DE559073C - Verfahren zur Beseitigung von unloeslichen Verunreinigungen bei der Aufloesung von Rohphosphat in Salpetersaeure - Google Patents

Verfahren zur Beseitigung von unloeslichen Verunreinigungen bei der Aufloesung von Rohphosphat in Salpetersaeure

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DE559073C
DE559073C DE1930559073D DE559073DD DE559073C DE 559073 C DE559073 C DE 559073C DE 1930559073 D DE1930559073 D DE 1930559073D DE 559073D D DE559073D D DE 559073DD DE 559073 C DE559073 C DE 559073C
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C05FERTILISERS; MANUFACTURE THEREOF
    • C05BPHOSPHATIC FERTILISERS
    • C05B11/00Fertilisers produced by wet-treating or leaching raw materials either with acids in such amounts and concentrations as to yield solutions followed by neutralisation, or with alkaline lyes
    • C05B11/04Fertilisers produced by wet-treating or leaching raw materials either with acids in such amounts and concentrations as to yield solutions followed by neutralisation, or with alkaline lyes using mineral acid
    • C05B11/06Fertilisers produced by wet-treating or leaching raw materials either with acids in such amounts and concentrations as to yield solutions followed by neutralisation, or with alkaline lyes using mineral acid using nitric acid (nitrophosphates)

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Description

  • Verfahren zur Beseitigung von unlöslichen Verunreinigungen bei der Auflösung von Rohphosphat in Salpetersäure Es ist bereits ein Verfahren zur Behandlung von Rohphosphaten mit Salpetersäure vorgeschlagen worden, nach welchem das Rohphosphat mittels 45 bis 65 0,1"i,-er Salpetersäure in eine Lösung von freier Phosphorsäure und Calciumnitrat übergeführt wird. Aus dieser Lösung wird ein Teil des Calciumnitrates auskristallisiert, und die Kristalle werden dann von der Mutterlauge getrennt.
  • Wenn das Rohphosphat erhebliche Mengen von in Salpetersäure unlöslichen Verunreinigungen enthält, wird es notwendig, diese ungelösten Rückstände aus der Lösung zu entfernen. Diese Trennung bietet indessen bedeutende Schwierigkeiten. Die Flüssigkeit eignet sich nicht zum Filtrieren, und eine Trennung durch Absitzenlassen und Dekantieren, z. B. in ununterbrochen arbeitender Dorr-Apparatur wie für andere Verfahren benutzt, ist ebenfalls nicht sehr geeignet, wie durch verschiedene Versuche festgestellt wurde.
  • Beispiel Rohphosphat mit einem Gehalt von 35 °/o P.05 wurde in 55 °,ioiger Salpetersäure gelöst, wobei ein Säureüberschuß von ioo/o zur Verwendung kam. Die erhaltene Lösung wurde in einen weiten Zylinder gegossen und zum Absitzen hingestellt. Die Temperatur wurde bei etwa 4o° C gehalten. Nach ; 2 Stunden hatten sich die Verunreinigungen noch nicht so zweit abgesetzt, daß die oberste Schicht der Flüssigkeit klar ge`vorden war. Dieses langsame Absitzen hat seinen Grund darin, daß die unlöslichen Verunreinigungen des Rohphosphates in äußerst feiner Verteilung vorhanden sind, und daß gleichzeitig die Flüssigkeit ziemlich viskos ist, wodurch die Geschwindigkeit des Absitzens außerordentlich niedrig wird. Auch wird selbst die geringste Störung der Flüssigkeit den Bodensatz aufwirbeln können. Weiter ist es auch ein großer Nachteil, daß es nicht möglich ist, bei gewöhnlicher Temperatur von etwa 15 bis :25'C zu arbeiten, sondern daß eine höhere Temperatur von etwa 5o° nötig ist, um die Viskosität so weit zu vermindern, daß ein Absitzen überhaupt mit nennenswerter Geschwindigkeit erfolgt. Bei einer derartig erhöhten Temperatur wird das Apparatur- und Filtermaterial durch die sehr saure Lösung stark korrodiert bzw. abgenutzt.
  • Etwa anwesende Fluorverbindungen können die Korrosion bei der erhöhten Temperatur noch besonders verstärken.
  • Das vorliegende Verfahren betrifft eine Kombination von Maßnahmen, durch die es möglich wird, sich von den genannten unzuträglichen Eigenschaften der Lösung von Rohphosphaten in Salpetersäure unabhängig zu machen und gleichwohl eine weitgehende bzw. vollständige Beseitigung der unlöslichen Verunreinigungen des Rohphosphats zu erreichen.
  • Gemäß dem vorliegenden Verfahren wird aus der Lösung von Rohphosphat in Salpetersäure zunächst ohne Filtrieren Calciumnitrat durch Abkühlung auskristallisiert. Dann werden die Kristalle nebst gröberen Verunreinigungen mittels eines grobmaschigen Filtertuches oder eines Drahtnetzes von der die fein verteilten Verunreinigungen enthal= tenden Mutterlauge getrennt, und schließlich werden die bei den Kristallen bzw. in der Mutterlauge verbliebenen Verunreinigungen dadurch entfernt, daß die Calciumnitratkristalle durch Erhitzen im Kristallwasser geschmolzen und die erhaltene Lösung filtriert wird, während andererseits die Mutterlauge durch Filtrieren bzw. durch Absitzenlassen und Dekantieren von den begleitenden Verunreinigungen befreit wird.
  • Bei der Ausführung des neuen Verfahrens wird also die Lösung des Rohphosphats in Salpetersäure unmittelbar ohne vorhergehende Entfernung der Verunreinigungen abgekühlt. Zweckmäßig wird die Kühlung und Kristallisation im Gegenstrom zu geeigneten zirkulierenden Kühlflüssigkeiten bewirkt. Am besten wird die Kristallisation in ununterbrochen arbeitenden Vorrichtungen unter Rühren ausgeführt, wodurch die Bildung möglichst großer Kristalle begünstigt wird. Es stellte sich heraus, daß die Gegenwart der unlöslichen Verunreinigungen der Bildung großer, wohl ausgebildeter Kristalle nicht hinderlich ist. Diese Calciumnitratkristalle werden sodann auf einem grobmaschigen Filtertuch bzw. einem Drahtnetz abfiltriert oder durch Abschleudern von der phosphorsäurehaltigen Mutterlauge getrennt. Die gröberen Verunreinigungen bleiben dabei bei den Kristallen, während die feineren Verunreinigungen die Mutterlauge begleiten.
  • Gerade die grobkristallinische Form des Calciumnitrats ist für die glatte Trennung wesentlich, weil dadurch ein rascher Durchfluß der Mutterlauge mit den begleitenden feinverteilten Verunreinigungen möglich wird, ohne daß das Filter sich verstopft. nachdem die Flüssigkeit auf diese Weise von der Hauptmenge des ursprünglich anwesenden Calciumnitrats befreit worden ist, ist das Filtrat viel weniger viskos. Dieses hat zur Folge, daß die im Filtrat noch vorhandenen unlöslichen Verunreinigungen sich viel leichter absetzen und weit glatter abfiltriert werden. können. Das folgende Beispiel zeigt dies: 23o ccm einer Lösung von Rohphosphat in 5o °"iger Salpetersäure mit io °!o Säureüberschuß gehen durch das Filter mit einer Geschwindigkeit, die 1,5 Stunden Durchflußzeit entspricht, wenn ein Büchnerscher Filtriertrichter von io cm Durchmesser mit gewöhnlichem Filtrierpapier benutzt wurde, bei einer Temperatur der Flüssigkeit von q.0° C. Zum Schluß hörte das Filtrieren beinahe auf.
  • ach Abtrennung des Calciumnitrats, wie oben beschrieben, wurde dagegen eine Lösung erhalten, die unter genau den gleichen Bedingungen in 4.,5 Minuten durch das Filter ging.
  • Auch die Absitzgeschwindigkeitwar in der neuen Lösung außerordentlich viel höher als bei der ursprünglichen.
  • Aus dem Angeführten ergibt sich, daß die Mutterlauge sich leicht filtrieren läßt, nachdem das Calciumnitrat entfernt worden ist.
  • Die Mutterlauge wird zweckmäßig vor der weiteren Reinigung auf etwa 3o bis 4.o° C erwärmt, wobei ihre ursprüngliche niedrige Temperatur zu Kühlzwecken ausgenutzt wird. Darauf wird sie einem Filter bzw. einer Klärzentrifuge zugeführt.
  • Da der Niederschlag sich relativ rasch absetzt, kann auch ununterbrochene Dekantation unter Auswaschen in Gegenstrom, z. B. in einer Dorr-Apparatur, anwendbar sein.
  • Die Filtrierbarkeit der Lösung bzw. die Absitzgesch@vindigkeit der in derselben enthaltenen Verunreinigungen, die schon durch die Beseitigung der Calciumnitratkristalle wesentlich verbessert ist, wird natürlich durch die jetzt bestehende Möglichkeit der Verwendung höherer Temperatur bei dem Filtrieren bzw. Absitzenlassen noch mehr erhöht. Den etwaigen Übelstand, daß die saure Lösung bei der höheren Temperatur die Apparatur angreift, kann man dadurch vermeiden, daß man die Lösung nach Entfernung des Calciumnitrats, aber vor dem Filtrieren, ganz oder teilweise mit Ammoniak o. dgl. neutralisiert. In diesem Fall kann man sogar bei 5o bis ioo° C arbeiten, wodurch die Filtriergeschwindigkeit noch mehr erhöht wird, ohne Gefahr irgendeiner erheblichen Korrosian der Apparatur.
  • Das von der Lösung getrennte Calciumnitrat enthält den Rest der unlöslichen Verunreinigungen. Es wird von denselben dadurch befreit, daß es in seinem Kristallwasser, gegebenenfalls unter Hinzufügung weiterer Wassermengen, geschmolzen und die erhaltene Lösung, z. B. bei 75° C, filtriert wird.
  • Auch liier kann man das Calciumnitrat bzw. die Lösung desselben gegebenenfalls durch Neutralisieren von Resten von Phosphorsäure und Salpetersäure befreien, wodurch (las Filtrieren bei höherer Temperatur erfolgen kann, ohne größere Korrosion der Apparatur.
  • Wenn die phosphorsäurehaltige Mutterlauge oller (las Calciumnitrat für weitere Um- Setzungen benutzt wird, z. B. wenn die Mutterlauge mit Ammoniumsulfat behandelt wird, um den Rest an Calcium aus der Lösung zu entfernen, oder wenn das Calciumnitrat mittels Kaliumsulfat in Kaliumnitrat umgesetzt wird, kann das Filtrieren der Mutterlauge oder der Calciumnitratlösung zunächst unterbleiben, und die unlöslichen Verunreinigungen können erst mit dem Calciumniederschlag. in den obengenannten Fällen dem Calciumsulfat, zusammen beseitigt werden.
  • Die Verteilung der unlöslichen Verunreinigungen zwischen dem ausgeschiedenen Calciumnitrat und der phosphorsäurehaltigen Mutterlauge kann in weitgehendem Maße variiert werden.
  • Die größeren Verunreinigungen bleiben selbstverständlich bei dem Calciumnitrat, während die fein verteilten Verunreinigungen die Mutterlauge begleiten.
  • Das folgende Beispiel dient zur Erläuterung der Arbeitsweise gemäß der Erfindung: Zur Verarbeitung lag ein niedrigprozentiges unreines Gafsaphosphat vor mit einem Gehalt von 6o,901. Cas(P04)z, 8,3 olo CaCO3, 5,.f0;0 organische Stoffe, 5,5 0io in 50 o;'oiger Salpetersäure unlösliche anorganische Stoffe. i5o Teile dieses Rohphosphats wurden mit 33o Gewichtsteilen Salpetersäure von 53,2 behandelt. Durch Abkühlung auf minus i2° C wurde das Calciumnitrat auskristallisiert, und die ganze Masse (Kristalle und 1lutterlauge) wurde einer Schleuder zugeführt, die mit einem Drahtnetz aus Chrom-Nickel-Stahl von o,5 mm Maschenweite ausgerüstet war. Die Trennung der Mutterlauge mit begleitenden fein verteilten Verunreinigungen organischer und anorganischer Art von der Kristallmasse ging glatt vonstatten, da die Calciumnitratkristalle eine sehr durchlässige Filterschicht bilden. Letztere wurde noch mit etwas Salpetersäure gewaschen, wodurch ein Teil der dem Calciumnitrat beigemischten Verunreinigungen beseitigt wurde. Von den unlöslichen Verunreinigungen verblieb iJ, bei den Kristallen, während 4j, die :Mutterlauge begleiten.
  • Die Calciumnitratkristalle wurden geschmolzen und mit Ammoniak neutralisiert. Die den Kristallen anhängende Phosphors i ure wurde dabei als Dicalciumphosphat abgeschieden und bei ;o° abfiltriert. Die Mutterlauge, die i ,9 ,4. °,.'ö P#05, 2,16'/o \ in Form von Salpetersäure und 2,66 °/o N in Form von Calciumnitrat enthielt, wurde durch Zugabe von 3,iS Gewichtsteilen N H, auf ioo Teile Lösung abgestumpft. Darauf wurde durch Zusatz von i3 Teilen Ammoniumsulfat bei 95°C noch anwesender Kalk als Calciumsulfat gefällt und mit den von vornherein anwesenden unlöslichen Verunreinigungen zusammen abfiltriert.
  • Durch die beschriebene Arbeitsweise kann aus dem als Ausgangsmaterial benutzten unreinen Gafsaphosphat einerseits eine phosphorsäurehaltige Lösung erhalten werden, die von Kalk und unlöslichen Verunreinigungen praktisch frei ist und sich für weitere Verarbeitung auf konzentrierte Düngemittel vorzüglich eignet, während auf der anderen Seite ein Kalksalpeter mit einem Gehalt von 15,51/, Vierhalten wird.
  • Wenn dagegen nur verhältnismäßig geringfügige Mengen an Verunreinigungen in dem Rohphosphat vorhanden sind, können die erhaltenen Produkte, Kristalle und Mutterlauge, jedes für sich ohne vorausgehende Filtration aufgearbeitet werden. Das C:alciumnitrat kann gleichwohl leicht als gewöhnliche marktfähige Ware mit einem 1\-Gehalt von i5,5 0i, erhalten werden. Das Produkt ist allerdings nicht ganz weiß, sondern es hat eine hellbraune Farbe. Was die Mutterlauge betrifft, kann es in vielen Fällen ein Vorteil sein, daß sie geringe Mengen unlöslicher fein verteilter bzw. kolloidaler Substanzen enthält, denn wenn eine derartige Mutterlauge zwecks Herstellung von Düngemitteln mit zwei oder mehr N ährstoffkomponenten neutralisiert wird, werden die genannten Verunreinigungen die Bildung von harten, beständigen Körnern bewirken, die das Düngemittel weit lagerbeständiger und streufähiger machen als die bisher hergestellten Produkte, und zwar ohne nennenswerte Abnahme des Prozentgehaltes. Besonders wenn ein wenig Dicalciumphosphat anwesend ist, entstehen mit großer Leichtigkeit bemerkenswert beständige Körner.
  • Die Verteilung der unlöslichen Verunreinigungen zwischen dem Calciumnitrat und der Mutterlauge kann, wie bereits gesagt, weitgehend variiert werden. Es kann erreicht werden, daß der weitaus größte Teil der Verunreinigungen bei der Mutterlauge bleibt. Dies ist insbesondere vorteilhaft, wenn, wie im obigen Beispiel, ziemlich _ unreine Rohphosphate verarbeitet werden. Um den bei der Mutterlauge verbleibenden Anteil der Verunreinigungen zu erhöhen, kann man die Calciumnitratkristalle auch mit kalter Mutterlauge aus einer früheren Operation waschen. Die Waschflüssigkeit wird dann die leichten schlammigen Anteile des Unlöslichen fortführen, während die gröberen Verunreinigungen, wie Sand usw., bei den Nitratkristallen bleiben.
  • Dieses Waschen kann zweckmiißig in kontinuierlich arbeitender Apparatur erfolgen, gegebenenfalls in unmittelbarer Kombination mit der für das Auskristallisieren des Calciumnitrats erforderlichen Kühlung der Lösung. Zu diesem Zweck wird die Lösung des Rohphosphates in Salpetersäure unter geeigneter Bewegung und Kühlung der Masse in Gegenstrom zu Kühlflüssigkeiten durch einen mit Rührwerk versehenen Kristallisierapparat oder eine ähnliche Vorrichtung geleitet. Von der Kristallisiervorrichtung wird die Mutterlauge mitsamt den Kristallen unmittelbar in mit Rührwerk o. dgl. ausgestattete Behälter geführt, wo die Nitratkristalle absitzen. Als derartige Behälter können Dorr-Behälter geeigneter Bauart dienen. Kalte Mutterlauge aus früheren Operationen kann diesem Behälter im Gegenstrom zur Absitzbewegung der Kristalle zugeführt werden, wobei die Zufuhr der Flüssigkeit derart geregelt wird, daß gewünschte Mengen der unlöslichen Verunreinigungen von den Kristallen entfernt werden, welch letztere zu vorzugsweise kontinuierlich arbeitenden Filtern oder Zentrifugen weitergehen, wie z. B. rotierenden Trommelfiltern oder selbstleerenden Zentrifugen u. dgl. Diese Apparatur ist zweckmäßig mit geeigneten Vorrichtungen zur Einführung und gesonderter Abführung der Waschflüssigkeit ausgestattet.

Claims (3)

  1. PATENTANSPRÜCHE: i. Verfahren zur Beseitigung von unlöslichen Verunreinigungen bei der Auflösung von Rohphosphat in 45 bis 65 °joiger Salpetersäure und Auskristallisieren von Calciumnitrat durch Abkühlen der erhaltenen Lösung, dadurch gekennzeichnet, daß nach der ohne Filtrieren der Lösung bewirkten Kristallisation des Calciumnitrats letzteres nebst gröberen Verunreinigungen mittels eines grobmaschigen Filtertuches bzw. eines Drahtnetzes von der die feineren Verunreinigungen enthaltenden Mutterlauge getrennt wird, worauf das so erhaltene Calciumnitrat durch Erhitzen auf über 50° C geschmolzen und von den begleitenden Verunreinigungen durch Filtrieren geschieden wird, während die Mutterlauge für sich durch Filtrieren bzw. durch Absitzenlassen und Dekantieren, zweckmäßig bei Temperaturen unterhalb 5o°, von den begleitenden feineren Verunreinigungen befreit wird.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die getrennten Produkte, Calciumnitrat und Mütterlauge, vollständig oder teilweise neutralisiert werden, bevor sie von den unlöslichen Verunreinigungen befreit werden.
  3. 3. Verfahren nach Anspruch i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die in den getrennten Produkten, Calciumnitrat und Mutterlauge, enthaltenen Verunreinigungen erst nach mit der Bildung von unlöslichen Niederschlägen verknüpften Umsetzungen der Produkte und mit den genannten Niederschlägen zusammen entfernt'werden.
DE1930559073D 1929-10-28 1930-10-25 Verfahren zur Beseitigung von unloeslichen Verunreinigungen bei der Aufloesung von Rohphosphat in Salpetersaeure Expired DE559073C (de)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE953977C (de) * 1953-11-05 1956-12-13 Norsk Hydro Elek Sk Kvaelstofa Verfahren zur Gewinnung von reinen Nitraten aus salpetersauren Loesungen von Calciumphosphaten

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE953977C (de) * 1953-11-05 1956-12-13 Norsk Hydro Elek Sk Kvaelstofa Verfahren zur Gewinnung von reinen Nitraten aus salpetersauren Loesungen von Calciumphosphaten

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