DE3022662A1

DE3022662A1 - Verfahren zur reduktion dreiwertigen eisens in nassverfahrensphosphorsaeure

Info

Publication number: DE3022662A1
Application number: DE19803022662
Authority: DE
Inventors: Klaus Dipl.-Chem. Dr. 5030 Hürth Jödden; Klaus Dipl.-Chem. Dr. 5000 Köln Schrödter
Original assignee: Hoechst AG
Current assignee: Hoechst AG
Priority date: 1980-06-18
Filing date: 1980-06-18
Publication date: 1982-01-21

Description

Verfahren zur Reduktion dreiwertigen Eisens
in Naßverfahrensphosphorsäure Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Reduktion von Eisenlonen in Naßverfahrensphosphorsäure von der dreiwertigen in die zweiwertige Oxidationsstufe mit Hilfe eines Reduktionsmittels.
Bei Verarbeitung und Reinigung von Naßverfahrensphosphorsäure ist häufig aus verschiedenen Gründen die Einstellung eines hohen Eisen(II)-Gehaltes erforderlich. So erfolgt die Entfernung von Vanadin im Zuge einer Fällungsreinigung von Naßphosphorsäure durch Ausfällung eines Eisen(II)-Vanadyl-Phosphat-Komplexes quantitativ nur in Gegenwart eines hohen Sberschusses an Eisen(II)-Ionen. Bei der Gewinnung von Uran aus Naßphosphorsäure durch Flüssig-Flüssig-Extraktion wird bei den üblichen Verfahren Uran(VI)- durch Eisen(II)-Ionen zu Uran(IV) reduziert. Zur Erzeugung eines ausreichend hohen Eisen(II)-Pegels in Naßphosphorsäure sind verschiedene Verfahren vorgeschlagen worden.
Gemäß DE-PS 10 65 388 wird rohe Phosphorsäure entweder mit Eisen(II)sulfat versetzt oder in der Säure enthaltenes Eisen(III) durch Reduktionsmittel wie metallisches Eisen oder Zink in Eisen (II) überführt.
Nachteil dieser Verfahrensweise ist, daß durch das zu- gesetzte Eisen von 0.17 - 0,25 kg pro 100 kg F205 beträchtliche Mengen P205 gebinden werden, was zu einer erheblichen Verminderung der P205 -Ausbeute führt. Die metallischen Zusätze bewirken iberdies eine Entwicklung von Wasserstoff, dle zusät:zliche uicherheitsvorkehrungen erforderlch macht.
Weiterhin werden zur Reduktion von Fe(III)-Ionen in Naßphosphorsäure gemäß der AT-PS 151 948 Alkalisulfide oder Schwefelwasserstoff und nach der DE-PS 15 67 619 Dithionite vorgeschlagen. Diese Arbeitsweisen sind umständlich und aufwendig. Der mittel-oder unmittelbare Einsatz von H2S erfordert aufwendige Apparate wie Begasungskolonnen und Druckbehälter. Uberschüssiger Schwefelwasserstoff muß in einer Nachbehandlung entfernt werden. Außerdem ist H2S außerordentlich toxisch, so daß entsprechende Schutzvorkehrungen getroffen werden müssen. Auch das bei Verwendung von Dithioniten fretwerdenae S02 zwingt zu besonderen Reinigungs- und Sicherheitsmaßnahmen.
Darüberhinaus sind Dithionite sehr hygroskopische und leicht zersetzliche Salze, was ihre technische Anwendbarkeit stark einschränkt.
Nach der DE-PS 25 28 895 wird als Reduktionsmittel das Natriumsalz der Hydroxymethansulfinsäure eingesetzt. Zu den Nachteilen dieser Verfahrensweise gehört insbesondere die Entstehung organischer Zersetzungsprodukte aus dem Reduktionsmittel, die unter anderem bei Verarbeitung der Naßphosphorsäure zu Alkalipolyphosphaten zu Beeinträchtigungen der Produktionsqualität führen.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, in einfacher Weise das in der Naßverfahrensphosphorsäure enthaltene Eisen von der Oxidationssstufe III in die Stufe II zu überführen.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß man als Reduktionsmittel ein Suboxid des Phosphors der Zusammensetzung FOX einsetzt, wobei X = 1,0 bis 1,5, insbesondere 1,0 bis 1,2 ist.
Zu den Vorteilen des erfindungsgemäßen Verfahrens gehört, daß POx a) ein hohes Reduktionsvermögen besitzt (pro Mol POx werden bis zu zwei Mol Eisen reduziert), b) keine störenden oder die Ausbeute mindernden Substanzen der Phosphorsäure zuführt (An Oxidationsprodukten entstehen Phosphat- und Phosphitionen.
Letztere stören, zumal Ifegeil der geringen Konzentration, nicht bzw werden im Laufe der Weiterverarbeitung der Naßphosphorsäure oxidiert), c) ein an der Atmosphäre beständiger und leicht dosierbarer Feststoff ist, d) gefahrlos und belästigungsfrei zu handhaben ist.
Man dosiert das Reduktionsmittel in wässeriger Suspension oder in fester Form in die Naßphosphorsäure, und zwar insbesondere in solche mit einer P205-Konzentration von 25 bis 70 Massen%. Dabei werden vorteilhafterweise bei niedrigem Oxidationsgrad des Phosphors von PO1,0 bis PO1,2 0,5 bis 0,6 Mol und bei einem höheren Oxidationsgrad von P01,3 bis P01 5 von 0,7 bis zu 1 Mol Reduktionsmittel pro Mol zu reduzierendes Eisen eingesetzt. Die Reduktion erfolgt zweckmäßigerweise bei Temperaturen zwischen 40 und 900 C, vorzugsweise bei 70 bis 800 C.
Beispiel 1 1000 g einer technischen Naßverfahrensphosphorsäure mit 29,8 56 P205, 0,27 56 Fe(davon 0,05 56 Fe(II) und 0,22 % Fe()) werden bei 800 C unter Rühren mit 1,0 g Pos PO1,2 versetzt. Nach 20-minütiger Reaktionszeit beträgt der Fe(II)-Gehalt in der Säure 0,25 56.
Beispiel 2 Von einer Naßverfahrensphosphorsäure aus Floridaphosphat mit 46 56 P205 und 1,1 56 Fe(III) werden stündlich 1,5 kg mit 7,0 g PO bei 700 C in einem Rührreaktor umgesetzt. Nach Vervollständigung der Umsetzung in einem nachgeschalteten Reaktor läuft eine Phosphorsäure mit einem Fe(II)-Gehalt von 0,96 °,0 ab.

Claims

Verfahren zur Reduktion dreiwertigen Eisens in Naßverfahrensphosphorsäure Patentansprüche 1) Verfahren zur Reduktion von Eisenionen in Naßverfahrensphosphorsäure von der dreiwertigen in die zweiwertige Oxidationsstufe mit Hilfe eines Reduktionsmittels, dadurch gekennzerchmet, daß man als Reduktionsmittel ein Suboxid des Phosphors der Zusammensetzung FOx einsetzt, wobei x = 1,0 bis 1,5 ist.
2) Verfahren nach Anspruch 1, dadursh gekennzeichnet, daß man ein Suboxid des Phosphors der Zusammensetzung POx einsetzt, wobei x = 1,0 bis 1,2 ist.
3) Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß man das Reduktionsmittel in fester Form oder in wässeriger Suspension einsetzt.
4) Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch fflekennzeichnet, daß man das Reduktionsmittel in Naßverfahrensphosphorsäuren einsetzt, die einen P205-Gehalt von 25 - 70 Massen aufweisen.
5) Verfahren nach einen der Ansprüche 1 bis 4, dadurch ekennzeichnet, daß man bei einem Oxidat onsgrad des Phosphors von P01,0 bis P01 2 von dem Reduktionsmittel 0,5 bis 0,6 Mol pro Mol des zu reduzierenden Eisens einsetzt.
6) Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß man bei einem Oxidationsgrad des Phosphors von P01 , bis PO1,5 von dem Reduktionsmittel 0,7 bis 1 Mol pro Mol des zu reduzierenden Eisens einsetzt.
7) Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß man die Reduktion bei Temperaturen zwischen 40 und 900 C durchführt.
8) Verfahren nach Anspruch 7, dadurch geker.nzeicbmet, daß man die Reduktion bei Temperaturen von 70 bis 800 C durchführt.