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Reinigen von Rohphosphorsäure Die Erfindung betrifft ein Verfahren
zur Reinigung von Rohphosphorsäure, durch das die Verunreinigungen an Eisen, Aluminium,
Chrom, Vanadin, Fluor u. dgl. nebst dem in der Rohphosphorsäure in erheblichem Maße
vorhandenen' Calcium entfernt und technisch reine Phosphorsäure erhalten wird. Zu
diesem Zwecke bedient man sich eines organischen Lösungsmittels.
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Die Verwendung solcher organischem Lösungsmittel im Zusammenhang mit
. der Reinigung von Phosphorsäure ist schon mehrfach beschrieben, doch war man nach
diesen bekannten Arbeitsweisen bisher gezwungen, entweder eitlen Hauptanteil der
Verunreinigungen in einem umständlichen Vorverfahren zu entfernen oder äber die
Lösung vor der Umsetzung mit dem organischen Lösungsmittel weitgehend zu konzentrieren.
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Gemäß vorliegender Erfindung er£c4gt die Reinigung mit Hilfe eines
organischen Lösungsmittels in Gegenwart einer Alkaliverbindung. Hierbei kann die
Reinigung auch bei verhältnismäßig niedrigen Konzentrationen und unabhängig von
einem Gehalt der Lösung an fremden Säuren, z. B. Schwefelsäure, bewirkt werden.
Bei dieser Behandlung werden die--Verunreinigungen als schleunige Niederschläge
abgeschieden, wogegen der überwiegende- Teil der Phosphorsäure in das Lösungsmittel
übergeht und durch Entfernung desselben als technisch reine Phosphorsäure gewonnen
wird. Die erhaltene Phosphorsäure weist einen solchen Reinheitsgrad auf, daß sie
in manchen Fällen die aus P20.5 erzeugte chemisch reine Phosphorsäure zu ersetzen
vermag.
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Die aus dem organischen Lösungsmittel ausgeschiedenen festen Stoffe
können als Kunstdünger Verwendung finden oder zu Alkaliphosphat aufgearbeitet werden.
Sie können aber auch dem Kreislauf dieses Reinigungsprozesses wieder zugeführt werden,
so daß sich die Ausbeute an reiner Phosphorsäure noch erhöht. In diesem Falle werden
die Rückstände mit etwas Wasser aufgenommen, wobei die Verunreinigungen ungelöst
bleiben bzw. als basische Salze ausfallen, wogegen Alkaliverbindungen und Phosphorsäure
in Lösung gehen. Diese Lösung kann zur neuerlichen Reinigung von Phosphorsäure dienen,
sei es; daß sie bereits bei der Aufschließung des Rohphosphates zugefügt wird, sei
es, daß sie während oder nach dem Auslaugungsprozeß zugesetzt wird.
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Es ist ein besonderer Vorteil des Verfahrens, daß die Reinigung auch
bei wechselnden Konzentrationen der Phosphorsäure durchgeführt werden kann. Auch
eine Säure von_ 400/0 oder weniger kann auf diesem Wege unmittelbar gereinigt werden.
Als organisches Lösungsmittel haben sich 92 %iger Äthylalkohol,
Methylalkohol
oder Aceton bewährt. Doch können auch andere Lösungsmittel benutzt werden, insbesondere
wenn die Rohphosphorsäure eine hohe Konzentration aufweist. Als Zusatz kommen die
meisten Alkalisalze, wie Sulfate, -Oxalate, Phosphate, Carbonate, Chloride, Nitrate
usw., von Kalium, Natrium, Ammonium, Alkalilaugen und schließlich Kombinationen
dieser Stoffe in Betracht. Es kann vorteilhaft sein, solche Zusätze anzuwenden,
durch die möglichst- wenig neuartige Verunreinigungen in die Lösung gelangen, z.
B. bei Aufschluß mit Schwefelsäure, Sulfate, ferner Phosphate oder, was im Endergebnis
auf dasselbe hinausläuft, Carbonate und Alkalien. Es hat sich ergeben, daß einerseits
Verbindungen des Kaliums, andererseits Salze der Phosphorsäure eine besonders günstige
Wirkung ausüben. Außerdem kann in diesem Zusammenbange darauf verwiesen. werden,
daß bei saurem Aufschluß der Rohphosphorsäure _ durch Zusatz von - Kaliumsulfat
vor oder während der Herstellung der Rohphosphorsäure die gleiche Wirkung erzielt
werden kann wie durch Zusatz von primärem Kaliumphospliat.
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Der Zusatz der Alkaliverbindung kann schon während des Prozesses erfolgen,
der zur Darstellung der Rohphosphorsäure dient, er kann auch vor oder nach Mischung
mit dem Lösungsmittel als konzentrierte Lösung oder in fein pulverisierter Form
vor sich gehen. Die erforderlichen Mengen an Lösungsmitteln und an Alkaliverbindung
sind leicht durch Versuche festzustellen. je konzentrierter die Rohphosphorsäure
ist, desto mehr kann an organischen Lösungsmitteln gespart werden. Im allgemeinen
werden. doppelte Volumina einer 92%igen Alkohollösung ausreichen. Mit steigenden
Zusätzen der Alkaliverbindung wird in gewissen Grenzen der Reinheitsgrad der Phosphorsäure
gesteigert, jedoch gleichzeitig die Menge der in das organische Lösungsmittel übergehenden
Phosphorsäure ein wenig verringert. Mit einem Zusatz der Alkaliverbindung bis zu
i o und i 5 % auf die angewendete Rolbphosphorsäure wird man gewöhnlich zum Ziele
kommen. Doch können z. B. Mengen an Ätzkali in der Höhe von 20/0 u-id noch 'weniger
gleichfalls eine ausgezeichnete Wirkung- ausüben.
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Die nähere Durchführung des Verfahrens ist aus .den nachstehenden
Ausführungsbeispielen zu entnehmen: i- Verwendet wird eine durch SäureaufsChluß
erhaltene und durch Chrom und Vanadin grün gefärbte Rohphosphorsäure von 50° B6
(Dichte 1,33) entsprechend einem Gehalt von 44% P20s. Dieselbe enthält an Verunreinigungen
1,2% H,S04 und 30lo Ca -f- Al --f- Fe. ioo Gewichtsteile dieser Säure werden mit
i o Gewichtsteilen K2 S O4 versetzt, hierauf das doppelte Volumen an 92%igem Alkohol
zugesetzt. Nach gutem Durchrühren setzt sich allmählich eine 7äliflüssige, grün
gefärbte Masse von öligem Aussehen ab. Die abfiltrierte oder dekantierte alkoholische
Lösung hinterläßt nach Abdestillieren des Alkohols eine Phosphorsäure vaii 5o° B6.
Sie ist nach Behandlung mit aktiver Kohle völlig farblos und enthält kein Calcium.
Die Ausbeute beträgt etwa 830%. Berechnet auf Phosphorsäure von 6oiyo 1'.,0:" enthält
die Lösung o,oo8% Fe und o,04% Al. c Der Rückstand, der dl-, restliche Phosphorsäure
und das benutzte Kaliiuiisulfat enthält, wird mit etwas lieißrem Wasser ausgelaugt.
Hierbei gehen das Kaliums-ulfat und annähernd die Hälfte der im Niederschlag enthaltenen
1'liosphorsäure in Lösung. Ohne Pho'sphors'äure und Kaliumsulfat voneinander zu
trennen, wird diese Flüssigkeit wiederum dem Reinigungsprozeß zugeführt. Die gesamte
Ausbeute an gereinigter Pliospliorsüiire wird damit auf 9o bis 95% erhöht.
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Bei einer Arbeitsweise entsprechend diesen Ausführungsbeispielen werden
die Verunreinigungen an Fe und Al nicht entfernt, sobald der Zusatz. an Kaliumsulfat
entfällt. Bei Weglassung dieses Kaliumsulfatzusatzes vermag auch das zehnfache Volumen
an Alkohol nicht zu verhindern, daß die Hauptmengen an Fe und A1 in Lösung bleiben.
In beiden* Fällen wird in der Hauptsachse der anwesende Gips ausgeschieden.
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z. Bei. diesem und bei den folgenden beiden Ausführungsbeispielen
3 und 4 werden im wesentlichen gleiche Bedingungen eingehalten wie im Beispiel i.
Als Alkaliverbindung werden 8 Gewichtsteile Kaliumoxalat zugesetzt. Die auf diesem
Wege erhaltene technisch reine Phosphorsäure enthält keinerlei nachweisbare Mengen
an Calcium, dagegen berechnet auf Phosphorsäure von 6o% P20;, o,oo6% Fe und o,02%
Al.
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3. Bei Zusatz von 6,6 Gewichtsteilen primären Kaliumphosphates weist
die Lösung nur o,oo3 % Eisen und o,o 16% Aluminium auf. Calcium ist gleichfalls
nicht nachweisbar.
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4. Bei Zusatz von 12 Gewichtsbeilen Natriumsulfat enthält die gereinigte
Phosphorsäure o, i % Eisen und o,o4 % Aluminium.
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5. iooo Gewichtsteile- Superphosphat mit einem Gehalt von 17,7% löslicher
Phosphorsäure und 6,9% freier Phosphorsäure werden mit 5o Gewichtsteilen. H2 S 04
und 5o Gewichtsteilen Kaliumsulfat versetzt und mit Wasser umgesetzt. Aus dieser
Lösung wird durch systematisches Auslaugen eine Rohphosplborsäure von 50° Be gewonnen.
Diese Lösung wird mit dem doppelten Volumen an
92%igem Alkohol versetzt.
Aus der alkoholischen Lösung wird alsdann in der beschriebenen Weise technisch reine
Aosphorsäure gewonnen.
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Der verbliebene Rückstand wird mit Wasser aufgenommen -und mit dem
erhaltenen wäßrigen Auszug eine neuerliche Charge von iooo Gewichtsteilen Superphosphat
derselben Zusammensetzung behandelt. Daneben erfolgt noch -ein Zusatz von 5o Gewichtsteilen
H2 S O, Die weitere Aufarbeitung dieses Gemenges erfolgt in der eben beschriebenen
Weise.