DE626732C

DE626732C - Manufacture of sodium phosphates

Info

Publication number: DE626732C
Application number: DEC49158D
Authority: DE
Original assignee: Chemische Fabrik Budenhiem KG
Current assignee: Chemische Fabrik Budenhiem KG
Priority date: 1934-04-28
Filing date: 1934-04-28
Publication date: 1936-03-02

Description

Herstellung von Natriumphosphaten Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Alkaliphosphaten aus Aluminiumphosphaten oder dieses enthaltenden Gemischen, z. B. in. der Natur vorkommende Aluminiumphosphate, die vielfach auch Eisenphosphat enthalten, oder bei der Neutralisation von im nassen Aufschlußverfahren gewonnener Phosphorsäure erhaltene unlösliche Niederschläge.Production of Sodium Phosphates The invention relates to a method for the production of alkali phosphates from or containing aluminum phosphates Mixtures, e.g. B. naturally occurring aluminum phosphates, which in many cases Contain iron phosphate, or when neutralizing in the wet digestion process recovered phosphoric acid obtained insoluble precipitates.

Es sind bereits Verfahren beschrieben worden, nach denen aus Aluminiumphosphat durch Glühen mit Ätzalkali oder Alkali- . carbonat oder Alkalisulfat und Kohle mit anschließendem Auslaugen des Reaktionsgutes oder durch Kochen mit Ätzalkalilösung und durch Abtrennung der unlöslich gebliebenen Rückstände Lösungen erhalten werden, in denen das P.,0.5 des Rohstoffes als Trikaliphosphat, z. B. Trinatriumphosphat, und das A1203 als Alkalialuminat vorliegt. Aus dem Lösungsgemisch, z. B. von Trinatriumphosphat und Natriumaluminat, wird das Trinatriumphosphat durch fraktionierte Kristallisation gewonnen.Processes have already been described according to which from aluminum phosphate by annealing with caustic alkali or alkali. carbonate or alkali sulfate and carbon with subsequent leaching of the reaction mixture or by boiling with caustic alkali solution and by separating off the insoluble residues, solutions are obtained, in which the P., 0.5 of the raw material as tripical phosphate, z. B. trisodium phosphate, and the A1203 is present as an alkali aluminate. From the mixed solution, e.g. B. of trisodium phosphate and sodium aluminate, the trisodium phosphate is obtained by fractional crystallization won.

Die einfachste Grundgleichung, nach der , sich der alkalische Aufschluß von Aluminiumphosphat vollzieht, ist die folgende: AIP04+ 4 NaOH = Na3 P 04+ NaA102 --f- H; O. Da das alkaliarme Aluminat NaAlO@ in Lösungen nur wenig beständig ist und die Lösung beim Auskristallisieren des Trinatriumphosphates an Alkali bzw. OH-Ionen verarmt, fällt Aluminiumhydroxyd und sogar Aluminiumphosphat aus, was zur Folge hat, daß das kristallisierte Trinatriumphosphat durch Aluminiumverbindungen stark verunreinigt ist und keine klare Löslichkeit besitzt. .The simplest basic equation, according to which, the alkaline digestion of aluminum phosphate is the following: AIP04 + 4 NaOH = Na3 P 04+ NaA102 --f- H; O. Since the low-alkali aluminate NaAlO @ is only slightly stable in solutions and the solution when the trisodium phosphate crystallizes out on alkali or OH ions depleted, aluminum hydroxide and even aluminum phosphate precipitate, resulting in has that the crystallized trisodium phosphate is strong due to aluminum compounds is contaminated and has no clear solubility. .

Man hat infolgedessen einen überschuß an Natronlauge zum Aufschluß angewendet, so daß die Gleichung wie folgt verläuft: AlP04+ 6 NaOH = Na, P 04 -i-- Na3 A103 + 3H2 0. Auch mit einem noch größeren überschuß an Natronlauge hat man schon gearbeitet. Auch dann ist das kristallisierte Trinatriumphosphat, selbst bei Auswahl aus einer Versuchsreihe zur Feststellung des günstigsten Laugenüberschusses, in nicht unerheblichem Maße durch Tonerde verunreinigt, während andererseits beträchtliche Mengen der überschußlauge in den Kristallen eingeschlossen sind, so daß das Erzeugnis nicht mehr der Formel Na3 P O4 entspricht.As a result, there is an excess of sodium hydroxide solution for digestion applied so that the equation runs as follows: AlP04 + 6 NaOH = Na, P 04 -i-- Na3 A103 + 3H2 0. Even with an even larger excess of caustic soda one has already worked. Even then, the crystallized trisodium phosphate is even at Selection from a series of tests to determine the most favorable excess lye, contaminated to a not inconsiderable extent by clay, while on the other hand considerable Amounts of excess liquor are included in the crystals, making the product no longer corresponds to the formula Na3 P O4.

Es hat sich andererseits gezeigt, daß Aluminiumphosphat beim Kochen mit 3 Mol Na 0 H auf I Mol Al P 04 eine völlig klare Lösung liefert, woraus gefolgert werden muß, daß die beim Aufschluß stattfindende Reaktion nach der Gleichung AIP04+3NaOH =Na2HP04-'NaAlO@+H20 verläuft, weil sowohl das Dinatriumphosphat als auch das Natriumaluminat wasserlöslich sind. Beim Abkühlen der durch den Aufschluß erhaltenen klaren Lösung entstehen aber keine Phosphatkristalle, sondern :ein schleimiger-Kristallbrei, der-aus Aluminiumphosphat und- Alkaliphusphat. besteht. Benn Abkühlen verläuft also die obige Gleichung mindestens teilweise wieder von rechts nach links. Jedenfalls ist .es auf diese Weise nicht möglich, aluminiumfreies Alkaliphosphat in technisch brauchbarer Ausbeute zu gewinnen.On the other hand, it has been shown that aluminum phosphate when cooked with 3 moles of Na 0 H to 1 mole of Al P 04 gives a completely clear solution, from which it is concluded must be that the reaction taking place during the digestion according to the equation AIP04 + 3NaOH = Na2HP04-'NaAlO @ + H20, because both disodium phosphate and sodium aluminate are water soluble. On cooling the clear solution obtained by the digestion develop but no phosphate crystals, but: a slimy crystal pulp, the-of aluminum phosphate and -alkali phosphate. consists. Benn cooling is so the above equation at least partially again from right to left. In any case it is not possible in this way to use aluminum-free alkali phosphate in technical gain usable yield.

Im Gegensatz zur -Verarbeitung von Aluminiumphosphat gestaltet sich die Verarbeitung von Eisenphosphat einfacher. Schließt man durch Kochen mit Natronlauge auf, z. B. gemäß der Gleichung F.eP 04 + NaOH = Na3 P 04 + Ee (O H)s, sind die Störungen durch mit- in Lösung gehende Eisenverbindungen- von untergeordneter Bedeutung. Zwar -gehen erfaßbare Mengen Eisen in Lösung, die aber ausflocken und durch Filtration abgetrennt werdenköhnen.In contrast to the processing of aluminum phosphate the processing of iron phosphate easier. One closes by boiling with caustic soda on, e.g. B. according to the equation F.eP 04 + NaOH = Na3 P 04 + Ee (O H) s, are the disturbances due to iron compounds which go into solution, they are of minor importance. Though - Detectable amounts of iron go into solution, which however flocculate and through filtration can be separated.

Es wurde gefunden, :daß man :durch nassen Aufschluß von Aluminiumphosghat oder dieses enthaltenden Stoffen mit Ätznatronlauge ein aluminiumfreies Natriumphosphat dann erhält, wenn man den Aufschluß mit den zur Bildung einer a- bis 2,5-basischen Natrium-.phosphatlauge erforderlichen Mengen Atznatronlauge durchführt, .aus der erhaltenen, gegebenenfalls vom Unlöslichen befreiten AufschluBlage die Tonerde durch Natriumsiliciumfluorid ausfällt, den Niederschlag von ,der Lauge abtrennt -und =die so erhaltene klare Lauge, gegebenenfalls nach Einstellung auf 3-basisches Natriumphogphat durch Zusatz von Nationlauge, auf Dinatriumphosphat oder ein Gemisch von Dinatriumphosphat und Trinatriumphosphat oder Trinatriumphosphat verarbeitet. Die Ausfällung der Tonerde nach .den Erfahrungen der Erfinderin.It has been found: that: then obtained by wet pulping of this Aluminiumphosghat or containing fabrics with caustic soda, a umini al umfreies sodium phosphate, when amounts of the digestion .phosphatlauge sodium with the basic 2.5 to form an a-to required Caustic soda is carried out, the alumina is precipitated by sodium silicon fluoride from the decomposition layer obtained, optionally freed from insolubles, the precipitate is separated off from the alkali and the clear alkali thus obtained, optionally after adjustment to tri-basic sodium phosphate by adding sodium hydroxide, to disodium phosphate or a mixture of disodium phosphate and trisodium phosphate or trisodium phosphate is processed. The precipitation of the clay according to the experience of the inventor.

als kryolithähnliche Verbindung -etwa im Sinne d.er Gleichung Na2H P 04 + 'Na A102 + N a2 Si F3 =Na2HP 04 + Na3 A1 F6 -1- -i02. Die Verwendung von 'Natriumfluorid an Stelle von Natriumsiliciumfiluorid führt bei diesem Verfahren nicht zum Ziel. Bei Verwendung von Natriumsiliciumfluorid erfolgt die Umsetzung des Natriumaluminats unter Ausfällung der Tonerde in unlöslicher Form nach der Gleichung 1".aA102 -.i- Nag SiFs = Na3A1 F6 + -i02. Wollte man dagegen Natriumfluorid ",n :Stelle des Natriumsiliciumfluorids verwenden, wäre die -Umsetzung nicht durchführbar, weil nach der Gleichung Na-A102-1- 6 Na F + 21-1,20 = NagAlFs --1- 4. NaOH 4 Mole -Natronlauge -entstehen, .die genügen, um Kryolith zu zerlegen, woraus hervorgeht, da:ß die Gleichung von links nach rechts überhaupt nicht verlaufen kann. Die Reaktion ist mit Natriumfluorid nur dann ausführbar, wenn beispielsweise durch Kohlensäure die gebildete Natronlauge in ihrer alkalischen Reaktion geschwächt wird, da hierbei Natriumcarbonat und Natriumbicarbonat ientstehen. Durch Verwendung von Natriumsiliciumfluorid entsteht dagegen kein freies, den Kryolith zersetzendes Alkali.as a cryolite-like compound - for example in the sense of the equation Na2H P 04 + 'Na A102 + N a2 Si F3 = Na2HP 04 + Na3 A1 F6 -1- -i02. The usage of Sodium fluoride instead of sodium silicon fluoride performs in this process not to the goal. If sodium silicon fluoride is used, the reaction takes place of sodium aluminate with precipitation of the clay in insoluble form according to the equation 1 ".aA102 -.i- Nag SiFs = Na3A1 F6 + -i02. If you wanted sodium fluoride", n : Use place of sodium silicon fluoride, conversion would not be feasible, because according to the equation Na-A102-1- 6 Na F + 21-1.20 = NagAlFs -1- 4th NaOH 4 moles -Sodium hydroxide -produced, .that suffice to break down cryolite, from which it can be seen, because: ß the equation cannot run from left to right at all. The reaction can only be carried out with sodium fluoride if, for example, with carbonic acid the alkaline reaction of the caustic soda that is formed is weakened as this Sodium carbonate and sodium bicarbonate are formed. Using sodium silicon fluoride In contrast, there is no free alkali that would decompose the cryolite.

Der Zusatz des Natriumsiliciumfluorides braucht nicht erst nach Beendigung des Aufschlusses ausgeführt zu werden. Man kann das Siliciumfluorid auch schon während des Aufschlusses zusetzen oder den gesamten Auf-.schl.uß bei Anwesenheit des Silicofluorides durchführen, der dann nach der folgenden Gleichung verläuft: Al P O4 + 3 NaOH +Na2 Si F6 = Na2H P O4-@ -.'L\Ta3AIFs + -i02 -- H@ O. In beiden Fällen ist es nicht erforderlich, nur znit solchen Natronlaugemengen beim Aufschluß zu arbeiten, daß im Sinne der obigen Gleichungen eine 2-basische Natriumphosphatlösung mtstehx. Man kann. auch mit größeren 1Katronlaugemengen bis zur Bildung einer z,, 5-basischeü Natriumphosphatlauge arbeiten. Daxüb;er hinaus soll mit dem Natronlaugezusatz nicht -gegangen. werden, äa -dann das verhaltene -"Gemisch von Dinatritunphosphat und Trinatriumphosphat bzw. das Txlnatriumphosphat $uorhaltig ist, während man beim Arbeiten gemäß der Erfindung ein praktisch jiuorfrefes Natriumphosphat erhält, insbesondere dann, wenn die Lauge vor oder bei der Abscheidung der ausgefällten Tonerde im Sinne der obigen Gleichungen möglichst niedrige Temperatur hat.The addition of the sodium silicon fluoride does not need to be completed after completion of the digestion to be carried out. You can also use the silicon fluoride during of the digestion or the entire digestion in the presence of the silicofluoride carry out, which then runs according to the following equation: Al P O4 + 3 NaOH + Na2 Si F6 = Na2H P O4- @ -. 'L \ Ta3AIFs + -i02 - H @ O. In both cases it is not necessary to work only with such amounts of caustic soda in the digestion that in the sense of the above equations a 2-basic sodium phosphate solution mtstehx. One can. even with larger amounts of caustic soda up to the formation of z ,, 5-basic sodium phosphate lye work. Daxüb; he shouldn't go out with the addition of sodium hydroxide. will, äa - then the restrained - "mixture of disodium phosphate and trisodium phosphate or the sodium phosphate is uorhaltig, while when working according to the Invention receives a practically Jiuorfrefes sodium phosphate, especially when the lye before or during the deposition of the precipitated clay in the sense of the above Equations has the lowest possible temperature.

Wenn das als Ausgangsstoff verwendete Aluminiumphosphat o. dgl. Eisenphosphat enthält, ist dem naturgemäß. durch -entsprechende Vergrößerung der 1VEenge Ätznatronlauge, die für den Aufschluß verwendet wird, Rechnung .zu tragen.When the aluminum phosphate or the like used as a raw material is iron phosphate contains is natural. by correspondingly enlarging the 1V narrow caustic soda solution, which is used for the digestion.

Da es vom alkalischen Bauxitaufscbluß. her bekannt ist, daß Lein Gehalt an Kieselsäure Verluste an Tonerde bewirkt, wäre denkbar, daß die Ausfällung gemäß den obigen Gleichungen nicht auf Bildung einer unlöslichen Natrium-Aluminium-Fluor-Verbindung zurückzuführen -ist, sondern auf Bildung eines Aluminiumsilicates. Das trifft jedoch nicht zu. Setzt man nämlich an Stelle des Natriumsilicofluorides Kieselsäure, z. B. gefällte, also reaktionsfähige Kieselsäure,, zu in der Menge, die den obigen Gleichungen entspricht, und verkocht man sogar gründlich, so bleibt das Aluminat als lösliche Tonerdeverbindtuag erhalten. Ausführungsbeispiele i. 5okg Aluminiumphosphat mit 4i,05 P205 werden mit ioo 1 Wasser angeschwemmt. \Tach Zusatz von 8o, 7 kg Natronlauge (43,02% NaOH) wird gekocht. Es entsteht eine klare Lösung, die beim Abkühlen einen schleimigen Brei bildet, der nicht filtrierfähig ist. Werden jedoch nach dem Kochen 4o kg Natriumsilicofluorid (98, 5 o/oig) zugesetzt und wird dann unter Rühren weitererwärmt, bildet sich ein die Tonerde enthaltender Niederschlag, der gemeinsam mit dem Aufschlußrückstand abgetrennt wird. In der erhaltenen. Lauge finden sich 89 0l0 des durch das Aluminiumphosphat eingesetzten P205 als Dinatriumphosphat, das durch Kristallisation als nur ganz geringe Mengen Natriumfluorid enthaltendes, praktisch aluminiumfreies Salz gewonnen wird.Because it comes from the alkaline bauxite bloom. it is known that linseed salary causes losses of alumina in silica, it would be conceivable that the precipitation according to the above equations do not imply the formation of an insoluble sodium-aluminum-fluorine compound -is due to the formation of an aluminum silicate. However, this is true not to. If you put silicic acid in place of the sodium silicofluoride, z. B. precipitated, so reactive silica ,, to in the amount that the above Equations corresponds, and if you boil it thoroughly, the aluminate remains obtained as soluble alumina compound. Embodiments i. 5okg aluminum phosphate with 405 P205 are washed ashore with 100 liters of water. \ Tach 80.7 kg of sodium hydroxide solution (43.02% NaOH) are added to the boil. A clear one emerges Solution that forms a slimy paste on cooling that cannot be filtered is. However, 40 kg of sodium silicofluoride (98.5%) are added after boiling and is then further heated with stirring, one containing the alumina is formed Precipitation, which is separated off together with the digestion residue. In the received. Caustic is found 89 0l0 of the P205 used by the aluminum phosphate as disodium phosphate, which contains only very small amounts of sodium fluoride as a result of crystallization, practically aluminum-free salt is obtained.

2. a) 3ookg Eisenphosphat ,enthaltendes Aluminiumphosphat mit 37,70 % P2 05, 17,63 0/0 Fee 03 und i 6, i 9 % A1203 werden in 420 1 Wasser angeteigt und mit 344 1 Natronlauge mit 45 Gewichtsprozent NaOH unter Kochen aufgeschlossen. Nach Zusatz von i 89 kg Natriumsilicofluorid wird unter Rühren weitererwärmt und dann filtriert. Bei einer Ausbeute von 86%, bezogen auf das eingesetzte P205, erhält man eine Alkaliphosphatlösung, die 2,5-basisch ist. Nach Einstellung mit 4o 1 Natronlauge auf 3-basische Absättigung wird durch Kristallisation ein Trinatriumphosphat erhalten, das durch ganz wenig Fluorid verunreinigt und praktisch aluminiumfrei ist.2. a) 3ookg iron phosphate, containing aluminum phosphate with 37.70% P2 05, 17.63% 0/0 Fee 03 and i 6, i 9 % A1203 are made into a paste in 420 l water and with 344 l sodium hydroxide solution with 45 weight percent NaOH while boiling open minded. After adding 89 kg of sodium silicofluoride, the mixture is heated further with stirring and then filtered. With a yield of 86%, based on the P205 used, an alkali metal phosphate solution is obtained which is 2.5-basic. After adjusting to 3-basic saturation with 4o 1 sodium hydroxide solution, a trisodium phosphate is obtained by crystallization, which is contaminated by very little fluoride and practically aluminum-free.

b) Wird aber statt mit 344 1 Natronlauge nur -mit 287 1 Natronlauge aufgeschlossen, sonst aber wie oben verfahren, so erhält man bei gleicher Ausbeute eine genau 2-basische Lauge, die nur Spuren Fluorid enthält und auf 2-basisches Alkaliphosphat verarbeitet werden kann oder nach Zugabe von Natronlauge, d. h. nach Einstellung auf 3-basische Absättigung, auf 3-basisches Alkaliphosphat. Zu dieser Einstellung sind 8o 1 Natronlauge erforderlich. Insgesamt werden also 287-f-80 =3671 Natronlauge gebraucht gegen 344-f-40 = 384 1 im. ersten Falle.b) But instead of 344 1 sodium hydroxide solution only -with 287 1 sodium hydroxide solution opened, but otherwise proceed as above, one obtains with the same yield an exactly 2-basic lye that only contains traces of fluoride and is 2-basic Alkali phosphate can be processed or after adding caustic soda, d. H. after Adjustment to 3-basic saturation, to 3-basic alkali phosphate. To this This setting requires 8o 1 sodium hydroxide solution. So a total of 287-f-80 = 3671 Caustic soda used against 344-f-40 = 384 1 im. first trap.

cl Wie im Falle b wird mit 287 1 Natronlauge aufgeschlossen; das Natriumsilicoiluorid wird jedoch erst nach Abtrennung des Aufschlußrückstandes der klaren Aufschlußlauge zugegeben, die das Alkaliphosphat und das Aluminat enthält. Nachdem der ausfallende Schlamm ebenfalls abgetrennt worden ist, wird die Lauge wie unter b weiterverarbeitet. Zusammensetzung und Ausbeute sind die gleichen wie unter b.cl As in case b, it is digested with 287 l sodium hydroxide solution; the sodium silicoiluoride However, it only becomes the clear digestion liquor after the digestion residue has been separated off added containing the alkali phosphate and the aluminate. After the failing If the sludge has also been separated, the liquor is processed further as under b. Composition and yield are the same as under b.

d) Es wird .aufgeschlossen wie unter b oder c, jedoch wird statt mit i89kg Natriumsilicofluorid nur mit i 5o kg gearbeitet. Bei an sich gleicher Ausbeute wird eine Alkaliphosphatlauge erhalten, die 2,2-basisch abgesättigt ist. Nach Einstellung mit 67 1 Natronlauge wird das Trinatriumphosphat kristallisiert. Insgesamt werdenalso nur 287-j-67 = 3541 Natronlauge eingesetzt bei vermindertem Verbrauch an Natriumsilicofluorid.d) It will open up as under b or c, but instead of with 89kg sodium silicofluoride only worked with 150kg. With the same yield per se an alkali metal phosphate liquor is obtained which is 2,2-basic saturated. After hiring The trisodium phosphate is crystallized with 67 l of sodium hydroxide solution. Overall will be so only 287-j-67 = 3541 sodium hydroxide solution used with reduced consumption of sodium silicofluoride.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Process for the production of sodium phosphates by digesting aluminum phosphates or substances containing them with caustic soda, characterized in that the digestion with the to form a 2- to 2.5-basic Sodium phosphate lye required amounts of caustic soda lye carried out from the digestion liquor obtained, optionally freed from insolubles, is the clay precipitated in a known manner by sodium silicon fluoride, the precipitate separated from the lye and the lye, if necessary after effected with sodium hydroxide solution Adjustment to 3-basic sodium phosphate, processed to solid sodium phosphate will.

2. The method .nach claim i, characterized in that the digestion of Beginning or only in its last reaction phase in the presence of the formation an insoluble sodium-aluminum-fluorine compound required amounts of sodium silicon fluoride is carried out.

3. The method according to claim i and 2, characterized in that in the presence of. Iron phosphate in the starting phosphate a corresponding amount Caustic soda is used more for digestion.