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Verfahren zur Gewinnung von Phosphorsäure oder Phosphaten In dem Hauptpatent
ist ein Verfahren zur Herstellung von Kalksalpeter und Stickstoff-Phosphorsäure
- Düngemitteln beschrieben, nach welchem aus einer aus Rohphosphat mittels 45- bis
65 °/oiger Salpetersäure hergestellten, freie Phosphorsäure und Calciumnitrat
enthaltenden Lösung durch Abkühlen ein großer Teil des Calciumnitrats in kristallisierter
Form als Ca(NOo), # ?. H.0 abgeschieden wird, wobei eine freie Phosphorsäure, etwas
Calciumnitrat und gegebenenfalls einem l`'lierschuß an Salpetersäure enthaltende
Mutterlauge zurückbleibt. Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren, diese
Mutterlauge zur Gewinnung von salhetersäurefreier Phosphorsäure oder salpetersäurefreien
Phosphaten nutzbar zu machen. Das Verfahren besteht darin, claß aus der Mutterlauge,
vor oder nach der weiteren Behandlung, die Salpetersäure durch Abdestillieren entfernt
wird, und zwar vorzugsweise unter Vakuum bei genügend niedriger Temperatur, um unerwünschte
Nebenreaktionen zu vermeiden.
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Durch unmittelbares Abdestillieren der Salpetersäure kann man je nach
der Zusammensetzung der Mutterlauge unmittelbar C:alciumphosphat in wasserlöslicher
Form (\#fonocalciumphosphat) bzw. ein Gemisch von Monocalciumphosphat und überschüssiger
freier Phosphorsäure erhalten. Wenn von einer Mutterlauge ausgegangen wird, die
i Mol. Ca(NOg)2 auf 2 Mol. HJOi enthält, wird durch Abdestillieren der Salpetersäure
unmittelbar Monocalciumphospliat erhalten: Ca(NOo), -f- 2 H,PO, - Ca(H,PO,), --I--
2 HNO,,. Wenn weniger Calciuin vorhanden ist, als dieser Gleichung entspricht, wird
ein phosphorsäurehaltiges Monocalciumphosphat erhalten. Mit größeren Mengen Calciumnitrat
entstehen Gemische, die Calciumnitrat, Monocalciumphospliat und Dicalciumphosphat
in wechselndem Verhältnis enthalten.
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Die erhaltenen salpetersäurefreien Phosphorsäureverbindungen können
in an sich bekannter Weise auf freie Phosphorsäure, Ammonium- und Alkalipliosphate
usw. verarbeitet werden.
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Phosphorsäure wird durch Umsetzen mit Schwefelsäure von geeigneter
Stärke und in passender Menge erhalten. Durch Umsetzen mit Ammoniumsulfat oder Alkalisulfaten
werden
entsprechende Phosphate erhalten. Das dabei ausgeschiedene Calciumsulfat wird durch
Filtrieren entfernt und kann in an sich bekannter Weise zur Darstellung neuer Mengen
Ammoniumsulfat dienen, das zur Behandlung weiterer Mengen Phospbörsäurelösung benutzt
werden kann.
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Wie bereits erwähnt, kann das anwesende C'alcium auch zuerst durch
Fällung als Sulfat beseitigt «-erden. ?Kachlier kann die Salpetersäure durch Destillation
in geeigneter Weise entfernt 1verden. So wird Phosphorsäure sehr einfach nach Ausfällen
des Calciums mittels brrechneter Mengen Schwefelsäure erhalten. 1's ist dazu nur
ein Bruchteil derjenigen Menge Schwefelsäure erforderlich, die bei der üblichen
Darstellung von Phosphorsäure aus Rohphosphat und Schwefelsäure nötig ist. Beispiel
tou Teile einer nach dem Verfahren des Hauptpatents erhaltenen Mutterlauge, die
23% P=();, 5,54. olo Ca0 als Nitrat und 2,7.1. oio Stickstoff als Calciumnitrat
sowie freie Salpetersäure in einer Aenge, die 2'1, Stickstoff entspricht; somit
im Ganzen .A,; °/,, Salpeterstickstoff, enthält, wurden mit 19,5 Teilen 5o o@oiger
Schwefelsäure versetzt. Der ausgeschiedene Gipsniederschlag wurde abfiltriert und
gewaschen. Das Filtrat wurde einhedainpft und die: Salpetersäure im Valcuurii abdestilliert.
Iss werden unmittelbar 4o "heile Phosphorsäure erhalten, die @75 oto j@_0, enthält
und praktisch frei von Salpetersäure ist.
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Geringe Mengen Gips, die nach dem Eindampfen ausgeschieden werden,
können durch Filtrieren oder Schleudern der erhaltenen Phosphorsäure beseitint werden.
Eine weitere Reinigung; der letzteren kann in an sich bekannter Weise erfolgen.
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Das Abdestillieren der Salpetersäure kann in der Praxis mit einer
Konzentration derselben verbunden werden. Die erhaltene Salpeters.-iure kann nachher
mit neuen Mengen Säure zusammen zur Behandlung weiterer Mengen Rohphosphat nach
dem Verfahren des Hauptpatents dienen.
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Die unmittelbar abdestillierte, verdünnte Salpetersäure kann auch
zweckmäßig einem Salpetersäureturmsystein zur Darstellung von Salpetersäure aus
Stickstoffolydgasen zugeführt werden.
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Die erhaltene Phosphorsäure kann in an sich bekannter Weise zur Darstellung
von salpetersäurefreiem Mono- oder Diammoniumphosphat durch Neutralisieren mit Ammoniak
oder Ammoniumcarbonat bzw. zur Darstellung von Alkaliphosphaten durch \eutralisieren
mit Alkalicarbonaten oder Alkalihy drotyden dienen. Die Verarbeitung der Phosphorsäure
kann auch in anderer an sich bekannter Weise erfolgen.
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%-fonoammoniumphosphat und Monoalkaliphosphate können in analoger
Weise wie Phosphorsäure in dem angeführten Beispiel durch unmittelbaren Zusatz von
Amnoniumsulfat oder Alkalisulfat, Abfiltrieren des ausgeschiedenen Gipses, Eindampfen
der Lösung und Abdestillieren der anwesenden Salpetersäure z. B. nach - nachstehender
Gleichung dargestellt werden.
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r. Ca(i\TOs)3 -i- 2 H1P04 + (NH4)2S0; -2 NH,N03 + 2 H3 P04 -h Ca So,.
Das abgeschiedene Calciumsulfat wird abfiltriert und ausgewaschen. Das Filtrat wird
eingedampft unter Abdestillieren der Salpetersäure.
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@. 2 l N H41 N03 -j- 2 H3 P04 -2 (NH4)H2P04 +.2 HNOs. Die in
dem Verfahren benutzten Reaktionen sind bereits früher bei der Verarbeitung von
Rohphosphaten benutzt worden.
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So beschreibt beispielsweise ein bekanntes Verfahren die Darstellung
von Phosphorsäure aus Rohphosphaten, nach welcher aus letzteren mittels hochkonzentrierter
Salpetersäure in großem Über schuß ungelöst bleibendes Calciumnitrat und eine aus
Phosphorsäure neben einem außerordentlich großen Cherschuß an konzentrierter Salpetersäure
bestehende Lösung erhalten wird.
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Aus dieser Lösung wird ebenfalls durch Abdestillieren der Salpetersäure
reine Phosphorsäure erhalten.
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Die nach der vorliegenden Erfindung eingehaltene Arbeitsweise ist
jedoch eine wesentlich andere. Die zu behandelnde Flüssigkeit ist nicht ein Gemisch
aus freier Phosphorsäure und großen Mengen freier konzentrierter Salpetersäure,
sondern eine wäßrige Lösung aus Kalksalpeter und freier Phosphorsäure neben einem
relativ geringeren Überschuß an freier Salpetersäure in stark verdünntem Zustand.
Die Destillation hat ferner den Zweck, nicht nur die freie verdünnte Salpetersäure
zu entfernen, sondern auch die in der Lösung als Nitrat gebundene Salpetersäure
auszutreiben.
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Gleichfalls ist es bekannt, Rohphosphate in Salpetersäure aufzulösen
und den gesamten Kalk des Rohphosphats als Sulfat auszufällen.
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Gegenüber der letzteren Arbeitsweise stellt das vorliegende Verfahren
eine sehr große Vereinfachung dar, dadurch, daß die zur Anwendung kommende Lösung
nur geringe Mengen lialksalpeter enthält und daß entsprechend geringe Mengen Fällungsmittel
erforderlich
sind. Auch werden nur geringe Mengen Gips erhalten, der ja am ehesten als wertloses
.Abfallprodukt anzusehen ist, das unter Umständen sehr lästig sein kann.