DE613795C - Herstellung von Alkaliphosphaten aus Ferrophosphor - Google Patents

Description

• Herstellung von Alkaliphosphaten aus Ferrophosphor Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Alkaliphosphaten durch Umsetzen eines Gemisches von fein gemahlenem Ferrophosphor mit Alkalisalzen, insbesondere Alkalicarbonat, und bezweckt die Überwindung der dabei in den Glühöfen, z. B. offenen Herdöfen, Drehöfen o. dgl., auftretenden Störungen und sonstiger Betriebsschwierigkeiten. Bekanntlich werden bei dem in Frage stehenden Verfahren die Ausgangsstoffe zunächst zerkleinert und dann vermischt. Wenn die Ausgangsstoffe in trockenem Zustande vermischt werden, besteht eine Neigung zur Entmischung. Versucht man, diese Entmischung dadurch zu vermeiden, daß man die Ausgangsstoffe mit Wasser anfeuchtet, dann backen sie rasch zu harten Klumpen zusammen. Ferner backt das Gemisch der Ausgangsstoffe bei Verwendung von Wasser in der Förderrutsche fest, und auch am Ofenfutter setzen sich an der Eintrittsstelle des Rohgutes große Klumpen oder Ringe fest, die nur in geringem Maße der Umsetzung unterliegen. Diese störenden Ansätze bilden die Ursache dafür, daß zwecks ihrer Beseitigung der Ofen häufig stillgesetzt werden muß.
• Wird jedoch die Mischung erfindungsgemäß mit einer wäßrigen Lösung eines anderen Alkalisalzes angefeuchtet, als zum Aufschluß dient, dann werden die erörterten Schwierigkeiten wesentlich vermindert. Besonders vorteilhaft ist es, zum Anfeuchten der Mischung eine verdünnte Alkaliphosphatlösung vorzugsweise in 'einer Menge von 1o bis 150)o zu verwenden. Die Ausgangsmischung erhärtet dann nicht rasch, so daß während des Arbeitens keine harten Klumpen vorhanden sind, noch haftet sie an der Förderrutsche. Obgleich auch jetzt noch die Ausgangsmischung gegenüber dem Ofenfutter Anbackfähigkeit besitzt, erfolgt das Anbacken nur noch in praktisch belanglosem Maße, und die Beseitigung großer festgebackener Klumpen oder Ringe ist, wenn überhaupt, - so nur nach äußerst langen Zwischenräumen notwendig. Ferner ergibt die mit Natriumphosphatlösung angefeuchtete Mischung eine höhere Phosphorausbeute als die lediglich mit Wasser angefeuchtete. Benutzt man erfindungsgemäß zum Anfeuchten der Mischung die dünnen Waschlaugen der durch Absetzen und gegebenenfalls nach Zusatz von Ätzalkali durch Abfiltrieren oder Abschleudern erhaltenen Eisenoxydrückstände, dann erzielt man noch den Vorteil, daß die Anhäufung der mit dem Natriumcarbonat eingeführten Verunreinigungen auf einem Mindestwert gehalten werden kann.
• Ausführungsbeispiel Ferrophosphor, dessen Phosphorgehalt von 1o bis 30 °lo schwanken kann und welcher vorzugsweise im allgemeinen 22 bis 26 01o Phosphor enthält, wird sehr fein gemahlen, etwa auf eine Körnung entsprechend dem 200-Maschen-Sieb, und dann mit einem Alkalicarbonat, beispielsweise Kaliumcarbonat, vorzugsweise aber Natriumcarbonat, in stöchiometrischen Mengen vermischt. Eine geeignete Mischung besteht beispielsweise aus .14°J Ferrophosphor mit einem Gehalt an 25 °]o Phosphor-- und= 56 °-',-Natriumcarbonat.
• Die Mischung wird dann in oxydierender Atmosphäre auf eine Reaktionstemperatur erhitzt, welche unterhalb des Schmelzpunktes der Mischung liegt. Die Temperatur, auf welche die Mischung erhitzt wird, liegt vorzugsweise zwischen iooo und iioo° C, obgleich etwas niedrigere Temperaturen, herab bis auf goo° C, oder etwas höhere Temperaturen, die noch keine Schmelzung der Mischung verursachen, angewendet werden können. Die Erhitzung der Mischung wird fortgesetzt, vorzugsweise ohne nennenswerte oder sichtbare Schmelzung, bis die Reaktion beendet ist.
• Die heiße Reaktionsmischung wird direkt in die Auslaugeflüssigkeit abgezogen, welche Wasser oder vorzugsweise eine wäßrige Phosphatlösung sein kann, die aus dem nachstehend beschriebenen Verfahren hervorgegangen ist. Die Berührung der noch heißen Reaktionsmischung mit der Auslaugeflüssigkeit ändert sowohl die physikalischen als auch chemischen Eigenschaften des unlöslichen Rückstandes der Mischung, welcher zum großen Teil aus Eisenoxyd besteht. Wenn daher die Reaktionsmischung erst abgekühlt und dann ausgelaugt wird, erhält man ein braunes Eisenoxyd, das die Neigung hat, zu einem größeren Betrage in Suspension zu bleiben und sich vergleichsweise nur langsam abzusetzen. Wird die Reaktionsmischung jedoch heiß aus dem Ofen mit der Auslaugeflüssigkeit in Berührung gebracht, dann bleibt das Eisenoxyd schwarz und setzt sich besser und schneller ab als das braune Eisenoxyd. Man erzielt ferner den Vorteil einer konzentrierteren Lauge und vermeidet eine Wasseranhäufung zufolge der hierbei auftretenden Verdampfung.
• Obgleich Wasser oder eine verdünntere Phosphatlösung zum Auslaugen verwendet werden kann, ist es vorzuziehen, eine Natriumphosphatlösung von 12 bis 2o° Be und insbesondere 16 bis 18° B6 zu benutzen. Eine geeignete Lauge kann durch Vermischen von Mutterlauge aus der Endkristallisation des Phosphatproduktes mit Waschlaugen aus dem Verfahren erzielt werden, beispielsweise mit der ersten Waschlauge, welche durch Auswaschen des Eisenoxydrückstandes bei der erstmaligen Auslaugung anfällt. Die Mutterlauge zeigt etwa 2o bis 25° B6 und die Waschlauge etwa i2 bis 14° Be; beide Laugen werden so vermischt, daß eine Auslaugeflüssigkeit entsteht, die 14 bis 2o°, vorzugsweise zwischen 16 und 18° B6 aufweist.
• Nach Einwirkung der Phosphatlauge auf die Reaktionsmischung läßt man den Eisenoxydrückstand absitzen und dekantiert die überstehende Flüssigkeit, welche nach Klärung eine Dichte von 3o bis 40° Be und vorzugsweise etwa 36° Be aufweist. Da diese starke, Trinatriumphosphat enthaltende Lauge große Schwierigkeiten beim direkten Filtrieren be- reitet, wird sie zuerst durch eine Klärschleuder geführt, um den größeren Teil der haltbar aufgeschwemmten Stoffe zu entfernen. Die Filtrierarbeit der abgeschleuderten Lösung wird weiterhin verbessert, indem man ihr eine geringe Menge Ätznatron zufügt, welche hinreicht, um der Lösung eine Alkalinität zu verleihen, die etwas höher liegt als die theoretische Alkalinität des Trinatriumphosphats, beispielsweise i bis 2 °1o oder noch etwas höher. Dieser Zusatz von Ätznatron verbessert nicht nur die Filtrierbarkeit der Lauge, sondern scheint auch den Gehalt des Phosphatendproduktes an Eisenverunreinigung zu verringern.
• Die Lösung wird dann einem Filter geeigneter Art zugeführt, beispielsweise einem Trommelfilter, Planfilter, oder einer Filterpresse und strömt nach der Filtration in eine geeignete Kristallisiervorrichtung, in welcher das Alkaliphosphat, beispielsweise das Trinatriumpho'sphat, auskristallisiert. Die anfallende Mutterlauge, welche beispielsweise 2o bis 25° Be aufweisen kann, dient zum Ansatz jener Lauge, mit welcher das durch Erhitzen des Ferrophosphors mit Alkalicarbonat entstandene Reaktionsprodukt-ausgelaugt werden soll.
• Der beim Auslaugen' des Ofengutes verbleibende Eisenoxydrückstand wird mit Wasser oder vorzugsweise mit der schwachen Lauge ausgewaschen, die von einem späteren Auswaschen jenes Rückstandes anfällt und dem die verdünnte Lauge zugefügt werden kann, die durch Auswaschen des in* der Zentrifuge abgesetzten Schlammes anfällt. Die Waschlauge wird in solchen Mengen benutzt, daß sie nach dem Waschen eine Dichte von io bis 15° und im allgemeinen von 12 bis W Be aufweist. Diese erste Waschlauge wird, wie bereits _ erwähnt, mit der Mutterlauge vermischt, um die Flüssigkeit zum Auslaugen der Reaktionsmischung zu liefern.
• Nach der ersten Auswaschung wird der Eisenoxydrückstand nochmals mit einer geringen Menge Wasser nachgewaschen, um irgendwelche Phosphatreste zu entfernen, bevor das Eisenoxyd aus dem System beseitigt wird. Die anfallende zweite oder schwache Waschlauge kann eine Dichte bis zu 5 ° B6 und im allgemeinen von i bis 3 ° Be aufweisen. Ein Teil dieser schwachen oder zweiten Waschlauge kann, wie oben beschrieben, dazu dienen, die Mischung aus Ferrophosphor und Natriumcarbonat anzufeuchten, um eine Entmischung zu verhüten. Der größere Teil der zweiten oder schwachen Waschlauge wird jedoch zur ersten Auswaschung des Eisenoxydrückstandes benutzt.
• An Stelle des Natriumcarbonatskönnen, wie erwähnt, in der Reaktionsmischung auch andere Alkalicarbonate, beispielsweise Kaliumearbonat, verwendet werden, ferner andere äquivalente, Sauerstoff abgebende oder Phosphat bildende Alkalimetallverbindungen, wie z. B. die Ätzalkalien oder Alkalisulfate, die auch neben Alkalicarbonaten angewendet werden können, wobei die Reaktionstemperaturen im Ofen entsprechend eingestellt werden müssen.

Claims (1)

1. PATENTANSPRÜCHE:' ' i. Verfahren zur Herstellung von Alkaliphosphaten durch thermische Umsetzung eines Gemisches von fein gemahlenem Ferrophosphor mit Alkalisalzen, insbesondere Alkalicarbonat, dadurch gekennzeichnet, daß man die Mischung vor der Umsetzung mit einer wäßrigen Lösung eines anderen Alkalisalzes anfeuchtet, als zum Aufschluß benutzt wird. z. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß zum Anfeuchten der Mischung eine verdünnte Alkaliphosphatlösung, vorzugsweise in einer Menge von io bis 15 °4, verwendet wird. 3. Verfahren nach Anspruch a, dadurch gekennzeichnet, daß man zum Anfeuchten der Mischung die dünnen Waschlaugen der durch Absetzen und gegebenenfalls nach Zusatz von Ätzalkali durch Abfiltrieren oder Abschleudern erhaltenen Eisenoxydrückstände benutzt.