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Herstellung von Phosphorsauerstoffverbindungen Bei der bekannten Verarbeitung
von Rohphosphaten auf Phosphor durch Reduktion der Phosphate mit Kohle und gegebenenfalls
in Anwesenheit von Zuschlägen, wie Kieselsäure, z. B. in direkt geheizten Schachtöfen
entweicht der Phosphor in Dampfform mit den irn wesentlichen aus Kohlenoxyd und
Stickstoff bestehenden Ofengasen. Durch Verbrennung mit oxydierenden Gasen, insbesondere
Luft, können die so erhaltenen Phosphordämpfe in Phosphorsäureanhydrid und durch
anschließende Hydration in Phosphorsäure übergeführt werden.
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Eine solche direkte Verbrennung der Phosphordämpfe durch unmittelbare
Einwirkung von Verbrennungsluft auf die Ofengase besitzt erhebliche Nachteile. Einmal
entstehen dabei Verluste durch teilweise Verbrennung des als Heizgas wertvollen,
in den Ofengasen enthaltenen Kohlenoxyds, zum anderen verringert die Anwesenheit
der entstandenen Kohlensäure sowie des in der zugeführten Verbrennungsluft enthalten
gewesenen Stickstoffs weitgehend die Konzentration des Phosphorsäureanhydrids in
den Verbrennungsgasen, wodurch die Abschei-dung der Phosphorsäureanhydri,dnebel
erschwert wird.
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Zur Gewinnung von Phosphorsauerstoffverbindungen ist man daher derart
vorgegangen, zunächst den Phosphor als solchen aus den Ofengasen abzuscheiden und
ihn dann durch Luft, Sauerstoff oder Wasser zu Phosphorsäureanhydrid zu verbrennen.
Da sich aber bei den bekannten Abscheidungsverfahren der Phosphor vornehmlich in
gelber Form abscheidet, war eine solche Gewinnung von Phosphorsäureanhydrid bisher
nachteilig und mit Schwierigkeiten verbunden. Diese bestehen vor allem darin, daß
beim Versprühen des gelben Phosphors zwecks Verbrennung die Verdampfung der Phosphorteilchen
auf Grund des niedrigen Entflarnmungspunktes und der hohen Verbrennungswärme des
Phosphors derartig schnell und explosionsartig erfolgt, daß es technisch schwierig
ist, die zu einer vollständigen Verbrennung erforderlichen Luft-bzw. Sauerstoffmengen
zuzuführen, wodurch unvollständige Verbrennungen und mangelhafte Ausbeuten bedingt
werden. Ein weiterer Nachteil bestand darin, daß die Verbrennung nur durchzuführen
war, wenn man den gelben Phosphor, der wegen seiner Entzündlichkeit an der Luft
und seiner Giftigkeit schwer zu transportieren ist, in einer von dem Phosphorhochofen
nicht allzu weit entfernten Anlage verbrennen konnte.
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Nach dem vorliegenden Verfahren ist es nun auf einfachere Weise und
ohne technische Schwierigkeiten und örtliche Bindungen möglich, Phosphorsauerstoffverbindungen
herzustellen. Dies geschieht erfindungsgemäß
dadurch, daß man den
Phosphor nicht in der gelben, sondern in der roten Form, vorzugsweise in fein zerkleinerter
bis pulveriger Form, vermittels oxydierender Gase, z. B. Luft oder an Sauerstoff
angereicherter Luft, oder auch vermittels reinen Sauerstoffs in Apparaten verbrennt,
wie sie in der Technik allgemein für die Verbrennung staubförmiger Brennstoffe,
z. B. Kohlenstaub, Verwendung finden, worauf gegebenenfalls die gebildeten Phosphoroxyde
mit Wasser zu Phosphorsäuren umgesetzt -werden können.
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Da der rote Phosphor einen höheren Entflammungspunkt besitzt und der
Gesamtprozeß darum langsamer verläuft, bietet das vorliegende Verfahren gegenüber
den bekannten den besonderen Vorteil, daß jederzeit die erforderlichen und genügenden
Luft-bzw. Sauerstoffmengen zugeführt -werden können, der Gesamtprozeß -weitgehend
geregelt werden kann und vollständige Verbrennungen und entsprechende Ausbeuten
erzielt werden können.
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Mit Vorteil läßt sich für das vorliegende Verfahren z. B. Phosphor
verwenden, der bei der Phosphatreduktion direkt aus den Ofengasen und zum größten
Teil oder in seiner gesamten Menge als roter Phosphor gewonnen werden kann, z. B.
indem man den Ofengasen vor der Kondensation gewisse Stoffe zufügt, .die geeignet
sind, den Phosphor in die rote Modifikation überzuführen, oder indem die Ofengase
zunächst überhitzt und gegebenenfalls auf Überdruck und hierauf in geeigneter Weise
zur Expansion bzw. Abkühlung gebracht werden.
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Das vorliegende Verfahren gestattet, die Umwandlung elementaren Phosphors
in Phosphorsauerstoffverbindungen auch in solchen Anlagen durchzuführen, die sich
in weiter Entfernung von der Erzeugungsstelle befinden, da der z. B. nach den oben
erwähnten Verfahren gewonnene rote Phosphor auf Grund seines hoch genug liegenden
Entflammungspunktes (über 2q.0°) ohne Transportgefahr usw. an den Weiterverarbeitungsort
befördert werden kann. Auch kommt durch seine geringe Giftigkeit gegenüber der des
gelben Phosphors die Vergiftungsgefahr in Fortfall, die bisher mit der Handhabung
gelben Phosphors oder von Gemischen gelben und roten Phosphors verbunden war.
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Für die Verbrennung des roten Phosphors haben sich von den z. B. für
Kohlenstaubfeuerungen gebräuchlichen Vorrichtungen und Apparaten an sich bekannter
Art z. B. solche als besonders geeignet erwiesen, bei denen der zu verbrennende
Stoff, in vorliegendem Falle der vorzugsweise pulverförmige, gegebenenfalls gemahlene
rote Phosphor, aus Düsen austritt, in die er z. B. vermittels geeigneter Pumpvorrichtungen
eingepreßt wird, während den Düsen gleichzeitig die für die Verbrennung notwendigen
Gase, z. B. Luft, an Sauerstoff angereicherte Luft oder auch reiner Sauerstoff,
zugeführt werden, so daß die Verbrennung unmittelbar vor den Düsen stattfindet.
Der Entflammungspunkt des roten Phosphors liegt tief genug, um seine Verbrennung
durch ein solches Ausblasen aus Düsen ohne jede Schwierigkeit durchführen zu können.
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Man kann ferner mit Vorteil z. B. auch derart arbeiten, daß man den
vorzugsweise gepulverten roten Phosphor auf eine schnell rotierende Scheibe z. B.
in deren Mittelpunkt gelangen läßt, durch die der Phosphor in einem Strom des Verbrennungsgases
so fein verteilt wird, daß die Verbrennung schnell und vollständig stattfindet.
Eine solche Verteilungsscheibe kann z. B. in einer Verbrennungskammer angeordnet
-werden, welcher das oxydierende Gas fortlaufend zugeführt wird. Da der Phosphor
hierbei durch Leitungen von großem Durchmesser der Verteilerscheibe zugeführt werden
kann, sind Verstopfungen verhindert, während solche z: B. bei Zuführung des roten
Phosphors mittels Düsen eintreten können, wenn derselbe noch geringe Mengen von
gelbem Phosphor enthält.
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In allen Fällen kann man erwünschtenfalls die Konzentration an Phosphorpentoxyd
in den Verbrennungsabgasen vorteilhaft dadurch erhöhen, daß man als oxydierendes
Gas nicht gewöhnliche, sondern mit Sauerstoff angereicherte Luft verwendet.