DE533859C - Verfahren zur Herstellung von Phosphaten der Alkali- und Erdalkalimetalle sowie des Magnesiums - Google Patents

Description

• Verfahren zur Herstellung von Phosphaten der Alkali- und Erdalkalimetalle sowie des Magnesiums Die vorliegende Erfindung betrifft die Herstellung von Phosphaten der Alkali- und Erdalkalimetalle sowie des Magnesiums mit einem gegenüber den Metaphosphaten erhöhten P,0,-Gehalt. Zur Herstellung der neuen Verbindungen läßt man Phosphorpentoxyd auf die entsprechenden Metaphosphate in der Glühhitze einwirken. Beispielsweise verfährt man in der Weise, daß man Phosphorpentoxyd in der hochsiedenden, amorphen bzw. glasigen Modifikation mit dem betreffenden Metaphosphat zusammenschmilzt. Man erhält dann eine glasige Masse, deren Konstitution bisher nicht aufgeklärt wurde. Wenn man z. B. i Mal. P,0, mit i Mol. Calciummetaphosphat zusammenschmilzt, entsteht beim Erstarren der Schmelze eine glasartige Masse, die überraschenderweise nicht hygroskopisch ist. Ähnliche Verbindungen entstehen durch Zusammenschmelzen des PhQsphorpentoxyds mit anderen Metaphosphaten, beispielsweise mit den Metaphosphaten des Magnesiums und -der Alkalien.
• Statt des immerhin umständlichen Zusammenschmelzens von amorphem Phosphorpentoxyd mit den Metaphosphaten kann man für die Herstellung der Phosphate auch von Phosphorpentoxyddampf ausgehen, den -man in Glühhitze auf die Metaphosphate einwirken läßt. Vorteilhaft ist es, den Phosphorpentoxyddampf durch Verbrennung elementaren Phosphors zu bilden und die entwickelte Verbrennungswärme für die Durchführung der Reaktion mit den Metaphosphaten auszunutzen. Diese Ausführungsform des Verfahrens erweist sich als besonders zweckmäßig, um die phosphorhaltigen Gase, die bei der Herstellung des Phosphors durch Reduktion von Phosphaten entstehen, unmittelbar zu verwerten. Hierzu wird der in den Phosphorofengasen enthaltene Phosphor in bekannter Weise zu P206 verbrannt und die bei dieser Verbrennung entstehende Wärme für die Durchführung der Reaktion mit dem Metaphosphat ausgenutzt. Die hier verfügbare Wärmemenge kann auch noch durch vollständige Ausnutzung des CO-Gehaltes der. Phosphorofengase für die Wärmeentwicklung erhöht werden.
• Es gelingt auf die angegebene Weise, Phosphate mit verschiedenem P206 Gehalt herzustellen. So kann beispielsweise das Verhältnis von Ca 0 : P2 06 in den durch Einwirkung von Phosphorpentoxyddampf auf Calciummetaphosphat gewonnenen Cal'ciumphosphorsäureverbindungen zwischen i : i bis- i : 2 betragen. Auf die gleiche Weise erhält man aus Alkali-Metaphosphat Phosphate, die ein noch höheres Verhältnis von P206 zu dem Metall zeigen.
• Inder amerikanischen Patentschrift i 284200 ist bereits vorgeschlagen worden, Phosphorofengase mit Luft zu verbrennen und das gebildete Phosphorpentoxyd - auf Kaliumchlorid einwirken zu lassen, das in feiner Verteilung in den heißen Gasstrom- -eingeführt wird. Dieses bekannte Verfahren, bei dem die Reaktion unter fortschreitender Kühlung verläuft, führt nur zu Kaliummetaphosphat, also zu einem Stoff, der erst das Ausgangsmaterial 3es vorliegenden Verfahrens bildet. Die heißen oxydierten Phosphorofengase wurden, wie sich aus den amerikanischen Patentschriften 1 470 968, 1 583 054 und 1662 489 ergibt, auch bereits dazu benutzt, Rohphosphate in lösliche, saure Phosphate umzuwandeln. Auch bei diesen Verfahren, die bei einer Temperatur unterhalb der Dehydratationstemperatur der sauren Phosphate durchgeführt werden, entstehen keine Erzeugnisse mit einem gegenüber den Metaphosphaten erhöhten P,0,-Gehalt. Ausführungsbeispiele i. In Magnesiummetaphosphatschmelze wird P206 haltigerDampf oder P20s haltiges Gas bei iioo bis 120o°, tunlichst in feiner Verteilung, eingeleitet. Die . Geschwindigkeit des Gasstromes ist nach seinem Gehalt an P206 und nach der Schichthöhe der Schmelze zu bemessen; da die Aufnahme rasch erfolgt, kann man erhebliche Geschwindigkeiten anwenden. Man kann auf diese Weise bei quantitativer und rascher Absorption im Endprodukt ein Molverhältnis bis zu i Mg 0 :2 P206 erreichen. Verwendet man verdünnten P,0,-Dampf, wie er beispielsweise durch Verbrennung von Phosphorofengas erhalten wird, so gelangt man noch leicht zu einem Molverhältriis von z MgO : 1,5 P206.
• Zur Herstellung eines Produktes vom Molv erhältnis i : 2 läßt man von i kg Magnesiummetaphosphat - Mg (PO.,), - o,78 kg P2 O6 Dampf absorbieren und erhält 478 kg eines Produktes mit 87,5 0f0 P206 und 12, 5% M90. Zur Herstellung eines Produktes vorn Molverhältnis i : 1,5 genügen pro i kg Magnesiummetaphosphatschmelze 0,39 kg P206-Dampf. Das Endprodukt hat 84,i0/, P,0, und 15,901o Mg0.
• Statt das P2 O,- haltige Gas in die Metaphosphatschmelze einzuleiten, kann man die Schmelze auch in einem mit Füllkörpern beschickten Schacht dem Gas entgegenriesel'n lassen.
• 2. Natriummetaphosphatschmelze wird in analoger Weise, wie in Beispiel i angegeben, bei 60o bis 80o° mit PZOs Dampf oder mit P2 0,- haltigem Gas behandelt. Die erhaltenen -Erzeugnisse sind noch phosphorsäurereicher als die entsprechenden Calciumverbindungen. Bei Anwendung von unverdünntem P206-Dampf kann man bei vollständiger und rascher Absorption des P20;, beispielsweise Phosphate erreichen, die das Molverhältnis z Na, 0 : 3 P206 noch übersteigen.
• Zur Herstellung eines Produktes vom Molverhältnis i : 3 läßt man von i kg Natriummetaphosphatschmelze 1,40 kg Phosphorpentoxyddarnpf absorbieren. Man erhält 2,¢o kg eines Erzeugnisses, das einen Na20-Gehalt von 12,7 % und einen P20,- Gehalt von 87,3 % aufweist.
• Die neuen Verbindungen eignen sich infolge ihrer Beschaffenheit besonders gut als Düngemittel. Sie besitzen einen P,0,-Gehalt, der bis über 8o °/o gesteigert werden kann, und zeigen eine für Düngezwecke befriedigende Löslichkeit. So wird beispielsweise ein im Verhältnis CaO : P206 = i : i112 zusammengesetztes Phosphat schon durch etwa zweitägige Berührung mit kaltem Wasser fast vollständig in Lösung gebracht. Ein besonderer Vorzug der Verbindungen liegt darin, daß sie im Gegensatz zu vielen Phosphaten nicht hygroskopisch sind und infolgedessen auch hervorragende Streufähigkeit besitzen. Die Löslichkeit kann übrigens ohne Beeinträchtigung der Streufähigkeit noch erheblich gesteigert werden, wenn man die hocherhitzten, zweckmäßig schmelzflüssigen Massen einer raschen Abkühlung (Abschreckung) unterwirft, wobei man vorteilhaft für die Entstehung einer großen Oberfläche sorgt. Das Abschrecken kann beispielsweise durch Auftropfen der Schmelze auf kalte Eisenplatten oder durch Einfließenfassen in kaltes Wasser erfolgen.
• Es ist bereits bekannt, daß die Löslichkeit von Alkalimetaphosphat dadurch erhöht werden kann, daß man das schmelzflüssige Material abschreckt. Aus dieser Angabe ist aber noch nicht zu entnehmen, daß die Löslichkeit der nach dem neuen Verfahren hergestellten Phosphate der Alkali- und Erdalkalimetalle mit einem gegenüber den Metaphosphaten erhöhten P,0,-Gehalt auf die gleiche Weise verbessert werden kann. Es handelt sich hier um ein von Kaliummetaphosphat durchaus verschiedenes Material, über dessen Verhalten keine Voraussage möglich war.

Claims (5)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Verfahren zur Herstellung von Phosphaten der Alkali- und Erdalkalimetalle sowie des Magnesiums mit einem gegenüber den Metaphosphaten erhöhten P,0,-Gehalt, dadurch gekennzeichnet, daß man Phosphorpentoxyd auf die entsprechenden Metaphosphate in der Glühhitze einwirken läßt.
2. 2. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß man die amorphe oder glasige Modifikation des Phosphorpentoxyds mit den Metaphosphaten zusammenschmilzt.
3. 3. Verfahren nach Anspruch r, dadurch gekennzeichnet, daß man Phosphorpentoxyd in Dampfform auf Metaphosphate in der Glühhitze einwirken läßt. q..
4. Verfahren nach Anspruch r und 3, dadurch gekennzeichnet, daß man die Bildungswärme der Verbrennung von elementarem Phosphor zu Phosphorpentoxyd für die Aufrechterhaltung der Reaktionstemperatur ausnutzt.
5. 5. Verfahren .nach Anspruch z bis q., dadurch gekennzeichnet, daß man die hocherhitzten Stoffe, zweckmäßig unter Schaffung großer Oberfläche, rasch abkühlt (abschreckt), um die Löslichkeit der hergestellten Phosphorsäureverbindungen zu erhöhen.