden weiter untern ausführlicher beschrieben.

Der Polyphpsphat-Beschleuniger kann mit dem Natriumorthophosphat-Ausgangsmaterial in praktisch jeder gewünschten Weise vermischt werden; wichtig ist lediglich, dass das Vermischen des Beschleunigers mit dem Natriumorthophosphat durchgeführt wird, ehe sich die

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Temperatur der erhaltenen Mischung bedeutend über etwa 3>5O - 400° C erhöht, hat. Z.B. kann man bei einem Verfahren, bei dem eine Lösung oder eine Aufschlämmung von Mononatriumorthophosphat in Wasser in die Kalzinierungsvorrichtung eingeführt wird, den Beschleuniger leicht mit der Lösung oder Aufschlämmung im gewünschten Mengenverhältnis nach bekannten Verfahren vermischen bzw. ihn auflösen oder dispergieren, ehe die erhöhten Temperaturen der Kalzinierungsvorrichtung erreicht sind. Oder, wenn das Monona triumor thophospha t nach einem Verfahren in Tr ime ta phosphat verwandelt wird, bei dem von einer trockenen, kristallinen Orthophospha tbeschickung ausgegangen wird, kann der Beschleuniger - vorzugsweise in trockenem, feinverteiltem Zustand - mechanisch mit den trockenen Orthophosphaten vermischt werden, ehe sie sich in Trimetaphosphate verwandelt haben.

Ein zusätzlicher Vorteil des erfindungsgemässen Verfahrens besteht darin, dass - wenn mehr als etwa 1 oder 2 Gew.-% eines der oben beschriebenen Beschleuniger in dem Rohmaterial enthalten sind die Mindesttemperatür, bei der die Umwandlung der Kons ti tu ti ons wasser enthaltenden Ausgangssubstanzen in Natriumtrimetaphosphat erreicht werden kann, bedeutend niedriger als bei den bekannten Verfahren liegt. Z.B. waren bisher Umwandlungstemperatüren von mindestens etwa 450° C erforderlich, wenn man Natriumtrimetaphosphat aus Mononatriumorthophosphat herstellen wollte. Bei Verwendung von nur 5 Gew.-% Natriumtrimetaphosphat ( in guter Vermischung mit dem Orthophfcsphat ) kann die Umwandlung jedoch bei einer Temperatur von nur etwa 350° C durchgeführt werden. Es können Umwandlungstemperaturen von nur etwa 325° C oder sogar darunter

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erreicht werden, wenn mehr als 5 Gew.-^ Beschleuniger in der Beschickung vorliegen. Trotz der Vorteile, die infolge der Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens bei solchen verhältnis mässig niedrigen Temperaturen erzielt werden können, ist es nichtsdestoweniger oftmals erwünscht oder vorzuziehen, die Umwandlungsstufe des erfindungsgemässen Verfahrens wegen der höheren Umwandlungsgeschwindigkeiten bei höheren Ka Iz inierungs-tempera türen, d.h. bei einer Temperatur zwischen etwa 450° C und etwa 620 C durchzuführen, wobei die obere Grenze knapp unterhalb des Schmelzpunktes von reinem Natriumtrimetaphosphat liegt. Ein weiterer Faktor, der in Betracht gezogen werden muss, wenn das erfindungsgemässe Verfahren bei verhältnismässig hohen Temperaturen durchgeführt wird, ist derjenige, dass es in den meisten Fällen, wenn das NagO/PgO,--Verhältnis in den Phosphaten bedeutend oberhalb 1,0 liegt, wesentlich ist, Temperaturen unterhalb von etwa 550° C anzuwenden, wenn man ein beginnendes Schmelzen eines Teils des Trimetaphosphat-Produktes und ein Zusammenkleben der Teilchen des Produktes in der KaIzinierungsvorrichtung vermeiden will.

Im allgemeinen können erfindungsgemäss Natrium trime ta phosphat-Produkte mit einem Gehalt von weniger als etwa 1 Gew.-% an unlöslichem Me ta phosphaten erhalten werden, vorausgesetzt, dass die Mischung aus den chemisch gebundenes Wasser bzw. Kons titutionswasser enthaltenden Ausgangssubstanzen und dem Beschleuniger den oben beschriebenen erhöhten Umwandlungstempera türen für eine Zeit von nur 10 Minuten ausgesetzt wird, besonders dann, wenn Umwandlungstemperaturen oberhalb von etwa 525⁰ C angewendet werden.

Werden verhältnismässig niedrige Umwandlungs tempera türen angewendet,

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wird bei sonst gleichen Bedingungen gewöhnlich eine etwas längere Umwandlungszeit benötigt, wenn man ein vergleichbares Natriumtrimetaphosphat-Produkt erhalten will. Weiterhin werden auch dann längere Umwandlungszeiten benötigt, wenn Produkte mit noch geringeren Gehalten an unlöslichen Metaphosphaten hergestellt werden sollen. Um z.B. ein Produkt mit einem Gehalt von weniger als 0,5 Gew. -% an unlöslichen Me ta phosphaten bei einer Temperatur von etwa 550° C aus einem Gemisch aus 90 Gew.-% feinverteiltem Mononatriumorthophosphat und 10 Gew. -% feinverteiltem Na tr ium tr i poly phosphat herzustellen, muss man die Mischung etwa 50 Minuten dieser Temperatur aussetzen, während nur etwa 10 Minuten bei 550° C erforderlich sind, wenn ein Produkt mit einem Gehalt von etwa 1 Gew.-% an unlöslichen Metaphosphaten gewünscht wird. Die Umwandlungszeiten ( d.h. die Zeiten, die die Mischungen aus den Ausgangsmaterialien und dem Beschleuniger Temperaturen oberhalb von etwa 550° C ausgesetzt werden ) sollten aus praktischen Gründen auf etwa 2 Stunden begrenzt werden, da die gewünschte Umwandlung nahezu immer innerhalb dieser Zeit beendetest. Die meisten Vorteile des erfindungsgemässen Verfahrens können jedoch auch bei Umwandlungszeiten von mehr als 2 Stunden erzielt werden, so dass man gegebenenfalls auch länger erhitzen kann.

Es ist.von beträchtlicher Bedeutung, dass das erfindungsgemässe Verfahren nicht nur auf die Herstellung von reinem Natriumtrimetaphosphat (d.h. einem Produkt, bei dem das Verhältnis NagO/PgO,-praktlsch gleich 1,0 ist ) angewendet werden kann, sondern mit ebenso zufriedenstellenden Ergebnissen auf die Herstellung von

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Natriumtrimetaphosphat-Produkten angewendet werden kann, die nur etwa 25 Gew. -% Na trium tr ime ta phosphat enthalten. So kann das Na^O/PpOp--Verhältnis in den erfindungsgemäss verwendeten Ausgangsstoffen etwa 0,9 bis etwa 1,4 betragen. Da für die meisten technischen Anwendungszwecke des Natriumtrimetaphosphats jedoch Produkte bevorzugt werden, die aus ziemlich reinem Natriumtrimetaphosphat bestehen, wird das erfindungsgemässe Verfahren vorzugsweise auf die Herstellung von Natriumtrimetaphosphat-Produkten angewendet, die mehr als etwa 50 Gew.~% Natriumtrimetaphosphat enthalten, d.h. auf Produkte, bei denen das NagO/PgO,--Verhältnis zwischen etwa 1,0 und etwa 1,5 liegt.

Im vorstehenden ist mehrmals von "Beschickungen für die Kalzinierungsvorrichtung" und von "Roh- bzw. Ausgangsmaterialien" für das erfindungsgemässe KaIzinierungsverfahren die Rede gewesen. Es ist ebenfalls ausgeführt worden, dass es im allgemeinen vorzuziehen ist, dass diese Beschickungen genügend Wasser enthalten, damit sie in üblichen Misch- und Pumpvorrichtungen leicht gehandhabt werden können. Gleichgültig, ob die Beschickung für die Kalzinierungsvorrichtung nun freies Wasser enthält oder nicht, es wurde gefunden, dass mindestens eines der in den Mischungen enthaltenen Phosphate etwas Kons titutionswasser ( zur Unterscheidung von Hydratwasser ) enthalten muss. Typische Beispiele für Natriumphosphate, die Konstitutionswasser enthalten, sind Mononatriumorthophosphat, Dinatriumorthophesphat, das Doppelsalz Na-,H-,(P0^)₂ und saures Natriumpyrophosphat. Da bei der erfindungsgemässen Kalzinierung Ammoniumphosphate unter Freiwerden von Ammoniak im •allgemeinen zersetzt werden, wodurch in dem erhaltenen kalzinierten

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Produkt keine Ammoniumkationen zurückbleiben, können erfindungsgemäss in den Beschickungen bisweilen Ammoriumphosphate mit Konstitutionswasser verwendet werden. Z.B. ergibt ein inniges Gemisch von 1 Mol Monoammoniumorthophcfphat und 1 Mol Dinatriuraorthophosphat, das in Gegenwart von etwa 10 Gew.-% Natriumtrimetaphosphat 2 Stunden bei etwa 500° C kalziniert wird, ein Natrium trimetaphosphat-Produkt, das praktisch identisch mit demjenigen ist, das in gleicher Weise aus 2 Mol Mononatriumorthophosphat mit der gleichen Menge Natriumtrimetaphosphat erhalten wird.

Da das erfindungsgemässe Verfahren weiterhin gewöhnlich zur Herstellung von Natriumtrlmetaphosphat-Produkten angewendet werden wird, die für viele Zwecke mit anderen Natriumphosphatsalzen konkurrenzfähig sein müssen, ist es in den meisten Fällen erforderlich, dass die Alkalikationen des Polyphos pha tan teils dieser Trimetaphosphat-Produkte zu mindestens etwa 90 Gew.-% und Vorzugs· weise zu mindestens etwa 95 Gew.-% aus Natriumkationen bestehen.

Für viele Verwendungszwecke der Natriumtrimetaphosphat-Produkte ist es erwünscht, dass in den Produkten keine anderen Substanzen ausser Phosphaten enthalten sind, Es ist daher im allgemeinen wünschenswert, dass die erfindungsgemäss eingesetzten Rohstoffe von anderen Substanzen als Phosphaten sowie von Substanzen, die sich bei den obengenannten Umwandlungstemperatüren verflüchtigen, frei sind. Bei Gegenwart in Mengen bis zu 50 Gew.-# - bezogen auf das Gewicht des fertigen Natriumtrimetaphosphat-Produktes üben die meisten anderen wasserlöslichen Substanzen ( wie Natriumsulfat, Natriumchlorid, Eisen(lll)-sulfat, Natriumborat und dgl.)

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jedoch keinen nachteiligen Einfluss auf die durch die Verwendung der Polyphosphat-Beschleuniger erzielten Vorteile aus. Lediglich bei einigen basischen Substanzen, d.h. bei denjenigen, deren 1 gew.-#ige Lösung in Wasser einen pH-Wert oberhalb von etwa 8 aufweist, kann eine gewisse Verlangsamung der Umwandlung der Natriumphosphate in Natriumtrimetaphosphat eintreten.

Obwohl erfindungsgemäss festes Natriumorthophosphat eingesetzt werden kann, werden im allgemeinen wässrige Lösungen bevorzugt, da der zur Zeit billigste Weg zur Herstellung von Na triumtrime ta phosphat darin besteht, zunächst Phosphorsäure mit einer verhältnismässigen billigen Natriumbaäe, wie Natriumcarbonat, in einem wässrigen System zu neutralisieren, um ein Natriumorthophosphat-Ausgangsmaterial herzustellen, worauf das Wasser abgedampft und der Rückstand kalziniert wird. Da jedoch aus der vorzugsweise eingesetzten wässrigen Lösung bzw. Aufschlämmung sämtliches Wasser abgedampft werden muss, ehe die Konstitutionswasser enthaltenden Natriumphosphate in die Natriumtrimetaphosphat-Produkte verwandelt werden können, werden vorzugsweise wässrige Beschickungen verwendet, die so wenig Wasser wie möglich enthalten, jedoch noch so viel, dass sie genügend fliessfähig sind, um umgepumpt oder anderweitig als Flüssigkeit gehandhabt werden zu können. Die Konzentration der Ausgangssubstanzen ( im allgemeinen Mononatriumorthophosphat, bisweilen auch Dinatriumorthophosphat und/oder saures Natriumpyrophosphat, mit oder ohne die oben beschriebenen Beschleuniger ) in der wasserhaltigen Beschickung sollte daher vorzugsweise mindestens etwa j>0 Gew.-^, am besten mindestens etwa 50 Gew.-$ - bezogen auf das Gesamtgewicht der Beschickung -

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betragen.

Zur Erzielung optimaler Ergebnisse sollten die Polyphosphat-Beschleuniger ausserdem gut in den Natriumorthophosphat-Ausgangsmaterialien verteilt sein. Werden wässrige Lösungen oder Aufschlämmungen von Or thophos pha ten verwendet, ist es im allgemeinen verhältnismässig einfach,durch Einmischen einer wirksamen Menge des Beschleunigers indie wässrige Orthophosphatmischung eine ausgezeichnete Verteilung herbeizuführen. Wenn das Wasser dann aus der erhaltenen Mischung abgedampft wird, liegt der Beschleuniger in den Natriumorthophosphat-Kristallen in äusserst guter Dispersion vor. Wird jedoch erfindungsgemäss zur Herstellung von Natriumtrime taphos pha t festes Na triumor thophos phat eingesetzt, ist es vorzuziehen, dass sowohl die Natriumorthophosphate als auch der Polyphosphat-Beschleuniger vor dem Vermischen in einem feinteiligen Zustand vorliegen, obwohl dies weniger wichtig ist, wenn der Anteil des Beschleunigers in dem Gemisch verhältnismässig hoch ist. Werden z.B. einige wenige Gew.-% festen, trockenen Natriumtr ime taphos p^h/ts als Beschleuniger für die Umwandlung von festem, trockenem Mononatriumorthophosphat zu von unlöslichen Me ta phosphaten praktisch freiem Na tr ium tr ime ta phosphat eingesetzt, können die besten Ergebnisse nur dann erreicht werden, wenn sowohl die Teilchen des Trimetaphosphata als auch diejenigen des Orthophosphats so klein sind, dass mindestens etwa 80 Gew.-% durch ein Sieb mit einer lichten Maschenweite von 0,l49 mm hindurchgehen. Liegen jedoch nur etwa 10 Teile feinteiliges Monona triumor thophos phat in guter Mischung mit 90 Teilen Natriummetaphosphat vor, so kann beim Kalzinieren auch dann eine optische Entfernung der unlöslichen Metaphosphate erreicht werden, wenn sämt-

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liehe Teilchen des Natriumtrimetaphosphat-Beschleunigers zu gross sind, um durch ein Sieb mit einer lichten Maschenweite von 0,42 mm hindurchgehen zu können.

Als allgemeine Regel gilt, dass bei sonst gleichen Bedingungen grössere Mengenanteile von Beschleunigern in den Mischungen aus den Natriumorthophosphaten und den Beschleunigern zu einem schnelleren Verschwinden der unlöslichen Metaphosphate aus dem Natriumtrimetaphosphat-Produkt führen. So ist zur Erzielung eines praktisch an unlöslichen Metaphosphaten freien Produktes bei einem Mengenanteil von mehr als etwa 50 Gew.-% an Polyphosphate Beschleuniger eine kürzere Behandlungszeit bei den hohen Umwandlungstemperaturen möglich als wenn der Beschleuniger nur in einem Anteil von 5-10 Gew.-^ vorliegt.

Zur Steigerung der Temperatur der Rohmaterialbeschickung auf über

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etwa 350 C, d.h. auf die Temperaturen, bei denen sich Natriumtrimetaphosphat bildet, kann jedes bequeme Verfahren angewendet werden. Es ist jedoch interessant, dass in Übereinstimmung mit dem

Verfahren der schwebenden Anmeldung (uns.Akte M Γ548)

gegebenenfalls noch bessere Ergebnisse erreicht werden können, wenn man die Rohmaterialien mit äusserst hoher Geschwindigkeit durch den Temperaturbereich von etwa 250 - 450° C erhitzt.

In den folgenden Beispielen bedeuten sämtliche Teile - wenn nicht anders angegeben - Gewichtsteile.

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Beispiel 1

Mit 100 Teilen feinteiligem, kristallinem Mononatriumorthophosphat werden 10 Teile feinteiliges Natriumtripolyphosphat der Form II ( bei niedriger Temperatur beständige kristalline Form ) vermischt. Bei beiden Substanzen ist die Teilchengrösse so klein, dass sämtliche Teilchen durch ein Sieb mit einer lichten Maschenweite von 0,07^ mm hindurchgehen. Die Temperatur des erhaltenen Gemisches wird innerhalb von etwa 15 Minuten auf etwa 525⁰ C gesteigert. Nach 1 Stunde bei etwa 575° C wird das Material auf Raumtemperatur abgekühlt. Es liegt ein kristallines Gemisch vor, das 10,5 Gew.~# Natriumtripolyphosphat und 89,5 Gtew.-# Natriumtrimetaphosphat und lediglich eine Spur an unlöslichem Netaphosphat enthält.

Ohne anfängliche Einverleibung von Natriumtripolyphosphat enthält das in sonst gleicher Weise behandelte Produkt mehr als 5 Gew.-% an unlöslichen Metaphosphaten.

Beispiel 2

100 Teile saures Natriumpyrophosphat und 15 Teile Natriumtriraetaphosphat werden in 40 Teilen Wasser aufgeschlämmt. Die erhaltene Aufschlämmung wird auf einem Walzentrockner aus rostfreiem Stahl, der mit Wasserdampf auf eine Temperatur von etwa l40° C beheizt wird, getrocknet, um das meiste freie Wasser aus der Aufschlämmung zu entfernen. Die erhaltenen Flocken werden dann innerhalb von etwa 10 Minuten auf eine Temperatur von 500⁰C erhitzt und

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1 Stunde bei dieser Temperatur gehalten. Das erhaltene Natriumtrimetaphosphat ist in Wasser vollständig löslich, was anzeigt, dass in dem Produkt praktisch kein unlösliches Metaphosphat enthalten ist. Durch Röntgenanalyse und Chromatographie kann gezeigt werden, dass ausser Natriumtrimetaphosphat keine anderen Bestandteile in bedeutender Menge in dem Produkt enthalten sind.

Beispiel 3

In einen üblichen Reaktionsbehälter aus rostfreiem Stahl, der mit einem wirksamen Rührer ausgestattet ist, werden 1000 Teile Wasser und 830 Teile 85 $ige H^PO₂. gepumpt. Zu der erhaltenen Lösung werden unter langsamen Rühren 845 Teile Natriumcarbonat gegeben, wobei eine 60 gew.-$ige Lösung von Mononatriumorthophosphat in V/asser erhalten wird. Diese Lösung wird dann in der Weise auf ein gerührtes Bett von 10000 Teilen festem, teilchenförmigen! Natriumtrimetaphosphat gegeben, dass die Lösung gleichmässig über die Oberflächen der festen Teilchen verteilt wird.

Die anfänglich in dem Bett vorliegenden Na tr ium tr ime ta phosphat-Teilchen sind so klein, dass praktisch sämtliche Teilchen durch ein Sieb mit einer lichten Maschenweite von,4,76 mm hindurchgehen, von einem Sieb mit einer lichten Maschenweite von 0,149 mm aber zurückgehalten werden. Nachdem die Mononatriumorthophosphatlösung auf die festen Natriumtrimetaphosphatteilchen gesprüht worden ist, wird die erhaltene Mischung in einem Drehrohr-Kalzinierungsofen innerhalb von 5 Minuten auf eine Temperatur von 500° C erhitzt und eine halbe Stunde auf etwa 500° C gehalten. Das erhaltene

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Produkt stellt praktisch reines Natriumtrimetaphosphat dar und enthält nur 0,1 Gew. -% an unlöslichem Me ta phosphat.

Beispiel k

In einen üblichen Reaktionsbehälter, wie er in Beispiel 2 verwendet wurde, werden 1000 Teile Wasser und 1395 Teile 85 #ige HUPO₂. gegeben. Dann werden zu der erhaltenen Säurelösung 720 Teile Natriumcarbonat unter Rühren langsam zugegeben, wobei eine 55 gew. -felge Lösung erhalten wird,die Mononatriumorthophosphat und Dinatriumorthophosphat in solchem Mengenverhältnis enthält, dass das NagO/PgO -Verhältnis in der Lösung 1,125 beträgt. Diese Lösung wird unter Rühren auf ein Bett aus 10000 Teilen einer festen, teilchenförmigen Mischung aus etwa 78 Gew.-^ Natriumtrimetaphosphat und etwa 22 Gew.-^ Natriumtripolyphosphat gegeben. Die Teilchen des Bettes haben eine solche Grosse, dass sie durch ein Sieb mit einer lichten Masehenweite von 0,177 mm hindurchgehen, von einem Sieb mit einer lichten Masehenweite von 0,07¹I- mm jedoch zurückgehalten werden. Das erhaltene Gemisch wird innerhalb von etwa 10 Minuten auf 525° C erhitzt und dann 1 Stunde bei einer Temperatur oberhalb von etwa 500 C gehalten, wobei ein festes, teilchenförmiges Natriumtrimetaphosphat-Prfcdukt erhalten wird, das etwa 78 Gew.-^ Natriumtrimetaphosphat und etwa 22 Gew.-^ Natriumtripolyphosphat enthält und von unlöslichen Metaphosphaten praktisch frei ist.

Wird eine Natriumorthophosphatlösung, wie sie nach der ersten tufe dieses Beispiels hergestellt worden ist, zunächst erhitzt,

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um das in ihr enthaltene Wasser abzudampfen, anschliessend in 10 Minuten auf 525° C erhitzt und 1 Stunde bei einer Temperatur oberhalb von etwa 500° C gehalten, enthält das entstehende Produkt mehr als 2,2 Gew.-^ an unlöslichen Me ta phosphaten.

Beispiel 5

Zu einem Gemisch aus 1020 Teilen Wasser und· l8j5O Teilen 75 $iger Η,ΡΟκ, das sich in einem üblichen, mit Glas ausgekleideten Reaktionsgefäss befindet, werden unter Rühren langsam insgesamt 1000 Teile Na₂CO-, gegeben, wobei eine Lösung entsteht, die 55 Gew.-ffc eines Gemisches aus Mononatrium- und Dinatriumorthophosphat mit einem Na₀0/P_o0_-Verhältnis von etwa 1,35 enthält. Das Wasser wird dann durch Trocknen auf einem mit Wasserdampf behelzben Walzentrockner aus rostfreiem Stahl entfernt. Die erhaltenen trockenen Flocken werden dann etwa 5 Minuten mit der gleichen Gewichtsmenge einer feinteiligen Beschleunigermischung vermischt, die aus Natriumtrimetaphosphat und Natriumtripolyphosphat im Gewichtsverhältnis 57 : K~$ besteht und eine solche Tellchengrösse aufweist, dass die Teilchen durch ein Sieb mit einer lichten Maschenweite von 0,149 mm hindurchgehen. Das erhaltene Gemisch aus Orthophosphat und Beschleuniger wird in einen Drehtrommel-Kalzinierungsofen gebracht, wo das Gemisch durch indirekte Beheizung mit einer Gasflamme innerhalb von etwa 10 Minuten auf 500° C erhitzt wird. Nach etwa 15 Minuten bei 500° C wird das wärmebehandelte Produkt herausgenommen und abgekühlt. Es enthält lediglich 0,5 Gew.-^ an unlöslichem Metaphosphat.

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Ein ähnliches Gemisch aus Mononatriutn- und Dinatriumorthophosphat, das in identischer Weise - jedoch ohne Zusatz der Polyphosphat -Beschleunigermischung - behandelt wird, liefert ein Natriumtrime ta phosphat -Produkt, das 22 Gew. -% unlösliche Metaphosphate enthält.

Zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens kann praktisch jede übliche Kalzinierungsvorrichtung verwendet werden. Z.B. kann eine Flüssigkeit, eine Aufschlämmung oder eine feste Masse als Ausgangsmaterial leicht mit einem Einstufen-Drehtrommelkalzinie-_i rungsofen verarbeitet werden, wenn der Beschleuniger mit den Konstitutionswasser enthaltenden Phosphaten vermischt wird, ehe sie den Kalzinierungsofen erreichen. Wird jedoch eine wässrige Beschickung verwendet, ist die Wärmeausnutzung bei einer solchen einstufigen, ansatzweisen Arbeitsweise nicht so gut wie bei einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemässen Verfahrens, die an Hand von Fig. 1 der Zeichnungen erläutert wird.

Bei dem durch Fig. 1 erläuterten RUckfUhrverfahren wird das Natriumorthoph«sphat-Ausgangsmaterial 11 ( vorzugsweise in Lösung oder Aufschlämmung in Wasser ) in einen Drehrohr-Kalzinierungs— ofen 13 eingeführt und auf ein heisses Bett, das zur Hauptsache aus dem Natriumtrimetaphosphat-Produkt 17 besteht, gegeben, was mit Hilfe mehrerer Löcher bzw. Düsen 19 an der Leitung, durch die die Beschickung eingeführt wird, geschieht. Die in dem rückgeführten Produkt enthaltene Wärme stellt zumindest die Hauptwärmequelle für die Verdampfung des Wassers aus der Beschickung dar. Wenn die wässrige Beschickung daher das heisse Feststoffbett berührt, ver-

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dampft das Wasser, wobei die Festbestandteile der Beschickung ( zur Hauptsache Natriumorthophosphate sowie bisweilen etwas PolyphosptEt ) als Überzüge über den festen Teilchen des Natriumtrimetaphosphat-Produkten zurückbleiben. Das Drehen des Kalzinierungsofens bewirkt, dass das erhaltene feste Gemisch aus den festen Bestandteilen der Beschickung und dem Trimetaphosphat-Produkt vom oberen Abschnitt 21 ( der als "Verdampfungszone" bezeichnet wird ) des Kalzinierungsofens durch den Trennring 25 in den unteren Abschnitt 25 ( der als "Umwandlungszone" bezeichnet wird) des Kalzinierungsofens" gelangt. Mit Hilfe des Brenners 28 werden ununterbrochen heisse Gase 27 in die Umwandlungszone 25 des Kalzinierungsofens geblasen, streichen im Gegenstrom zu der herabrutschenden Festso^ffmasse durch den Kalzinierungsofen und verlassen den Kalzinierungsofen am oberen Ende 31· Im unteren Abschnitt des Kalzinierungsofens erhitzen die heissen Gase die feste Masse auf eine verhältnismässig hohe Temperatur, sodass die Umwandlung der Phosphate aus der Beschickung in T rime ta phosphat bewirkt wird, und werden dadurch auf eine verhältnismässig niedrige Temperatur abgekühlt. Zwischen den Gasen und der Flüssigkeit bzw. den Feststoffteilchen im oberen Abschnitt des Kalzinierungsofens, der Verdampfungs-zone, findet daher gewöhnlich nur ein verhälinlsmässig geringer Wärmeaustausch statt.

Das heisse, feste Trimetaphosphat-Produkt 33 fliesst am unteren Ende des Kalzinierungsofens heraus und in den Trichter 35· Ein Teil des Trimetaphosphat-Produkt es wird dann durch die Öffnung 3/ abgezogen. Der Rest wird durch die Öffnung 39 und die durch den Motor 45 angetriebene Förderschnecke 4l zurückgeführt und durch

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die Öffnung 49 in die Verdampfungszone 21 des Kalzinierungsofens eingeführt. Da einer der Hauptzwecke der Rückführung solch eines verhältnismässig hohen Anteils des Trimetaphosphat-Produktes darin besteht, die in dem Produkt enthaltene Wärme auszunutzen, wird es im allgemeinen erwünscht sein, die Förderschnecke ^l zur Vermeidung von Wärmeverlusten zu isolieren.

Die Betriebsbedingungen für die AusfUhrungsform des erfindungsgemässen Verfahrens, die durch Fig. 1 erläutert wird, sinäim allgemeinen so, dass die Umwandlungszone zwischen etwa 550° C und etwa 620 C ( dem Schmelzpunkt von Natriumtrimetaphosphat ) gehalten wird. In der Verdampfungszone muss eine genügend hohe Temperatur herrschen, damit das Wasser aus der wässrigen Beschickung verdampfen kann. So sollte die Temperatur in dieser Zone im allgemeinen zwischen etwa 110° C und etwa 350° C und vorzugsweise zwischen etwa 125° C und etwa 225° C liegen. Die Temperatur in der Verdampfungszone kann jedoch beträchtlich ausserhalb dieser Werte liegen, ohne dass die erfindungsgemäss erzialbaren Vorteile wesentlich beeinträchtigt werden. Die tatsächliche Temperatur innerhalb der Verdampfungszone ist zum grossen Teil eine Funktion der Temperatur des zurückgeführten Natriumtrimetaphosphat-Produktes und des Rückführungsverhältnisses, d.h. des Verhältnisses der zurückgeführten Menge an Natriumtrimetaphosphat-Produkt zum Gesamtdurchsatz an Produkt durch den Kalzinierungsofen, das gewöhnlich in Gew.-% ausgedrückt wird. Wird bei dieser Ausführungsform des erfindungsgemässenVerfahrens von einer wässrigen Beschickung ausgegangen, kann das Rückführungsverhältnis nur etwa 50 % betragen,

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d.h. es wird jeweils 1 kg Produkt zurückgeführt und 1kg abgezogen; vorzugsweise liegt es jedoch zwischen etwa 8o % und etwa 95 $, d.h. pro kg abgezogenes Produkt werden etwa h - 19 kg Produkt zurückgeführt.

Bei der an Hand von Fig. 1 erläuterten Ausführungsform des erfindungsgemässen Verfahrens werden getrennte, hintereinander geschaltete Verdampfungs- und Umwandlungsζonen verwendet, sodass ein kontinuierlicher Betrieb erfolgen kann. Das Verfahren kann jedoch auch in einer einzigen Zone durchgeführt werden, wenn die oben beschriebenen Verdampf ungs - und Umwand lung astuf en nacheinander durchgeführt werden. Z.B. kann mit einem heissen Bett aus Natrium-

betrimetaphosphatteilchen/gonnen werden. Dann wird eine vorzugsweise wässrige Natriumorthophosphat-Beschickung auf das Bett gegeben, wobei das Wasser verdampft und auf dem Natriumtrimetaphosphat-Produkt festes Natriumorthophosphat abgelagert wird. Die Temperatur des Bettes wird dann gesteigert, umd das Orthophosphat in weiteres Natriumtrimetaphosptat-Produkt zu verwandeln. Ein Teil des erhaltenen,eine hohe Temperatur aufweisenden Produktes wird dann abgezogen, während ein genügender Teil in dem KaIzinierungsofen zurückgelassen wird, um in der ersten Stufe des nächsten Arbeitsganges wieder das Wasser aus der wässrigen Beschickung verdampfen zu können.

Eine weLtere Ausführungsform des erfindungsgemässen Verfahrens wird an Hand der Fig. 2 erläutert, wobei zwei getrennte Betten aus teilchenförmigen Feststoffen - ähnlich dem Verdampfungsbett und dem Umwandlungsbett bei den oben beschriebenen Kalzlnierungsöfen

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im aufgewirbelten Zustand bzw. FIiesszustand gehalten werden. In Fig. 2 wird in einem Umwandler 112 ein Bett 110 aus einem festen, teilchenförmigen Natriumtrimetaphosphat-Produkt durch Einführung heisser Gase durch den Einlass 114 im aufgewirbelten Zustand gehalten. Ein Teil des Natriumtrimetaphosphat-Produktes in dem Bett 110 wird ununterbrochen durch die Leitung 116 abgezogen und pneumatisch mit Hilfe durch die Leitung 120 eingeführter Luft bzw. eines ähnlichen Gases durch die Leitung 118 weitergeleitet. Die Feststoffteilchen werden in einem Behälter 122 abgelagert und fliessen von dort in ein zweites Fliessbett 124, das sich innerhalb des Umwandler-Verdampfers 126 befindet. Das Bett 124 wird durch die Gase aufgewirbelt, die den ersten Umwandler\ll2 durch die Leitung 128 verlassen, nach oben durch das Fliessbett 124 streichen und den Umwandler-Verdampfer durch die Leitung Γ30 verlassen. Die Rohmaterialien ( z.B. Mononatriumorthophosphat ) werden vorzugsweise entweder als Lösung oder als fliessfähige Aufschlämmung durch die Leitung 1^2 eingeführt und durch die durchwirbelnde Wirkung der fliessenden Teilchen des Fliessbettes innig in dem grösstenteils aus Natriumtrimetaphosphat bestehenden Bett 124 dispergiert. So werden die Natriumorthophosphat-Rohmateriallen nahezu unmittelbar nach Einführung in das Verfahren in innige Berührung mit dem als Beschleuniger dienenden Natriumtrimetaphosphat-Produkt gebracht. Die heissen Teilchen des Natriumtrlmetaphosphat-Produktes bewirken, dass das in der als Beschickung verwendeten Lösung bzw. Aufschlämmung enthaltene Wasser und gewöhnlich auch ein Teil des Konstitutionswassers der Phosphate innerhalb sehr kurzer Zeit verdampft. Dann wird das erhaltene trockene, teilchenfrmige Gemisch aus

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Natriumtrimetaphosphat und -orthophosphat durch die Leitung l40 aus dem Bett 124 abgezogen, durch die Sortierungs- und Mahlanlage 142 geleitet, um gegebenenfalls sicherzustellen, dass das Material die gewünschte Teilchengrösse aufweist, und dann durch die Leitung 144 in das erste Bett 110 geleitet. Ein Teil des Natriumtrimetaphosphat-Produkt es kann entweder in Abständen oder ununterbrochen durch die Leitung 146 aus dem Verfahren abgezogen werden,- Wenn bei einem solchen Pliessbettverfahren feste Orthophosphate als Ausgangsmaterialien verwendet werden, können sie aus dem Behälter 154 durch das Regelventil 136 und die Leitung 138 in das Bett 124 eingeführt werden, wo sie rasch in innige Mischung mit dem heissen Natriumtrimetaphosphat-Produkt gebracht werden.

Bei Anwendung der Fliessbett-Ausführungsform des erfindungsgemässen Verfahrens sind die Temperaturbedingungen ähnlich wie bei der an Hand von Fig. 1 erläuterten Ausführungsform. Z.B. wird das Umwandlungsbett, aus dem.das Natriumtrimetaphosphat-Produkt abgezogen

ο wird, auf eine Temperatur zwischen etwa 350 C und etwa 620 C und vorzugsweise auf eine Temperatur zwischen etwa 450° C und etwa 550° C gebracht, sodass sich sämtliches Natriumorthophosphat ( und /oder saures Natriumpyrophosphat ), das aus dem auf niedrigerer Temperatur befindlichen "Verdampfer-Umwandler-Bett" eingeführt wird, rasch in Natriumtrimetaphosphat verwandelt. Die höheren Temperaturen in diesem ersten Umwandlungsbett können vorzugsweise unter Verwendung eines heissen,gleichzeitig zur Aufrechterhaltung des Fliessbettzustandes dienenden Gases erzeugt werden, wie es in bequemer Weise durch Verbrennung von Natur- oder Industriegas oder Heizöl mit Luft erhalten werden kann. Die Temperatur der Verbren-

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nungsgase kann leicht geregelt werden, indem man sie mit zusätzlicher Luft vermischt, sodass die Temperatur des in das Bett eintretenden Gases unterhalb von etwa 620° C, vorzugsweise unterhalb von etwa 550° C, gehalten werden kann, um ein Schmelzen der Peststoffteilchen in der Nähe des Gaseinlasses zu vermeiden. Die Zuführung zusätzlicher Luft hat gleichzeitig den Vorteil, dass das Volumen der in das System eingeführten Gase grosser ist, sodass die Aufrechterhaltung des Pliessbettzustandes der Feststoffteilchen leichter fällt.

Die Temperatur des auf niedrigerer Temperatur befindlichen Fliessbettes sollte gewöhnlich zwischen etwa l40° C und etwa 300° C und vorzugsweise, zwischen etwa l80° C und etwa 260° C gehalten werden, insbesondere, wenn die Rohmaterialien in Form einer Lösung oder Aufschlämmung in das Bett eingeführt werden. So kann das in der Beschickung enthaltene Wasser gegebenenfalls praktisch gänzlich durch die in dem zugeführten heissen Natriumtrimetaphosphat-Produkt, das aus dem auf höherer Temperatur befindlichen Bett kommt, enthaltene Wärme verdampft werden.

Wenn das Rohmaterial bei einem solchen FIiessbettverfahren, wie es durch Fig. 2 erläutert wird, in Form einer Lösung oder Aufschlämmung eingeführt wird, besteht oftmals die Neigung, dass sich die Teilchen der zurückgeführten festen Masse vergrössern. Geschieht dies in einem sehr grossen Ausmass, lässt sich ein Teil der Masse nur sehr schwierig im Fliessbettzustand halten. Es ist daher oftmals notwendig, an irgendeiner Stufe des Verfahrens eine

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Vorrichtung zur Verringerung der Teilchengrössen zwischenzuschalten, wie eine Mahl-, Schmelz- und Sortierungsanlage. Obgleich die Teilchengrössenverringerung bei der gezeigten Fliessbett-Ausführun^form vorgenommen wird, wenn die Peststoffteilchen aus dem auf der niedrigeren Temperatur befindlichen Bett in das auf der höheren Temperatur befindliche Bett überführt werden, kann diese Zerkleinerungsstufe auch an den Produktteliehen durchgeführt werden, die aus dem auf der höheren Temperatur befindlichen Bett in das auf der niedrigeren Temperatur befindliche Bett überführt werden.

Aus dem vorstehenden ist ersichtlich, dass bei der oben beschriebenen Fliessbett-Ausführungsform des erfindungsgemässen Verfahrens Abänderungen möglich sind, ohne dass von dem grundlegenden Erfindungsgedanken abgewichen wird. Z.B. können das zurückzuführende teilchenförmige Produkt und das zum Aufwirbeln dienende Gas zusammen aus dem auf der höheren Temperatur befindlichen Bett abgezogen und durch die gleiche Leitung in das auf der niedrigeren Temperatur befindliche Bett eingeführt werden. Es können auch zwei getrennte Gasströme angewendet werden, d.h. für jedes Bett einer.

Durch geeignete Wahl der Vorrichtungseinzelheiten und der Betriebsbedingungen, z.B. der Gasgeschwindigkeiten und -temperatüren, der Art der Beschickung und der Geschwindigkeit ihrer Einführung, der Geschwindigkeit, mit der das Trimetaphssphat-Produkt abgezogen wird, der Geschwindigkeit der Rückführung der Feststoffteilchen, der Grossen und Temperaturen der Umwandlungs- und Verdampfungszone und der Isolierung zur Vermeidung Ubermässiger WärmeVerluste, kann das erfindungsgemässe Verfahren sehr einfach und wirtschaft-

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lieh ohne Zuführung von Wärme ausser der in den Gasen, die in das auf der höheren Temperatur befindliehe Bett eingeführt werden, enthaltenen durchgeführt werden. Gegebenenfalls kann jedoch entweder dem auf höherer Temperatur befindlichen oder dem auf niedrigerer Temperatur befindlichen'Bett zusätzliche Wärme zugeführt werden. Wird z.B. eine Erhöhung des Ausstossens des Verfahrens durch Erhöhung der Beschickungsgeschwindigkeit und entsprechende Erhöhung der Produktabnahmegeschwindigkeit ohne gleichzeitige Erhöhung der Rückführungsgeschwindigkeit gewünscht, wird es notwendig saLn, dem auf der niedrigeren Temperatur befindlichen Bett zusätzliche Wärme zuzuführen. Das gleiche trifft zu, wenn man auf eine Beschickung übergehen will, die einen grösseren Anteil Wasser enthält. Werden die im vorstehenden genannten Änderungen bei gleichzeitiger Zunahme der RückfUhrungsgeschwindigkeit gewünscht, wird es notwendig sein, auch dem auf höhere Temperatur befindlichen Bett zusätzliche Wärme zuzuführen.

Beispiel 6

Im folgenden werden Einzelheiten der im Zusammenhang mit Fig. 1 beschriebenen Ausführungsform des erfindungsgemässen Verfahrens beschrieben. Das bevorzugte Verfahren besteht in der Herstellung eines praktisch reinen Natriumtrimetaphosphate aus einer wässrigen Mononatriumorthophosphat-Lösung, wobei ein Teil des Natriumtrimetaphosphat-Produktes als Beschleuniger verwendet wird..

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Menge an Beschickungslösung (Liter/kg abgezogenes

Produkt) 1,225

Konzentration der Beschickungslösung (Gew.-^) 60,0

Temperatur des Natriumtrimetaphosphats aus der Umwandlungszone 500 C

Temperatur des Natriumtrimetaphosphats aus der Verdampfungszone 250^ C

RUckführungsverhältnis (kg zurückgeführtes Produkt/kg abgezogenes Produkt) 14,0

Temperatur des eintretenden Gases 800° C

Temperatur des aus der Verdampfungszone austretenden Gases 260° C

Beispiel 7

Im folgenden werden Einzelheiten der Vorrichtung und des Betriebes der im Zusammenhang mit Fig. 2 beschriebenen Fliessbett-Ausführungsform des erfindungsgemassen Verfahrens angegeben.

Durchmesser des Hochtemperaturbettes (cm) 25,4

Tiefe des Hochtemperatürbettes (cm) 50,8

Durchmesser des Niedertemperaturbettes (cm) ;5O,5

Tiefe des Niedertemperaturbettes (cm) 76,2

Lineare Geschwindigkeit des die Durchwirbelung bewirkenden Gases durch das Hochtemperaturbett (cm/Sekunde) I65

Lineare Geschwindigkeit des die Durchwirbelung bewirkenden Gases durch das Niedertemperaturbett (cm/Sekunde) 125

Heizgasgeschwindigkeit (Liter/Minute) 79,2

Geschwindigkeit der primären (Verbrennung-)Luft (Liter/Minute) 762

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-29- Ί567659

Geschwindigkeit der sekundären (Kühl-) Luft (Liter/Minute) 1715

Temperatur des Gases beim Eintritt in das Hochtemperaturbett 800° C

Temperatur des Hochtemperäturbettes 500° C

Temperatur des Niedertemperaturbettes 220° C

Na^O/PpO₁--Verhältnis in der Beschickungs-

* 2 flüssigkeit 1,0

Konzentration der Beschickungsflüssigkeit

(Gew.-^) 60

Zuführungsgeschwindigkeit der Beschickungs- ^- flüssigkeit (kg/Minute) 1,135

Rückführgeschwindigkeit der Peststoffteilchen (kg/Stunde) IO9

Produkt-Abnahmegeschwindigkeit (kg/Stunde) 3^,5 Grosse der Teilchen im Fliessbett = 90 % gehen durch ein Sieb

mit einer lichten Maschenweite von 0,84 mm hindurch,

Das bei diesem Verfahren erhaltene Natriumtrimetaphosphat-Produkt enthält lediglich eine Spur ( weniger als 0,2 Gew.-$ ) an unlöslichem Me ta phosphat.

- Patentansprüche -

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Claims (5)

1567B59 Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung eines mindestens etwa 25 Gew.-% Natriumtrimetaphosphat enthaltenden Natriumtrimetaphosphat-Produktes, welches eine Kalzinierung oberhalb 450° C eins cn Hess t, dadurch gekennzeichnet, dass ein trockenes, molekular hydratlsiertes Alkaliphosphat-Beschickungsmaterial zwischen etwa 350° C und 620° C kalziniert wird, wobei mindestens etwa 90 Gew.-% des Alkaliphosphats Natriumphosphat sind und das Verhältnis von Mg O/PgO worin M ein Alkalimetallkation ist, zwischen etwa 0,9 und 1,3 liegt, und wobei während der Kalzinierung ein vollständig molekular dehydratisiertes, im wesentlichen vollständig wasserlösliches Natriumpolyphosphat in mindestens etwa 1 Gew.-^ zugegen und in ' Kontakt mit dem Beschickungsmaterial ist.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens etwa 5 Gew.-# des Natriumpolyphosphats eingesetzt werden.

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Hwe Unterlagen (Art. 7 J Τ Abe. 2 Nr. I Satr 3 des Xndei-unBBgw. V. 4.9. V.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das wasserlösliche Na triumpoIyphosphat das etwa 1 bis 19-fache des Gewichtes an dem Beschickungsmaterial ausmacht.

H-. Verfahren nach Anspruch 3* dadurch gekennzeichnet, dass das wasserlösliche Polyphosphat im wesentlichen reines Natriutntrime ta phosphat ist.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Produkt als das wasserlösliche Natriumpolyphosphat verwendet wird.

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