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Herstellung von Alkaliphosphaten aus Metallphosphorverbindungen Es
ist bekannt, Metallphosphorverbindungen, insbesondere Eisenphosphor, durch Umsetzung
mit Alkalisulfaten bei erhöhter Temperatur in Alkaliphosphate überzuführen. So ist
z. B. vorgeschlagen worden, ein Gemisch eines Ferrophosphors mit r2,5
% Phosphor, entsprechend der Formel Fe4P, mit Natriumsulfat in einem rotierenden
Ofen auf Rotglut zu erwärmen, wobei die Umsetzung nach der folgenden Gleichung verläuft-:2
F e4 P + 3 Nag SO,
= Na3 (P 04) + 3 Fe S + ¢ Fe O -f - Fe. Obwohl ' die bei
dieser Umsetzung erzielbare Phosphatausbeute eine ganz vorzügliche ist, die im allgemeinen
94"/, übersteigt und bis zu 98'/o und darüber betragen kann, besteht ein Nachteil
dieses bekannten Verfahrens darin, daß bei Umsetzung höherprozentiger Phosphorlegierungen
mit zunehmendem Phosphorgehalt ein zunehmender Anteil des aus dem Alkalisulfat frei
werdenden Schwefels nicht mehr an das in Verbindung mit dem Phosphor zugeführte
Metall gebunden wird, sondern in Form von Schwefeldioxyd entweicht, z. B. nach der
Formel: z Fee P + 3 Nag S 04 =zNa3P04+2FeS+Fe0+S02. In den zahlreichen Fällen, in
denen eine Verwertungsmöglichkeit für das Schwefeldioxyd an Ort und Stelle nicht
ohne weiteres gegeben ist, ist sein Auftreten nicht nur wegen des damit verbundenen
Verlustes an Schwefel, sondern schon deshalb höchst unerwünscht, weil man das Schwefeldioxyd
nicht einfach mit den Abgasen in die Atmosphäre entlassen kann, sondern es ihnen
irgendwie unter Aufwand an Kosten entziehen muß. Denn auch wenn man z. B. die derart
bei einem Großbetriebe anfallenden Abgase so weit mit Luft verdünnen wollte, daß
sie unmittelbar in die Atmosphäre entlassen werden könnten, so würden die benötigten
Luftmengen so groß sein, daß hierdurch die Wirtschaftlichkeit des ganzen Verfahrens
in Frage gestellt werden könnte.
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Es wurde gefunden, daß es möglich ist, diesen Nachteil zu vermeiden
und auch bei Umsetzung von Metallphosphorverbindungen von beliebig hohem Phosphorgehalt
praktisch den ganzen bei der Umsetzung frei werdenden Schwefel an das vorhandene
Metall zu binden, wenn man bei der Umsetzung von Metallphosphorverbindungen von
so hohem Phosphorgehalt, daß bei der Umsetzung derselben nur mit Alkalisulfat ein
Teil des im Alkalisulfat vorhandenen Schwefels in Form von Schwefeldioxyd entweichen
würde, die Umsetzung in Gegenwart bzw. unter Zufügung einer gewissen Mindestmenge
eines
reduzierenden . kohlenstoffhaltigen Stoffes durchführt.
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Da die Menge gebundenen Schwefels von dem Verhältnis der Menge des
Metalls, z. B. Eisen, zur Menge des Phosphors in der verwendeten Metallphosphorverbindung
abhängt, so ist auch die Mindestmenge des jeweils zuzuführenden kohlenstoffhaltigen
Reduktionsmittels von diesem Verhältnis abhängig. Sie kann von Fall zu Fall leicht
durch einen Versuch ermittelt werden.
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Auf diese Weise gelingt es, bei Anwendung des Reduktionsmittels in
einer den ermittelten Betrag mindestens nicht unterschreiten= den Menge, auch den
andernfalls in Form von S 02 entweichenden Schwefel vor Oxydation zu SO,
zu schützen und in dem Umsetzungsrückstand zurückzuhalten.
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Als geeignete Reduktionsmittel kommen in Betracht Kohlenstoff oder
Kohle in der verschiedensten Form sowie kohlenstoff- oder kohlehaltige Stoffe der
verschiedensten Art, wobei die Umsetzung z. B. nach folgender Gleichung verläuft:
2 Fe2P + 3 Na2S04 -f- 3 C ` =2Na3P04+3FeS+Fe0+3C0. Das beschriebene Verfahren gestattet
nicht nur den gesamten im Alkalisulfat enthaltenen Schwefel an das in der Charge
vorhandene Metall, z. B. in Form von Schwefeleisen, zu binden und nutzbar zu machen,
sondern auch den Gehalt des Schwefels im Schwefeleisen bis auf etwa 29 11, zu steigern
und den Wert des letzteren dementsprechend zu erhöhen.
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Mit besonderem Vorteil verwendbar ist die beschriebene Arbeitsweise
bei einem Verfahren der Umsetzung von Metallphosphorlegierungen, insbesondere hochprozentigen
Metallphosphorlegierungen, mit Alkalisulfaten, nach welchem die Metallphosphorlegierung
in das geschmolzene Alkalisulfat eingetragen wird, sowie bei einem anderen Verfahren,
nach welchem die Erhitzung der Reaktionskomponenten durch elektrische Widerstandserhitzung
erfolgt. Beispiel In einem elektrischen Ofen werden 2 t Eisenphosphor mit 22
% P und '3 t Natriumsulfat in Mischung mit 23o kg fein gemahlener
Kohle durch Widerstandserhitzung niedergeschmolzen. Bei diesem Schmelzprozeß treten
keine Verluste an Schwefel durch Schwefeldioxydbildung auf. Die ausgebrachte Schmelze
wird in bekannter Weise gelaugt. Aus der Lauge kristallisieren 5,i t- Trinatriumphosphat
(Na, P04 # 12 H20) =94 olo des Phosphoreinsatzes aus. Das verbliebene Schwefeleisen
enthält im getrockneten Material 28 01, S und o,2 01, P.
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Wird die gleiche Menge Eisenphosphor mit Natriumsulfat ohne Kohle
durch Widerstandsheizung niedergeschmolzen, so entweicht bei dem Schmelzprozeß etwa
ein Drittel des mit dem Natriumsulfat eingeführten Schwefels = 22ö kg Schwefel in
Form von Schwefeldioxyd. Der Laugeprozeß und die Phosphorausbeute -werden dagegen
durch die Abwesenheit der Kohle nicht beeinflußt. Das abfiltrierte Schwefeleisen
enthält im getrockneten Material nur 2.1 % S.