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Verfahren zur Herstellung von Gemischen von Monokalium-und monoammoniumorthophosphat
Bekanntlich kann man Gemische von Kalium- und Ammoniumphosphaten in der Weise herstellen,
daß man eine Lösung, die primäres Kaliumorthophosphat und freie Phosphorsäure enthält,
mit so viel Ammoniak behandelt, daß die überschüssige Phosphorsäure neutralisiert
wird. Bei diesen Verfahren ist es jedoch notwendig, das Kaliumorthophosphat in einem
besonderen Arbeitsgang herzustellen. Dies kann auf verschiedenem Wege geschehen,
z. B. durch Erhitzen von Kaliumchlorid mit Phosphorsäure auf höhere Temperatur unter
Austreiben von Salzsäure und nachheriger Überführung des gebildeten Pyro- oder Metaphosphats
in das Orthophosphat.
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Es wurde auch schon vorgeschlagen, primäres Kaliumphosphat bzw. Ammoniumphosphat
durch doppelte Umsetzung von Natriumphosphat mit Kaliumchlorid bzw. von Natriumphosphat
mit Ammonchlorid herzustellen. Hierbei ist es jedoch notwendig, zuerst das Natriumphosphat
auf eine der bekannten Weisen herzustellen. Dies wird durch das neue Verfahren vermieden.
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Es wurde nun gefunden, daß man in einem einzigen Arbeitsgang Gemische
von Monokalium- und Monoammoniumorthophosphaten mit nach Belieben wechselnder Zusammensetzung
-erhalten kann, wenn man starke Lösungen von Kaliumchlorid und primärem Ammoniumphosphat
auskristallisieren läßt. In der Mutterlauge erhält man hierbei Ammonchlorid. Die
Reaktion kann sowohl bei Atmosphärendruck wie bei Überdruck ausgeführt werden.
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Dieses Ergebnis ist um so überraschender, als nicht vorauszusehen
war, daß Kalium- und Ammoniumphosphatgemische sich unter den vorliegenden Umständen
durch Schwerlöslichkeit gegenüber Kaliumchlorid und Ammoniumchlorid auszeichnen
würden. Je nach den angewandten Konzentrationen und je nach der Kristallisationstemperatur
erhält man Kalium- und Ammoniumphosphatgemische bestimmter Zusammensetzung, wie
in den Beispielen ausgeführt wird. Die Umsetzung läßt sich ungefähr durch die Beziehung
KCl + NH,H2P04 = KH2P04 + NH@C1 ausdrücken, wobei der Umsatz jedoch nur teilweise
verläuft, indem das Kaliumphosphat im Gemisch mit nicht umgesetztem Ammoniumphosphat
erhalten wird.
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Weiterhin hat sich ergeben, daß es nicht notwendig ist, von heißen
starken Lösungen von Kaliumchlorid und primärem Ammoniumphosphat auszugehen, sondern
daß es genügt, die beiden Salze mit so viel, gegebenenfalls auch warmem Wasser zu
übergießen, als zum Inlösunghalten des zu erwartenden Ammonchlorids
notwendig
ist. Nach einiger Zeit, die durch Rühren bedeutend gekürzt werden kann, hat sich
die' Umsetzung vollzogen. Das ausgefallene Salz läßt sich durch Waschen mit wenig
Wasser von dem Rest des Chlors befreien. Das Waschwasser wird zweckmäßig zum Lösen
einer zweiten Menge von Kaliumchlorid und Ammoniumphosphat benutzt.
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Unter Umständen kann es erwünscht sein, das Ammoniumchlorid nicht
oder nur einen Teil zu entfernen, indem man Gemische von Kaliumchlorid und primärem
Ammoniumphosphat mit so wenig Wasser übergießt, daß das Reaktionsprodukt nach dem
Schleudern usw. gewünschte Mengen Ammoniumchlorid enthält, oder indem man das Wasser
in einem beliebigen Stadium der Umsetzung auf andere Weise entfernt, z. B. durch
Zusatz wasserbindender Mittel, durch Verweilen im luftverdünnten Raume usw.
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Das neue Verfahren gestattet auch, in ununterbrochenem Betrieb zu
arbeiten, indem man z. B. die beiden Ausgangssalze in einem Kanal mechanisch fortbewegt
und ihnen in entgegengesetzter Richtung so viel Wasser bzw. Lösung entgegenströmen
läßt, als zum vollständigen oder unvollständigen Lösen des sich bildenden Ammonchlorids
notwendig ist. Auch kann man zur Beschleunigung der Reaktion bzw. zum Erzielen eines
quantitativen Umsatzes Teile des Kanals auf höhere bzw. tiefere Temperatur bringen.
Auf der einen Seite erhält man das fertige Endprodukt, auf der anderen Seite eine
gesättigte Ammonchloridlauge. Aus letzterer kann durch Verdampfen des überflüssigen
Wassers Ammonchlorid in fester Form gewonnen werden.
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Beispiel i Man übergießt % Mol. Kaliumchlorid und % Mol. Monöammoniumorthophosphat
mit 7 o ccm Wasser von 151 C und rührt. Nach 24 Stunden ergibt die Analyse des Bodenkörpers
eine Zusammensetzung, die der Formel NH,H2P04 # 2 KH.P0, entspricht.
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Beispiel e 1/sMo1. Kaliumchlorid und 2I.,Mo1. primäres Ammoniumorthophosphat
wurden in 6o ccm Wasser von etwa ioo° C gelöst und die Lösung auf -.4° C abgekühlt.
'Es fallen 47,5 g Salz aus, dessen Zusammensetzung sich aus der Analyse als KH2P04
# NH,H2P04 ergibt. Die Ausbeute beträgt 94,6 ojo der theoretischen. Das Chlor befindet
sich als Ammonchlorid in der Mutterlauge und kann daraus gewonnen werden. Die Reaktion
erfolgt also nach der Gleichung KCl -j- 2 NH,H@P0, - KH2P04 # NHH,PÖ4 + NH,C1. Das
neue Verfahren ermöglicht überraschenderweise eine sich der Theorie nähernde Umsetzung,
und man gelangt in einem einzigen Arbeitsgang zu den Endprodukten. Je nach dem Verhältnis
der zur Umsetzung verwandten Mengen und je nach der angewandten Temperatur kommt
man, wie Beispiel r und 2 zeigen, einmal zu stickstoffarmen Kaliumphosphaten, ein
anderes Mal zu stickstoffreicheren Produkten. Es ist wahrscheinlich, daß es sich
um Mischkristalle bzw. Doppelsalze (Beispiel i und 2) vom Kalium-und Ammoniumorthophosphat
handelt. Die erhaltenen Salze sind luftbeständig, streufähig und nicht hygroskopisch.
Sie lassen sich sowohl für sich wie auch im Gemenge mit anderen Salzen als Mischdünger
verwenden.