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Verfahren zur Herstellung von Phosphatdiingemitteln Die Erfindung
betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Phosphatdüngemitteln durch Mischen von
gemahlenem Rohphosphat mit einer Säure. Bei einem bekannten Verfahren dieser Art
wird das Rohphosphat zuerst mit einer starken Säure behandelt, worauf Ammoniak der
Mischung zugeführt wird. Ferner hat man bereits vorgeschlagen, natürliche Phosphate
zunächst mit Phosphorsäure zu behandeln, wobei eine mörtelartige Masse entsteht,
die alsdann gebrochen und zerkleinert wird; auf das so erzeugte Doppelsuperphosphat
läßt man dann gasförmiges Ammoniak einwirken.
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Das Wesen der vorliegenden Erfindung besteht darin, daß fein gemahlenes
Rohphosphat zunächst mit @wässerigem Ammoniak zu einem Brei gemischt wird und dieser
Brei in Form eines Stromes einem geschlossenen Mischbehälter zugeführt wird, in
welchem eine Vermischung des Breies mit einem getrennt zugeführten Strome einer
starken Mineralsäure, insbesondere Schwefelsäure oder Phosphorsäure, stattfindet,
worauf das so erhaltene Gemisch. einem Reaktionsbehälter zugeführt und in ein streufähiges
Düngemittel übergeführt wird.
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Dieses .Verfahren hat gegenüber dem Zuerst genannten. bekannten Verfahren
den Vorteil, däß man den Säuregehalt genau regeln kann, ohne .daß hierbei das Kristallisieren
und Trocknen schädlich beeinflußt wird. Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß
die Geschwindigkeit der Reaktion erhöht wird. Gegenüber dem an zweiter Stelle genannten
bekannten Verfahren besitzt das vorliegende Verfahren den Vorteil, daß es durchgeführt
werden kann, während die Masse sich in flüssigem Zustand befindet, so daß sie leichter
durchgearbeitet und die Geschwindigkeit der Reaktion erhöht werden kann.
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Bei der Durchführung des Verfahrens wird die Ammaniakmenge so bemessen,
daß sie nicht mehr als q. °1p beträgt. Die genaue Menge ist von der Konzentration
der benutzten Säure und der gewünschten Endkonzentration abhängig. Wenn man beispielsweise
eine Säure von 6o° Be benutzt und eine Endkonzentration von 5a° B6 wünscht, so kann
man die erforderliche Menge an wässerigem Ammoniak ohne weiteres ausrechnen.
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Infolge des flüssigen Zustandes des Breies läßt sich die Masse leicht
bearbeiten und die Geschwindigkeit der Reaktion erhöhen. Durch Zusetzen der Säure
zu dem Brei wird eine gewisse Wärmemenge erzeugt infolge der Verdünnungswärme der
Säure. Diese Wärme wird unmittelbar den feinen Phosphatteilchen zugeführt, wodurch
sich eine thermische Beschleunigung
der Umsetzung ergibt. Fernerhin
reagiert die Säure exothermisch mit dem in dem Brei enthaltenen Ammonium, um Ammoniaksalze,
wie Ammoniumsulfat und Ammoniumphosphat, zu bilden. Diese Wärme wird bei ihrem Entstehen
gleichmäßig durch die ganze Masse verteilt. Der Zusatz von Ammoniak in dieser Weise
dient daher nicht nur dazu, den Säuregehalt zu regeln, sondern auch die Geschwindigkeit
der Reaktion zu erhöhen.
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Das bei der Durchführung dieses Verfahrens erhaltene Endprodukt ist
ein Ammoniaksuperphosphat, in welchem der Gehalt an freier Säure auf ,jedes gewünschte
Mindestmaß beschränkt werden kann und in welchem die Menge des darin enthaltenen
Wassers gleichfalls geregelt ist.
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Auf der beiliegenden Zeichnung ist schematisch eine zur Durchführung
des Verfahrens dienende Vorrichtung beispielsweise dargestellt.
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Ein Säurebehälter I ist mit einer Vorrichtung beispielsweise dargestellt.
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Ein Säurebehälter I ist mit einer Vorrichtung zum Regeln der Temperatur,
z. B. einer Heizschlange-9, und außerdem mit einem Filter oder Sieb 3 versehen.
Unter dem Säurebehälter ist eine Waage 4 angeordnet, die dazu dient, bestimmte Säuremengen
abzuwiegen. Von, der Waage gelangt die Säure zu dem Säurebeschickungsbehälter 5
und von hier durch die Leitung 6 zu einem Mischventil 7..
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Gleichzeitig wird Phosphatmehl von dem Mehltrichter 8 der Mehlwaage
9 und von hier einem geschlossenen Mischbehälter io zugeführt. In diesem Behälter
wird das Mehl mit wässerigem Ammoniak gemischt, welches von dem Behälter II zugeführt
wird. Der Behälter io ist mit einem Rührwerk 12 versehen, das den Brei durcharbeitet
und die Teilchen in der Schwebe erhält. Dieser Mischbehälter kann mit nicht dargestellten
Heizvorrichtungen versehen sein,. um den Brei auf die günstigste Temperatur zu bringen.
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Von dem Mischbehälter gelangt der Brei zu dem Aufgabetrichter 13 und
von hier durch eine mit einem Absperrventil versehene Leitung zu dem Mischventil
7. Zweckmäßig bewegt sich der Brei in Richtung der Mittelachse des Ventils,
und er wird von einer kegelförmigen Säuremasse umschlossen. Das so entstandene Gemisch
bewegt sich durch das Regelventil 15 nach einem Autoklaven 16. Dieser ist drehbar
gelagert und kann mittels Dampf beheizt werden, der durch eine Leitung 17 dem Heizmantel
18 zugeführt wird. An dem Autoklaven ist zweckmäßig durch die Drehachse eine Vakuumpumpe
r9 angeschlossen. In der Vakuumleitung kann ein Kondensator 2o angeordnet sein.
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Bei der Durchführung des Verfahrens -werden bestimmte Mengen einer
starken Säure und der Brei aus wässerigem Ammoniak und Phosphatmehl gleichzeitig
dem Mischventil 7 zugeführt und daselbst gemischt, worauf das Gemisch in den Autoklaven
gelangt. Zweckmäßig wird vor der Füllung des Autoklav en in diesem ein Unterdruck
erzeugt; gleichzeitig wird der Autoklav in Drehung versetzt.
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Nachdem die gewünschten Gewichtsteile dein Autoklaven zugeführt worden
sind, wird das Ventil 15 geschlossen; es erfolgt nun die Digestion des Gemisches
in dem umlaufenden Autoklaven. Hierbei wird eine geeignete Temperatur dadurch aufrechterhalten,
daß der Dampfdruck in dem Heizmantel 18 geregelt wird. Nachdem die Mischung etwa
eine halbe Stunde lang digeriert und durch Erzeugung eines Vakuums getrocknet worden
ist, wird das erhaltene Produkt auf eine Fördervorrichtung 21 gestürzt und von hier
dem Trichter einer Mahlvorrichtung 22 zugeführt. Das Endprodukt kann unmittelbar
in Säcke gefüllt oder einem Lager zugeführt werden. Beispiel z Eine wässerige Ammoni.aklösung
wird aus 3,7 Gewichtsteilen wasserfreien Ammoniaks und 4o Gewichtsteilen- Wasser
hergestellt. Diese Lösung wird mit etwa roo Gewichtsteilen fein gemahlenem Rohphosphat
gemischt, um einen Brei herzustellen, der eine Konzentration von 9,25 04 besitzt.
Dieser Brei wird mit etwa 88 Gewichtsteilen Schwefelsäure von 62° Be gemischt. Die
Mischung wird einem Autoklaven zugeführt und unter Drehung desselben 35 bis 5o Minuten
lang digeriert. Während der Digestion wird ein Druck von etwa 5 Atm. und eine Temperatur
von etwa z49° C in dem Autoklaven aufrechterhalten. Nach der Digestion wird der
Autoklav etwa 35 bis 5o Minuten lang evakuiert, wodurch das Produkt die gewünschte
Trockenheit erlangt. Das so gewonnene Produkt hat folgende Zusammensetzung: ' Gehalt
an: Feuchtigkeit ................. 6,o Gesamt-P. 05 ................
17,7 % P. O,, unlöslich ............... 1,7 0 10
P.05 löslich
................. 16,o Ammoniak .................. 1,98 0%o Ammoniumsulfat
............. 7,680/,
Ammoniumphosphat ...(geringe Mengen).
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Beispiel e.
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Die Dauer der Digestion und der Evakuierung sind im wesentlichen dieselben
wie in dem Beispiel I; das gleiche gilt für die Temperaturen
und
die Drücke. Die Mengen der Ausgangsstoffe waren folgende: Phosphatmehl
......... Ioo Gewichtsteile Wasser .............. 40 -Schwefelsäure
(6o° B6). 95,44 -Wasserfreies Ammoniak 5,8 -Konzentration des Ammoniakbreies
....... 14,5 0/0.
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Das , nach der Durchführung des Verfahrens erhaltene Produkt hatte
folgende Zusammensetzung: Gehalt an.: Feuchtigkeit ..........:...... 5,8 0/0 Gesamt-P2
05 ................ 17,1 0/0 P205 unlöslich ................ 1,67 % P205
löslich ................. 15 , 43 0/ 0
Ammoniak .................. 3,0 0/0
Ammoinumsulfat ............. 11,64 %. Beispiel 3 Ausgangsstoffe: Phosphatmehl
......... roo Gewichtsteile Wasser .... ; ... 4o -Schwefelsäure
(6o0 B6) . 74,2 -Wasserfreies Ammoniak 3,6 -Konzentration des Am-' moniakbreies
......... 9,o 0/0.
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- Das Endprodukt hatte folgende Zusammensetzung: Gehalt an: Feuchtigkeit
................. 5,o °/o Gesamt-P205 ................ 18,24% P205 unlöslich
................ _ 1,83 0/0 P205löslich ................. 16,410/0 Ammoniak
.................. 1,93 0/0 Ammoniuinsulfat ............. 7,49%. Beispiel
4 Ausgangsstoffe: Phosphatmehl ......... Ioo Gewichtsteile Wasser
.............. 40 -Schwefelsäure (6o° Be) . 79,89 -Wasserfreies Ammoniak
5,45 -Konzentration des Ammoniakbreies ....... 13,620/,.
Zusammensetzung des
Endproduktes: Gehalt an: Feuchtigkeit ................. 4,5 0/0 Gesamt-P205
................ 17,65'/o P205 unlöslich ............... 1,770/0 P205
löslich ................. 15,880/, Ammoniak .................. 2,920/,
Ammoniumsulfat ............. 13,62 0/0. Bei der Durchführung dieses Verfahrens
ist es in den meisten Fällen wünschenswert, einen erhöhten Dampfdruck in dem Heizmantel
des Autoklaven anzuwenden, um das Trocknen zu beschleunigen. Nach der Einfüllung
des Ammoniakbreies in den Autoklaven kann der Druck in diesem gesenkt werden, wenn
sehr hohe Drücke oder Temperaturen infolge der Neutralisation der Säure mit Ammoniak
auftreten; die Druckverminderung führt gleichzeitig ein Sinken der Temperatur herbei.