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Verfahren zur Herstellung von Phosphorsäuredüngemitteln aus Hochofenschlacke
oder ähnlich zusammengesetzten Silikatschlacken Es ist schon der Vorschlag gemacht
worden, Hochofenschlacke in entsprechender Weise, wie es mit Rohphosphaten geschieht,
mit Hilfe von Säuren aufzuschließen, um die Bestandteile der Hochofenschlackeri
den Pflanzen zugänglicher zu machen. Außer Schwefelsäure und Salzsäure soll auch
Phosphorsäure zu diesem Aufschließen der Hochofenschlacke Verwendung finden. Das
Verfahren soll so ausgeführt werden, daß die gemahlene Hochofenschlacke mit so viel
Säure, etwa in der Form einer io%igen Lösung, versetzt wird, als dazu ausreicht,
um die Hochofenschlacke zu durchfeuchten. Unter starker Temperaturerhöhung setzt
sich die Schlacke mit der Säure hierbei um. Das mit der Säure eingebrachte Wasser
verdampft hierbei, und nach wiedereingetretener Abkühlung soll das Reaktionsprodukt
trocken und fertig für den Gebrauch sein.
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Verwendet man bei diesem Aufschließen der Hochofenschlacke freie Phosphorsäure,
so erhält man als Reaktionsprodukt ein Gemisch von Calcium- und Aluminiumphosphat
und Kieselsäure. Es wird also ein Endprodukt erzeugt, das nicht nur die Düngewirkung
der aufgeschlossenen Schlackenbestandteile aufweist, sondern auch als Phosphorsäuredünger
verwendet werden kann. Der Gehalt dieses Düngers an Phosphorsäure ist aber sehr
weitgehend von der Konzentration der Phosphorsäure abhängig, die man zu seiner Herstellung
verwendet. Der Erfinder stellte nach den Angaben des bekannten Verfahrens unter
Benutzung von Phosphorsäurelösungen von drei verschiedenen Konzentrationen Versuche
an und erhielt dabei Produkte, die die folgenden Gehalte an Phosphorsäure aufwiesen:
| Gehalt der Lösun- 1 2 3. |
| gen an Phosphor- |
| säure (H,P:04) . 15 04 3011" Gehalt der erzeug- |
| ten Produkte an |
| P--0. . . . . . . 8,130/0 17,8304 30,530/0. |
Um nach dem bekannten Verfahren ein Produkt zu erhalten, das in seinem Phosphorsäuregehalt
dem Thomasmehl gleichkommt, muß somit eine Phosphorsäurelösung von bereits recht
hoher Konzentration - 30 0/0 H3 P 04 - zur Anwendung gebracht werden. Will man aber
ein noch höherprozentiges Produkt herstellen, das sich in seinem Gehalt dem Dicalciumphosphat
nähert, so muß man bereits Phosphorsäurelösungen mit wenigstens 6o 0/0 H3 P O, verwenden.
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Diese hohen Konzentrationen an Phosphorsäure stellen ein starkes Hindernis
dar, wenn man nach dem bekannten Verfahren zu gehaltreichen Phosphorsäuredüngemitteln
gelangen will. Denn die Gewinnung konzentrierter
Phosphorsäurelösungen
ist immer, wie man sie auch herstellen mag, ob durch Aufschluß von Rohphosphaten
mit Säuren oder durch Umsetzung von Phosphorpentoxyd mit NNTasser oder auf irgendeinem
anderen Wege, ein umständlicher und kostspieliger Vorgang.
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Es ist weiterhin auch schon vorgeschlagen worden, dadurch einen Phosphorsäuredünger
zu erzeugen, daß man glutflüssige Schlacke, die von der Herstellung des Phosphors
nach dem Schmelzverfahren stammt, in eine wässerige Lösung von Monocalciumphosphat
einleitet. Die hierbei bewirkte Erwärmung der Lösung soll zu einer Verdampfung des
Lösungswassers und damit zu einer Konzentrierung des Lösungswassers führen, so daß
an der Oberfläche der gekörnten Schlacke ein Teil des Monocalciumphosphats und seiner
konzentrierten Lösung festgehalten wird.
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Der Erfinder fand nun, daß man auch unter Verwendung von verdünnten
Phosphorsäurelösungen - unter io ojo - zu gehaltreichen Phosphorsäuredüngern gelangen
kann, wenn man die Phosphorsäurelösung mit der gemahlenen Hochofenschlacke oder
einer ähnlich zusammengesetzten Silikatschlacke unter oft wiederholter Bewegung
des Gemisches längere Zeit hindurch in Berührung läßt. Man durchfeuchtet also nicht,
wie es das bekannte Verfahren vorschreibt, die Hochofenschlacke mit der Phosphorsäurelösung,
sondern man verwendet eine vielfach größere Menge der verdünnten Phosphorsäurelösung,
als zum bloßen Durchfeuchten des Schlackenmehls notwendig ist. Man verwendet auch
nicht, wie das andere genannte Verfahren es vorschreibt, glutflüssige Schlacke und
eine Lösung von Monocalciumphosphat, sondern gemahlene Schlacke von gewöhnlicher
Temperatur und eine Lösung von freier Phosphorsäure. Eine Wasserverdampfung, die
für beide bekannten Verfahren kennzeichnend ist, findet bei dein Verfahren der Erfindung
nicht statt.
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Beispiel r In einem mit einer Rührvorrichtung ausgerüsteten Gefäß
werden 5oo ccm einer Phosphorsäurelösung mit einem Gehalt von 5,4 olo H3 P 04 mit
i oo g fein gemahlener Hochofenschlacke versetzt. Unter gelegentlich wiederholtem
Aufrühren wirkt die Phosphorsäurelösung ungefähr 24 Stunden lang auf die Schlacke
ein. Darauf wird der Niederschlag abfiltriert, ausgewaschen, getrocknet und auf
seinen Gehalt an Phosphorsäure untersucht. Das so hergestellte Schlackenphosphat
enthält 16,o1 11, P05; die Ausbeute an Schlakkenphosphat beträgt dabei 1459.
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Es wird unter Benutzung einer noch nicht einmal 6o/oigen Phosphorsäurelösung
ein Produkt gewonnen, das sich nach dein bekannten Verfahren erst unter Verwendung
einer 3oo/oigen Phosphorsäurelösung herstellen läßt.
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Die Reaktionszeit von 24 Stunden stellt natürlich keine Bedingung
für das Zustandekommen der Wirkung des Verfahrens dar. Die Umsetzung zwischen Phosphorsäurelösung
und Schlackenmehl ist zwar ein langsam verlaufender Vorgang, aber bei guter Rührung
ist die Reaktion in der Hauptsache doch schon nach etwa 2 Stunden beendigt. Es braucht
auch kein Gewicht darauf gelegt zu werden, daß die Phosphorsäure aus den Lösungen
durch die zugesetzte Schlacke restlos ausgefällt wird. Im Gegenteil ist es der Gewinnung
möglichst hochprozentiger Produkte förderlich, wenn die Phosphorsäurelösung in solchem
LTberschuß auf die Schlacke zur Anwendung gebracht wird, daß sie nicht restlos gebunden
werden kann, vielmehr ein Teil von ihr in der Lösung zurückbleibt und ihr :eitle
saure Reaktion verleiht.
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Beispiel e In 5oo ccm einer Phosphorsäurelösung mit einem Gehalt von
5,4 01, H, P 04 werden 5o g fein gemahlene Hochofenschlacke unter Rühren
eingetragen und unter gelegentlich wiederholtem Rühren ungefähr 24. Stunden lang
mit der Lösung in Berührung gelassen. Das hierbei entstandene Schlackenphosphat
wird abfiltriert, ausgewaschen und getrocknet. Das Filtrat ist noch deutlich sauer
und enthält noch ungebundene Phosphorsäure. Das feste Reaktionsprodukt besitzt nach
der Analyse einen Gehalt an P2 O, von 24,47 010. Die Gewichtsmenge des erhaltenen
Reaktionsprodruktes beträgt 86g.
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Beispiel 3 Bei der gleichen Ausführung wie im Beispiel i und z, aber
unter Verwendung von nur 30 g fein gemahlener Hochofenscl-lacke, bleibt eine
noch größere Menge an Phösphorsäure in der stark sauer reagierenden Lösung zurück.
Der Gehalt des Reaktionsproduktes an Phosphorsäure ist aber noch höher angewachsen;
er beträgt nach dem Ausfall der Analyse 28,13 % P2 05. Das Gewicht des erhaltenen
Reaktionsproduktes beträgt 47 g.
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Die vom Reaktionsprodukt abfiltrierte Phosphorsäurelösung kann natürlich
wieder zur Auflösung neuer Mengen von Phosphorpentoxyd oder überhaupt zur Herstellung
neuer Phosphorsäurelösungen dienen, die wieder mit Hochofenschlacke behandelt werden.
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Als wesentliche Vorzüge des vorliegenden Verfahrens werden die folgenden
noch besonders hervorgehoben:
r. Infolge der Verwendung größerer,
aber verdünnter Lösungsmengen verläuft die Umsetzung zwischen der Phosphorsäure
und der Silikatschlacke bedeutend gemäßigter, als das bei den bekannten Verfahren
der Fall ist. Die Hochofenschlaeke wird infolgedessen nicht so weitgehend zersetzt
wie dort, und es findet infolgedessen auch nicht die Bindung der Phosphorsäure an
die Tonerde der Schlacke, sondern in der Hauptsache an den Kalk der Schlacke in
der Form von Dicalciumphosphat statt.
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2. Infolge der Verwendung größerer Lösungsmengen unterbleibt bei dem
Verfahren der vorliegenden Erfindung jegliche Temperaturerhöhung von der Art, daß
sie dem Löslichkeitszustande und damit dem Düngerwert des Reaktionsproduktes nachteilig
sein könnte.
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3. Selbst bei Anwendung verdünnter Lösungen von Phosphorsäure lassen
sich nach dem vorliegenden Verfahren sehr gehaltreiche, bis 30 und noch mehr
Prozent P,0, enthaltende Reaktionsprodukte erzeugen, was nach den bekannten Verfahren
unmöglich ist.