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Herstellung von Alkaliphosphaten Die Erfindung bezweckt die. Gewinnung
von Alkaliphosphaten aus Legierungen, des Phosphors mit Metallen, wie Eisen, Mangan,
Kupfer u. dgl.
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Nach der Erfindung wird die Metallphosphorlegierung unter Bildung
von Phosphaten einerseits und von Metalloxyd andererseits zerlegt durch Umsetzung
mit Alkalicarbönaten unter Vermeidung des Schmelzens des Reaktionsproduktes und
vorteilhaft unter Wiederverwendung des Metalloxyds zur Herstellung von Metallphosphorlegierung.
Die Verarbeitung von Eisenphosphor, wie er bei der thermischen Gewinnung von Phosphor
aus Mineralien, wie tertiäres Calciumphosphät oder Aluminiumphosphat, erhältlich
ist, kann z. B. durch Umsetzung mit Soda nach folgender Gleichung erfolgen: 2 Fee
P -C- 4 02 (aus der Luft) + 33 Na, C 03
=2Na3P0¢+3C0+2Fe203. .Uan erhält so
auf direktem Wege aus Eisenphosphor die Phosphorsäure als tertiäres Natriumphosphat
und außerdem das Eisen als Eisenoxyd. An Stelle von Soda kann man zur Umsetzung
auch ein anderes Alkalicarbonat verwenden.
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Es ist schon vorgeschlagen worden, Ferrophosphor mit Natriumcarbonat
im Schmelzfluß zur Umsetzung zu bringen. So hat man z. B. vorgeschlagen, 'L#,Tatriumcarbonat
in den Boden einer Bessemerbirne einzustampfen und Ferrophosphor in flüssigem Zustande
in die Birne einlaufen zu lassen, wobei unter heftiger Reaktion eine Schmelze entsteht,
die in ihrem unteren Teile aus flüssigem Natriumphosphat besteht, das von dem Eisen
durch Abstechen getrennt werden kann.
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Diese Verfahren haben den Nachteil, daß es bei dem gleichzeitigen
Aufeinanderwirken der großen Mengen der Reaktionskomponenten bei hoher Temperatur
in schmelzflüssigem Zustand in der Praxis, insbesondere bei Verwendung phosphorreicher
Legierungen, z. B. Ferrophosphor mit a4°/, P, nicht möglich ist, die stark exotherme
Umsetzung so zu leiten, daß zu heftige, j a explosive Reaktionserscheinungen vermieden
werden. Durch die Berührung mit der geschmolzenen Masse unterliegen ferner die Ofenwände
einem außerordentlich starken Verschleiß. Schließlich ist es notwendig, die erhaltene
Schmelze nach dem Erkalten zwecks Auslaugung zu zerkleinern.
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Nach der Erfindung werden diese Nachteile dadurch vermieden, daß man
ein Gemisch der Reaktionskomponenten in zerkleinerter Form, zweckmäßig unter Bewegung
des Gutes, z. B.
in einem Drehofen, bei solchen Temperaturen, z.
B. oberhalb 6oo°, zur Umsetzung bringt, bei denen ein Zusammenschmelzen des Gutes
vermieden wird. Hierdurch ist es möglich, durch entsprechende Regelung der Wärmezufuhr
den Vorgang so zu leiten, daß jede zu heftige Reaktion vermieden wird. Ferner wird
das Ofenmaterial weitgehend geschont.
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Schließlich wird auch das Umsetzungsprodukt in einer Form erhalten,
in der es ohne vorherige Zerkleinerung zwecks Gewinnung des gebildeten Alkaliphosphats
ohne weiteres ausgelaugt werden kann.
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Mit besonderem Vorteil wird derart gearbeitet, daß phosphorhaltige
Mineralien der obenerwähnten Art zunächst auf Metallphosphorlegierungen, diese auf
Phosphorsalze und Metalloxyde verarbeitet werden und die Metalloxyde wieder zwecks
Gewinnung der Phosphormetallegierung in den Prozeß zurückgeführt werden. Zur Durchführung
dieses Verfahrens eignen sich die Oxyde solcher Metalle, die befähigt sind, größere
Mengen von Phosphor aufzunehmen, wie Mangan, Eisen, Kupfer usw.
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Man kann z. B. wie folgt verfahren: Das Ausgangsmaterial, z. B. Aluminiumphosphat,
wird mit passenden Mengen eines geeigneten Metalloxyds, z. B. Eisenoxyd, und eines
geeigneten Reduktionsmittels, z. B. Kohle, innig gemischt, z. B. derart, daß die
Komponenten zusammengemahlen werden. Die Menge des Metalloxyds ist dabei so zu bemessen,
daß sie nur zur Bindung des Phosphors ausreicht, während die Reduktionskohle so
zu bemessen ist, daß sie zur Reduktion der Phosphorsäure des Ausgangsmaterials zu
Phosphor und zur Reduktion des Metalloxyds zu Metall ausreicht. Der Mischung können
gegebenenfalls noch andere Zuschläge, wie Kalk, Kieselsäure u. dgl., zugeführt werden.
Das Mischgut wird zweckmäßig in Brikette iibergeführt und diese in geeigneten Ofen,
z. B. elektrische Ofen oder Schachtöfen, beheizt. Hierbei sammelt sich im Unterteil
des Ofens die gebildete Metallphosphorlegierung an. Die Temperatur ist zweckmäßig
so zu regeln, daß die phosphorhaltige Metallegierung in schmelzflüssigem Zustand
vorliegt, so daß sie .durch Abstechen bequem von der darüberliegenden Schlacke getrennt
werden kann.
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Die erhaltene Metallphosphorverbindung, z. B. Eisenphosphor, wird
nach dem Erkalten fein gemahlen und mit dem zur Umsetzung dienenden Salz, z. B.
Soda, innig gemischt. Das Gemisch wird in einem geeigneten Ofen, z. B. einem Drehrohr,
unter Luftzufuhr auf Rotglut erhitzt. Der Vorgang ist stark exothermisch. Das entwickelte
Kohlenoxyd kann als Heizgas Verwendung finden. Durch Laugung des Röstgutes erhält
man eine Lösung von tertiärem Natriumphosphat, die völlig frei ist von störendem
Eisen, während man als Rückstand Eisenoxyd (Fe203) erhält. Die Lauge kann nach üblichen
Methoden auf Natriumphosphat verarbeitet werden. Das Eisenoxyd wandert immer wieder
in den Aufschlußprozeß der phosphorhaltigen; Ausgangsstoffe zurück.
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Als Nebenprodukt der Umsetzung des Mineralphosphats mit dem Alkalisalz
erhält man eine wertvolle Schlacke, die nach üblichen Methoden z. B. auf Zement
weiterverarbeitet werden kann.
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Der Aufschluß der phosphorhaltigen Ausgangsstoffe unter Gewinnung
des Phosphors als; Metallphosphorlegierung liefert sehr hohe Ausbeuten an Phosphor.
(Der Phosphorsäuregehalt der-Schlacke liegt im allgemeinen unter i °/o P205.) Die
Umsetzung der Metallphosphorverbindungen mit dem Alkalicarbonat führt auf direktem
Wege zu wertvollen Phosphorverbindungen, wie z. B. tertiärem Alkaliphosphat.
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Beispiel ioo kg einer fein gemahlenen Eisenphosphorlegierung mit 2o
°/o Phosphor wurden mit iiokg calcinierter Soda in einem Drehrohr unter Zufuhr von
sehr viel Luft unter Vermeidung der Schmelzung auf Rotglut erhitzt. Die Reaktion
war stark exothermisch. Das Reaktionsprodukt wurde in noch heißem Zustand mit Wasser
gelaugt. - Die Lauge war praktisch eisenfrei und enthielt nur Natriumphosphat in
Form von tertiärem Natriumphosphat und etwas überschüssige Soda. Durch Eindampfen
läßt sich daraus tertiäres Natriumphosphat in reinster Form gewinnen. Die Mutterlauge
dient zum Auslaugen von neuem Aufschlußgut. Der Laugerückstand, der etwas Phosphor
enthält, besteht aus Eisenoxyd und dient für einen neuen Aufschluß phosphorhaltigen
Materials.