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Vorrichtung zur kontinuierlichen Herstellung von Superphosphat und
anderen Verbindungen in einem Arbeitsgange Die Superphosphatfabrikation ist an und
für sich eine bekannte Maßnahme zur Überführung der Phosphorsäure schwer löslicher
Verbindungen in wasserlösliche und citrat-Ca3(P04)z -I- 2 H1S04 -j- H20-=
CaH4 (P04)2 . H20 -i- 2 CaS04, z 2CaS04+ 4H20=2(CaS04.2H20), (2) 2
Ca S 04 -(- H,0 = 2 (Ca S 04) - H20, (3) 3 Cal (P O4) 2 -(- 6 H2 S
04 -f - =2H2 0 = q. H3 P 04 + Ca, (P 04) 2 -I- 6 (Ca S 04 # 2H10), (4) 4 H3P04 -E-
Ca3(P04)2 -f- 311,0 = 3 CaH4(P04)2' H20, ' ' (5) Cas(P04)2 % 3 H.S04 -;-
6H20 = 2 H3P04 -E- 3 (CaS04 # 2H20), (6) Ca F2 + H2 S 04 -+- 2H2 0 = Ca S
04.2H2 0 -E- 2 H F, (7) Ca Si03 -f- 6 HF --_ CaF2 + S'F4 + 3 H20, (8) Si 02 + 2
Ca F2 -f- 2 H2 S 04-E- 2 H20 = SiF4 -f- 2 (Ca S 04 # 2 H., 0). (g) In der Superphosphatindustrie
findet .die Mischung der Rohmaterialien in den verschiedensten Apparaturen statt.
Die Mischung wird dann in einem "größeren (Aufschließkarnmer) sich selbst überlassen.
Das in ruhendem Zustande fest gewordene Superphosphat wird von Hand ioder durch
geeignete maschinelle Einrichtungen aus der Aufschließkammer entfernt und .entweder
sofort als Fertigware eingelagert oder zerkleinext und dann zu Lager gebracht.
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Den allgemein bekanntgewordenen Verfahlösliche Form. Die wichtigsten
hierbei auf-,tretenden Reaktionen werden durch die folgenden chemischen - Formeln
wiedergegeben: ren, von denen das Schabeverfahren den größten Anklang und die größte
Verbreitung gefunden hat, haftet der Mangel an, daß mit einem Apparat nur .ein diskontinuierliches
Arbeiten möglich ist, bei dem durch die Einlegung 'von Pausen, die mit den jeweiligen
Arbeitsverhältnissen zusammenhängen, die Arbeitszeit nicht vollkommen ausgenutzt
werden kann, Strombelastungsspitzen auftreten und andere .Nachteile sich zeigen.
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Die in S c h u c h t, »Die Fabrikation des Superphosphates«, 4.. Auflage,
. S. 16o, beschriebene
Apparatur soll diesen Mängeln abhelfen,
da in ihr -ein kontinuierliches- Arbeiten ermöglicht wird. Die angegebene Literaturstelle
zeigt eine allgemein übliche Misch=-einrichtung, aus der zeitweise (nicht kön=.
tinuierlich) das Reaktionsgemisch einem beweglichen Transportband mit Seitemvände@
in einem luftdurchsaugten oder unter Vakuum gesetzten Raum zugeführt wird. Es ist
jedoch eine verhältnismäßig große Kammer erforderlich, in der das Transportband
sich ununterbrochen bewegt und die darauf allmählich erstarrende Superphosphatmassieeiner
Zerkleinerungsapparatur zuführt. Bei der verhältnismäßig geringen Aufnahmefähigkeit
an Reaktionsmasse in einem verhältnismäßig großen Raume und bei großen Abstrahlungsfiächen
muß mit einer starken Abkühlung der Masse gerechnet werden, woraus sich die bekannten
Nachteile in chemischer und mechanischer Beziehung ergeben.
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In letzter Zeit ist eine amerikanische Patentschrift bekanntgeworden,
die gleichfalls eine kontinuierliche Arbeit bei. der Herstellung von Superphosphat
beschreibt. Die in dieser Patentschrift dargestellte Apparatur gleicht im Prinzip
der in Fig.9o dies genannten Handbuches von S c h u c h t , 4. Aufl., abgebildeten
Vorrichtung. Die in der amerikanischen Patentschrift beschriebene Apparatur unterscheidet
sich von der in S c h u c h t erläuterten durch Anwendung einer Mischschnecke an
Stelle eines sonst üblichen Mischgefäßes, zeigt jedoch sonst keine wesentlichen
Abweichungen.
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Über eine ganz ähnliche Mischeinrichtung mit örtlicher Trennung von
dem Reaktionsraum, die gleichfalls eine kontinuierliche Arbeitsweise möglich erscheinen
läßt, ist schon in den achtziger Jahren des vorigen Jahrhunderts in einer deutschen
Patentschrift berichtet worden.
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Eine weitere deutsche Patentschrift beschreibt ein Verfahren unter
Anwendung von Druckluft zur Erzeugung einer körnigen Masse, wobei der Mischraum
von dem Aufschließrattm gleichfalls örtlich getrennt angeordnet ist.
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Eine stetig arbeitende Aufschließkammer in vertikaler Anordnung mit
darunter angebrachter-Zerkleinerungseinrichtung, wobei das erstarrte Reaktionsgut
ebenfalls den Boden der Aufschließkammer bildet, wird schon in einer deutschen Patentschrift
beschrieben. Nach der Beschreibung wird der Superphosphatbrei jedoch außerhalb der
Aufschließeinrichtung hergestellt und dieser laufend zugeführt.
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In einer österreichischen Patentschrift wurde der Anschluß des Aufschließraume:s
an eine Vakuumleitung geschützt, e?rre Maßnahme, welche vereint mit der Reaktionswärme
die Trocknung und Kühlung des Prc)-duktes bewirken sollte.
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Eine französische Patentschrift behandelt .ferner schon ein Verfahren
zur sofortigen ' A:bbindung der noch flüssigen Mischung von --12@ohphosphat und
Säure durch Zuführung von Feuergasen, gegebenenfalls unter Varwendung einer beliebigen
Anzahl von mit Rührwerken ausgestatteten vertikal übereinander angeordneten Räumen.
Im Gegensatz zu der Arbeitsweise dieser Patentschrift wird bei Verwetrdung der Vorrichtung
gemäß der Erfindung eine äußere Wärmequelle nicht benutzt. ' Die vorliegende Erfindung
hat eine Vorrichtung zum Gegenstand, welche es ermöglicht, sowohl die Reaktionswärme
bei der Umsetzung in möglichst vollkommener Weise auszunutzen als auch in laufender
Arbeit das Aufschließen und Zerkleinern des Superphosphates in einem Arbeitsgange
zu besorgen.
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Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist eine Vorrichtung zur kontinu:,erlichen
Herstellung von Superphosphat o. dgl. ohne äußere Wärmequelle, welche dadurch gekennzeichnet
ist, daß sich die Mischeinrichtung in der Aufschließkammer innerhalb des eigentlichen
Reaktionsraumes dicht oberhalb des schon erstarrten Reaktionsgutes befindet, das
erstarrte Reaktionsgut den Boden des Mischraumes bildet, die Zerkleinerungseinrichtung
dicht unterhalb der als Boden dienenden Reaktionsmasse eingebaut ist und der Reaktionsraum
zwischen der Mischeinrichtung und der Zerkleinerungseinrichtung dauernd und lückenlos
von der Reaktionsmasse erfüllt ist. In der Vorrichtung können bei Bedarf auch roch
andere Materialien in Reaktion gebracht werden.
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Die Arbeitsweise der Vorrichtung gemäß der Erfindung ist folgende:
Z. B. wird gemahlenes Rohphosphat mittels eines Elevators r und einer Transportschnecke
a einer automatischen Waage 3 zugeführt. Gleichzeitig wird Schwefelsäure mit
62 bis 8a% H"SO,1-Gehalt mittels einer Pumpe laufend einem Hochbehälter 4
und von da in gleichmäßigem Strome einer Meß-oder W"ägeeinrichtung 5 zugeführt.
In genau abgepaßtem Verhältnis gelangen die Rohstoffe, Phosphat, Schwefelsäure und
andere, in eine geneigt oder vertikal stehende prismatische oder konische Aufschließkammer
6 und werden in dieser mit einem geeigneten Rührwerk 7 laufend bis zur beginnenden
Gipsbildung durchgerührt. Die AufschlieB-kammer 6 ist oberhalb einer Vorzcerkleinerungsmaschine
8 besonderer Bauart so montiert, daß von dem Sup erphosphatkuchen 9
laufend
die unteren Schiclhten abgeschnitten werden, während die Füllmasse in der Aufschließkammer
nachgleitet und. -durch die kontinuierliche Zuführung von Rohstoffen dauernd aufgefüllt
wird. Das von der Unt@rseite des Sup@erph:osphatkuchens abgeschnittene Material
fällt durch einen .oder mehrere Trichter i o auf eine Feinzerkleinerungsxn,aschine
i i, die aus einer rotierenden Messerscheibe nach dem, Patent 3o6922 der Erfinderin
bestehen kann.
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Um sowohl den die Apparatur beaufsichtigenden Arbeiter vor der Einwirkung
der lästigen Gase zu schützen als auch den wertvollen Fluorgehalt der Abgase nutzbringend
zu verwerten, wird sowohl die Aufschließkammer 6 als auch der Zerkleinerungsraum
8 und i o durch einen Exhaustor vollkommen unter Vakuum gehalten, wodurch eine erhebliche
Mehrausbeute an Fluor erreicht wird.
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Das mit der Vorrichtung gemäß der Erfindung durchgeführte Arbeitsverfahren
ist außerdem geeignet, um kontinuierliche Zuschläge anderer zweckentsprechender
Materialien (wie Ammonsulfat, Chlorkalium, Salpeter usw.) zu dem Superphosphat,
die bisher in. besonderen Maschinen zugemischt wurden, vorzunehmen. Diese können
gemeinsam'mit .dem Rohphosphat und der Schwefelsäure oder aber bei der Zerkleinerung
des erhärteten Superphosphates der Vorzerkleinerungsmaschine 8 oder den Trichtern
io zugeführt werden.
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Die beschriebene Einrichtung ist weder für die Zuführung von Feuergasen
noch für die Anordnung mehrerer mit Rührwerken ausgestatteter Reaktionsräume übereinander
geeignet. Sie besteht vielmehr aus einem einzigen Raum und nutzt die Reaküonswärme
soweit als möglich. -aus, da die Reaktion vom Anfang bis zur Beendigung innerhalb
des Misch- und Reaktionsgefäßes erfolgt. Infolgedessen wird diese in dem denkbar
geringsten Raum ausgeführt.
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In :der beschriebenen Einrichtung können nicht nur Superphosphat und
Doppelsuperphosphat, sondern auch andere alhnähliäh aus der flüssigen in die feste
Phase übergehende Verbindungen, wie z. B. gesättigte oder übersättigte Salzlösungen
(Natriuansulfat, Kaliumchlorid, Kupfersulfat, Ammoniumchlorid usw.), hergestellt
bzw. in feste Salzmassen übergeführt werden.
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Ausführungsbeispiele i. Stündlich werden. 560o kg Marokkophosphat
mit 77,26% Ca3P208 und q.68okg 78%iger Schwefelsäure in kontinuierlicher Weise in
der Vorrichtung gemäß der Erfindung gemischt. Die Masse erstarrt allmählich und
gelangt nach Maßgabe der am Unterteil der Aufschließkammer' arbeitenden Zerkleinerungsmaschine
allmählich durch die Aufschließkammer. Das vorzerkleinerte Material zeigt einen
Gehalt von o,9 bis i,2% wasserunlöslicher Phosphorsäure und einen Wassergehalt von
8,9 bis 9,30,t0. Nach her Feinzerkleinerung und i 2stündigem Lagern, betragen die
wasserunlöslichen Phosphors:äuirebestandteile o,6 bis o,8%, während der Wassergehalt
auf 7 bis 7,50/0 gesunken ist.
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Das Vakuum liegt in der Aufschließkammer bei 8o mm Wassersäule im
Anschlußrohr der Vorzerkleinerungsmaschine bei 2o bis 30 mm. Die Ausbeute
an Fluorsahen steigt durch die zweckmäßige Absaugung um i8,5°/0.
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2. Stündlich werden 560o kg Coirstantinephosphat mit 6¢,76% Ca3P208
und 5628k-67%iger Schwefelsäure in der Apparatur ,gemäß der Erfindung in kontinuierlicher
Weise gemischt. Die Masse -erstarrt allmählich und gelangt nach Maßgabe der am Unterteile
der Aufschließkammer arbeitenden Zerkleinerungsmaschine allmählich durch die . Aufschließkammer.
Das vorzerkleinerte Material zeigt einen Gehalt von 0,7 bis o,9% wasserunlöslicher
Phosphorsäure und einen Wassergehalt von 13,7 bis i4,2%. Nach der Feinzerkleinerung
und i 2stündigem Lagern betragen die wasserunlöslichen Phosphorsäurebestandteile
0,57 bis 0,70!o, während der Wassergehalt auf i o, z bis 10,70/0 gesunken
ist.
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In den unterhalb der Aufschließkammer befindlichen Trichtern wird,
Ammonsulfat laufend zugeführt. Die Mischung wird durch die Feinzerkleinerungsmaschine
vorgenommen, und man erhält :ein homogenes Gemisch und zweckmäßiges Düngemittel.
Erfinduhgs- . gemäß gelingt es, in einer einzigen verhältnismäßig kleinen und einfachen
Apparatur in einem Arbeitsgange kontinuierlich unter voller Ausnutzung der Arbeitszeit,
Arbeitskräfte und Reaktionswärme ein fertig ausreagiertes, zerkleinertes und trockenes
Superphosphat herzustellen.