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Verfahren zur Herstellung von Phosphatdüngemitteln Es sind bereits
Verfahren zur Herstellung von Phosphatdüngemitteln bekannt, wobei ein Mischen eines
Säurestroms mit Phosphatmehl durchgeführt wird; indessen wird bei diesen Verfahren
das Gemisch einem offenen Aufnahmeraum zugeführt, bevor es urmischbar geworden ist,
obgleich die Anwendung geschlossener Aufnahineräume bei der Herstellung von Phosphatdüngemitteln
an sich bekannt ist. Ferner sind bei den bekannten Verfahren keine Vorkehrungen
in dem Aufnahmeraum getroffen, um dort das Gemisch in lockerem Zustand zu erhalten.
Schließlich hat man auch unter Druck, unter Vakuum sowie bei erhöhter Temperatur
bearbeitet. Man hat aber bisher noch nicht die nachstehend beschriebene Kombination
von Verfahrensstufen durchgeführt, welche darin besteht, daß ein Säurestrom einem
geschlossenen Aufnahmeraum zugeführt und auf seinem Wege zunächst mit einem Strom
von fein verteiltem Rohphosphat gemischt wird, worauf der aus der Mischung bestehende
Strom dann in den Aufnahmeraum gelangt, wo die Mischung unter Überdruck in einem
lockeren oder mischbaren Zustand so lange erhalten wird, bis die Reaktion zwischen
der Säure und dem Rohphosphat beendigt ist, worauf der Druck in dem Aufnahmeraum
vermindert wird und die entstandenen Gase und Dämpfe gleichzeitig abgesaugt werden,
wobei das Gemisch in dem Aufnahmeraum einer niedrigen Temperatur ausgesetzt und
der Druck schließlich unter Atmosphärendruck vermindert wird, um die Kristallisation
herbeizuführen und die Masse zu trocknen.
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Der Vorteil dieses neuen Verfahrens besteht darin, daß es in wenigen
Stunden durchgeführt werden kann, während man bisher in der Praxis mehrere Monate
hierzu brauchte. Ferner läßt sich ein genaues Mischungsverhältnis von Rohphosphat
und Säure durch Regeln der Geschwindigkeit der Ströme aufrechterhalten.
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Auf der beiliegenden Zeichnung ist eine zur Durchführung des Verfahrens
geeignete Anlage beispielsweise schematisch dargestellt.
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Die Säure wird dem Säurebehälter i zugeführt. Dieser Behälter ist
mit einer Heizschlange 2 versehen, um die Temperatur der Säure auf einen bestimmten
Grad zu erhöhen und hierdurch die Reaktionen zu beschleunigen, welche durch Einwirkung
der Säure stattfinden. Oberhalb des Auslasses des Behälters ist ein Sieb 3 angeordnet,
um die in der Säure schwebenden festen Teilchen abzuscheiden. Die Säure wird aus
dem Behälter i der Abflußleitung q. zugeführt, die mit einem Regelventil 5 versehen
ist.
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Um die Säuremenge und die Rohphosphatstaubmenge genau zu regeln, die
für eine Beschickung gebraucht werden, kann eine Waage 6 benutzt werden, die sich
unterhalb der Abflußleitung q. befindet. Der Behälter der Waage steht durch eine
mit einem Regelventil 8 versehene Leitung 7 mit einem Säurebeschickungs-
Behälter
9 in Verbindung. Während des Verfahrens wird so lange heiße Säure durch die Abflußleitung
4 dem Behälter der Waage 6 zugeführt, bis die gewünschte Menge eingelaufen ist.
Durch Öffnen des Ventils 8 kann die Säure in den Säurebeschickungsbehälter 9 gelangen.
Alle Teile, die zur Aufnahme und Fortleitung der Säure dienen, sind, wie sich ohne
weiteres ergibt, aus säurefestem Stoff hergestellt und, um die Temperaturregelung
zu erleichtern, gegebenenfalls isoliert.
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Um eine sehr rasche Bewegung des Gemisches von Säure und Mineralphosphatstaub
in den Digestionsraum zu erreichen, erteilt man dem Gemisch eine hohe Strömungsgeschwindigkeit,
indem man in dem Behälter 9 einen bestimmten Druck anwendet. Dies kann in der Weise
geschehen, daß man ein inertes Gas zuführt, welches unter Druck gehalten wird. Der
Säiirebeschickungsbehälter steht durch die Leitung io mit einem neuartigen Mischventil
in Verbindung. Die Verbindung zwischen dem Mischventil und dem Säurebeschickungsbehälter
wird durch Öffnen des Ventils io' hergestellt.
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Ähnliche Vorrichtungen sind vorgesehen, um eine bestimmte Menge an
rasch sich bewegendem Rohphosphatstaub dem Mischventil zuzuführen. Wie in der Zeichnung
dargestellt, wird gemahlenes Phosphat, wie Rohphosphatstaub, von den Mühlen durch
eine geeignete Leitung ix zugeführt und in dem Staubaufnahmebehälter i2 abgesetzt.
Der Behälter besitzt einen kegelförmigen Boden, um die Bewegung des Materials zu
erleichtern; er endigt in einem Auslaßrohr 13. Am Unterende des Behälters ist eine
Anzahl von Luftdüsen 14 vorgesehen. Diese Düsen stehen mit einer geeigneten Druckluft-oder
Druckgasquelle in Verbindung. Während des Betriebes wird Druckluft von etwa o,4kg
pro Quadratzentimeter dem in dem Staubbehälter befindlichen Material zugeführt,
um den Staub zu belüften. Durch das Einverleiben einer bestimmten Luftmenge wird
der Staub beweglicher gemacht, so daß er hinsichtlich seiner Strömungseigenschaften
einem Gas nahekommt.
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Unter dem Staubbehälter ia ist eine Vor richtung angeordnet, um die
dem Misch- und Reaktionsbehälter zuzuführende Staubmenge zu bestimmen und zu regeln.
Diese Vorrichtung ist auf der Zeichnung in Form einer Staubwaage 15 dargestellt.
Die Waage 15 steht durch eine mit einem Regelventil 17 versehene Leitung 16 mit
einer Staubpumpe 18 in Verbindung. Die Pumpe besitzt eine Luftdüse i9, durch welche
dem strömenden Material Luft zugeführt wird.
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Aus der Pumpe gelangt das Material durch die Leitung 2o in einen Staubbeschickungsbehälter
21; dieser ist ähnlich wie der Staubbehälter i2 mit Luftdüsen 23 versehen, durch
welche Luft unter einem Druck von etwa 0,4 kg pro Quadratzentimeter eingeleitet
wird. Der Staubbeschickungsbehälter steht durch eine mit einem Regelventil 24 versehene
Leitung 22 mit dem Mischventil 25 in Verbindung.
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Das Mischventil ist so ausgebildet, das es einen Durchgang für den
Staubstrom durch seinen mittleren Teil gestattet, während dieser Staubstrom von
einem kegelförmigen Säurestrom eingeschlossen oder umgeben wird. Das Unterende des
Ventilgehäuses ist derart gebogen, daß ein Wechsel in der Strömungsrichtung eintritt
und hierdurch die Wirbelbildung und Mischwirkung erhöht wird. Das Ventil ist mit
einem einstellbaren verjüngten Ventilsitz versehen, um die Säuremenge zu regeln
und der Säure die Form einer dünnen zusammenhängenden Schicht oder eines zerstäubten
Nebels von möglichst großer Oberfläche zu geben. Auf diese Weise wird der Säurestrom
dem Staubstrom angepaßt, um eine möglichst gute Berührungsoberfläche zu erhalten
und auf diese Weise eine rasche und gründliche Vereinigung der miteinander zur Reaktion
kommenden Stoffe zu erreichen. Die Befeuchtungsmöglichkeit einer gegebenen Säuremenge
wird voll ausgenutzt, und es wird verhindert, daß die Säure sich ungleichmäßig in
dem Gemisch verteilt, so daß dieses nicht ungleichmäßig werden kann.
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Bei der Durchführung des Verfahrens werden der Säurebehälter, der
Staubbehälter und andere hiermit in Verbindung stehende Teile einschließlich des
Ventils 25 von dem Autoklaven mittels des Schiebers 26 abgesperrt.
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Von dem Schieber 26 führt eine Leitung zu dem Autoklaven 27. Dieser
Autoklav ist zweckmäßig waagerecht und drehbar angeordnet. Er kann so ausgebildet
sein, daß er die Einführung des Auslaßrohres von dem Mischventil in seiner Drehachse
gestattet. Das Rohr kann beispielsweise durch einen vergrößerten hohlen Zapfen hindurchgeführt
werden.
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Der Autoklav ist zweckmäßig mit Mitteln zum Regeln der Temperatur
des darin befindlichen Stoffes und zum Regeln des Druckes versehen. Um die Temperatur
zu regeln, kann man den Autoklaven mit einem äußeren Gehäuse 27 und einem in einem
Abstand davon angeordneten inneren Gehäuse 27' versehen. Der Raum zwischen den beiden
Gehäusen bildet einen Mantel, durch welchen Heiz- oder Kühlmittel hindurchgeführt
werden können. Das Heizmittel kann dem Mantel durch die Leitung 29 nahe der Drehachse
des Autoklaven zugeführt werden. Mit dem inneren Gehäuse 27 ist in der Bahn der
einströmenden aus Phosphat und Säure bestehenden Masse eine Ablenkplatte 28 angeordnet.
Die aus dem Schieber 26 mit hoher Geschwindigkeit austretende Masse trifft auf diese
Ablenkplatte; infolge der Drehbewegung des Autoklaven wird die Masse gleichmäßig
über die ganze Länge des Innenraums ausgebreitet.
Der Autoklav ist
mit einem Mannloch 3o vc:rsehen, welches mit einem abnehmbaren, dicht schließenden
Deckel versehen ist.
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Um den Druck in dem Autoklaven zu regeln, mündet das eine Ende einer
Leitung 3z in der. Autoklaven, deren anderes Ende mit einer Kondensatorschlange
32 in Verbindung steht. Die Kondensatorschlange ist in einer Kondensatorkammer 33
angeordnet; das Kühlmittel für die Schlange fließt der Kammer an dem Oberende durch
die Leitung 34 zu, und es wird am Unterende durch die mit einem Regelventil versehene
Leitung 35 abgeleitet. Der durch die Leitung 31 strömende Stoff bewegt sich
im Gegenstrom zu dem Kühlmittel.
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Mit dem Austrittsende des KondensatorrOhres 32 steht eine Vakuumpumpe
36 in Verbindung. Die Druckleitung 37 dieser Pumpe mündet in die Außenluft. Durch
Schließen des Ventils 31' in der Auslaßleitung 31 kann der Autoklav von der Vakuumpumpe
abgesperrt werden. Während der Digestionsperiode, wenn der Autoklav abgeschlossen
ist, werden die erzeugten Gase und/oder Dämpfe in dem Autoklaven zurückgehalten,
und das der Digestion unterworfene Material wird unter dem selbsterzeugten Druck
gehalten. Wenn das Ventil 31'
geöffnet und die Vakuumpumpe 36 in Bewegung
gesetzt wird, so werden die Gase und Dämpfe aus dem Autoklaven durch den Kondensator
32 abgesaugt. Die Wirkung der Vakuumpumpe ist also geeignet, den Druck in dem Autoklaven
auf einen bestimmten oder gewünschten Betrag zu vermindern; an Stelle der Vakuumpumpe
kann eine äquivalente Vorrichtung, z. B. ein Gebläse oder ein Ventilator, oder eine
Strahlpumpe verwendet «-erden.
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An den unteren Teil des Kondensators 32 ist eine Ableitung
38 angeschlossen, die ein Regelventil 39 enthält. Während der Zeit, wo ein
Gemisch von Gasen und!oder Dämpfen durch die Leitung 31 in das Ko,ndensatorrohr
strömt, werden die kondensierbaren Bestandteile ausgeschieden und dem unteren Teil
zugeführt, von wo sie durch die Leitung 38 abgeleitet «-erden. Auf diese
Weise können gewisse wertvolle Nebenprodukte, wie beispielsweise Kieselfluorwasserstoffsäure,
gewonnen werden.
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Die bisher beschriebene Anlage ist geeignet, das unlösliche Rohphosphat
in eine brauchbare und lösliche Form überzuführen. Die bestimmten Mengen von Säure
und Mineralstaub werden aus den entsprechenden Behältern g und 21 dem Mischventil
z5 zugeführt. Das Ventil 26 ist offen, und die gemischte Masse wird mit hoher Geschwindigkeit
in den Autoklaven 27 eingeführt.
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Es empfiehlt sich, einen Unterdruck von etwa 250 mm in dem
Autoklaven zu Beginn und während der Beschickungszeit aufrechtzuerhalten, die zwischen
131, und 3 Minuten für 7 oao kg Material schwankt; zu diesem Zweck wird die Vakuumpumpe
in Betrieb erhalten. Nachdem die ganze Menge von Säure und Rohphosphatstaub aus
den Behältern g und 21 vereinigt und in den Autoklaven übergeführt worden ist, wird
das Ventil 26 geschlossen, so daß der Autoklav abgesperrt wird. Auch das Ventil
31' in der Gasableitung wird geschlossen, so daß das Material in dem Autoklaven
27 unter dem Druck der erzeugten Gase und/oder Dämpfe steht.
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Es ist vorteilhaft, die Masse eine kurze Zeit lang unter den anfangs
erzeugten Drücken zu halten. Die Aufrechterhaltung des Druckes verzögert wahrscheinlich
die Reaktiv ität der Masse und erhält sie in mischbarem Zustand, und ferner beschränkt
sie die Verdampfung der flüchtigen Bestandteile, wie Wasser. Die Erhaltung dieser
Stoffe in flüssiger Form sichert ferner die Beweglichkeit und erhöht die Berührung
zwischen der Säure und dem Mineralstaub. Auf diese Weise wird die günstigste Befeuchtung
der Mineralteilchen durch die Säure erzielt. Durch nachfolgende Verminderung des
Druckes oder andere Beschleunigungsmaßnahmen, wie Erhitzung, verläuft die Reaktion
schneller mit einem größeren Verbrauch von Säure. Es ist zweckmäßig, nach Aufrechterhaltung
der Anfangsdrücke für die Dauer von 1o Minuten oder mehr den Druck absatzweise während
der Digestionsperiode zu vermindern.
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Nachdem das Material digeriert oder konvertiert worden ist, wird der
Druck in dem Autoklaven auf den Druck der Außenluft vermindert. Dies kann dadurch
geschehen, daß man ein Auslaßventil öffnet oder daß man Gase und Dämpfe durch den
Kondensator 32 entfernt. Die rasche Aufhebung des Druckes wird von einem Temperaturabfall
begleitet, welcher die Kristallisation der Masse einleitet und beschleunigt. Falls
gewünscht, kann diese Kristallisation weiterhin dadurch beschleunigt werden, daß
man ein Kühlmittel durch das Rohr 29 und den Mantel des Autoklaven hindurchleitet.
Nachdem die Masse kristallisiert worden -ist, wird das Innere des Behälters zum
Trocknen hergerichtet. Dies kann dadurch geschehen, daß man ein Heizmittel in den
Mantel einleitet und das Material in dem Autoklaven einem Unterdruck aussetzt. Durch
die zugeführte Wärme wird der Wasserüberschuß verdampft, und die Verminderung des
Druckes ermöglicht völlige Verdampfung bei einer verhältnismäßig geringen Temperatur.
Es hat sich gezeigt, daß durch genaue Regelung des Druckes und der Temperatur während
der Trocknungsperiode der Säureaufschluß des Rohphosphates begünstigt wird.
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Während des Beschickens, der Digestion und der Trocknung wird die
Masse durch Drehen des Autoklav en durchgearbeitet. Auf diese Weise
wird
am besten das Mischen, die Reaktion und das Trocknen durchgeführt, weil ständig
frische Oberflächen der Masse behandelt werden.
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Nachdem das Material getrocknet worden ist, kann der Autoklav geöffnet
und das Material auf das Förderband 4o abgelassen werden. Das Förderband bringt
das Düngemittel zu dem Trichter 41. Aus diesem kann das Material durch das Rohr
42 und das Ventil 42' abgelassen werden, um ungemahlen in Säcke gefüllt und verladen
zu werden. Falls gewünscht, kann das Produkt durch das Rohr 50 und das Ventil
51 einer Mühle 48 zugeführt werden,' von wo es durch die Leitung 49 abgeführt und
nach einem Lagerraum geschafft oder zwecks Versand in Säcke gefüllt wird.
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In manchen Fällen ist es wünschenswert, ein Düngemittel zu erzeugen,
welches mehrere Pflanzennährstoffe enthält. In dem Fall, wo ein Zusatz von Ammoniak
gewünscht wird, wird das Material durch eine Ammoniakbehandlungsanlage 43, 44, 45,
46, 47, 52 geführt. Bei der Durchführung der Ammoniakbehandlung können dem in dem
Autoklaven erzeugten Produkt weitere Stoffe zugemischt werden. Man kann hierzu inerte
Stoffe, wie Sägemehl, verwenden, die als Ausbreitungsmittel dienen und die Absorption
des Ammoniaks erhöhen.
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Bei der praktischen Durchführung des Verfahrens kann der Autoklav
z. B. ein Fassungsvermögen von io Tonnen haben. Das Mischventil 25 ist derart ausgebildet
und der Druck in dem Säurebehälter g und dem Staubbehälter 2i so geregelt, daß eine
Beschickung von 5 'Tonnen aus Säure und Mineralstaub dem Autoklaven in weniger als
drei Minuten zugeführt werden kann. Man verwendet 82 bis 88 Gewichtsteile Säure
von 54° B6 auf ioo Teile Rohphosphat. Die Digestionsperiode dauert etwa
30 Minuten. Während dieser Periode wird ein Druck von 3 bis 6 kg pro Quadratzentimeter
aufrechterhalten. Die Temperatur beträgt etwa 125 bis 14o° C. Die Vakuumperiode
kann sich etwa über 35 bis 45 Minuten erstrecken, wobei das Vakuum 65 bis 68 cm
beträgt.