-
Herstellung von Alkaliorthophosphaten Es ist bekannt, daß bei der
Erhitzung von Kaliumchlorid und Phosphorsäure, um eine rasche und vollständige Austreibung
der Salzsäure zu erreichen, Temperaturen angewandt werden müssen, bei denen eine
weitgehende Dehydration der Phosphate bzw. der gegebenenfalls überschüssigen Säure
stattfindet. Die beim Erkalten solcher Schmelzen anfallenden Massen, die meist zähe,
glasartige Beschaffenheit zeigen, bereiten einer weiteren Verarbeitung erhebliche
Schwierigkeiten. Infolge ihrer Hygroskopizität und da die Möglichkeit einer Düngung
mit Meta- und Pyrophosphat.en ohne Schädigung der Pflanze strittig ist, ist auch
eine unmittelbare Verwendung der Schmelze nicht möglich. Es ist schon vorgeschlagen
worden, solche Schmelzen durch Abschrecken, etwa auf Eisenplatten, in wasserlösliche
Form zu bringen. Jedoch müssen diese löslichen Meta- und Pyrophosphate zwecks Überführung
in Orthophosphate aufgelöst und durch eine besondere Operation von langer Dauer
hydratisiert werden.
-
Zur vollständigen Austreibung der Salzsäure aus Lösungen von Chlorkalium
in Phosphorsäure, die einen erheblichen überschuß an Phosphorsäure enthalten, sind,
wenn eine Dehydratisierung vermieden werden soll, unter Aufrechterhaltung des Siedens
bei 130i nicht zu überschreitender Temperatur mehrere Stunden erforderlich.
-
Auch durch Einleiten von Wasserdampf zwischen iao bis a50°, gegebenenfalls
bei Gegenwart von S04-Ionen, soll eine Dehydratisierung vermieden werden; doch sind
auch bei diesem Verfahren im allgemeinen längere Zeiträume erforderlich.
-
Bekannt ist auch die Herstellung von pyrophosphatfreiem Monophotphat
nach Art eines Konversionsverfahrens aus dem primären bzw. sauren Ammoniumphosphat
durch Erhitzen eines Gemisches dieses mit Chlorkalium oberhalb aoo° unter Entweichen
von Ammoniumchlorid in Dampfform, wobei dieses als Nebenprodukt gewonnen wird.
-
Schließlich ist auch die Geninnung von Alkalimonophosphat über das
aus Ferrophosphor mit Alkalisalzen erhaltene Trialkaliphosphat durch Vermischen
dieses bzw. seiner Lösungen'mit Phosphorsäure bekannt.
-
Was die bekannten Verfahren betrifft, um Pyro- bzw. Metaphosphate
bzw. die entsprechende Säure in Orthophosphorsäure oder deren Salze überzuführen,
so -finden sich in der Literatur nur Angaben, nach denen ein sehr langes Kochen
ihrer Lösungen, also bei
etwa iio bis 13o°, erforderlich ist, bis
diese Umwandlung ein beträchtliches Ausmaß erreicht hat: Bei den Verfahren, die
an Chlorkalium und Phosphorsäure als Ausgangsmaterialien gebunden sind, wurde gefunden,
daß es zweckmäßiger und wirtschaftlicher ist, davon abzusehen, die Pyrophosp@at-
oder Metaphosphatbildung bei niederen Temperaturen und langer Reaktionsdauer, die
zur Austreibung der Salzsäure erforderlich sind, zu vermeiden und in bekannter Weise
die Austreibung der Salzsäure aus Alkalichlorid schnell bei höherer Temperatur vorzunehmen
und die Bildung der Dehydratisierungsprodukte in den Kauf zu nehmen, da in dein
vorliegenden Verfahren ein Weg gezeigt ist, nach dem es leicht gelingt, die Pyro-
bzw. Metaphosphate in kürzester Zeit in Orthophosphate überzuführen, weil die Umwandlung
der dehydratisierten Produkte bei Gegenwart von Wasser und hohen Temperaturen äußerst
schnell erfolgt.
-
Für die Beurteilung des Gesamtvorganges der Überführung von Kaliumchlorid
und Phosphorsäure in Monophosphat erweist sich der scheinbare Umweg über dehydratisiertes
dann wieder zu hydratisierendes Produkt überraschenderweise als der technisch einfachere
,und wirtschaftlichere wegen des unter den offenbarten Bedingungen schnellen Ablaufs
der .dem Verfahren zugrunde liegenden Reaktionen, die unmittelbar im Anschluß aneinander
durchgeführt werden können.
-
Gegenstand. vorliegender Erfindung ist ein. Verfahren, das gestattet,
Schmelzen, die ein Gemisch von Meta-, Pyro- und Orthophogphaben mit diesen Säuren
:darstellen, in einem Arbeitsgang und momentan in Orthophösphate zu überführen.
Das Verfahren besteht darin, daß die pyrophosphathaltig;e Schmelze noch heiß, oberhalb
25o°, bzw. ein auf diese Temperatur gebrachtes pyrophosphathaltiges Produkt möglichst
intensiv mit Wasser, wässeriger Phosphorsäure oder Phosphatlösung, die gegebenenfalls
freie Phosphorsäure enthalten können, gemischt wird. Dabei ist ges wesentlich, daß
man nur solche Mengen dieser Zusätze, evtl. vorgewärmt, anwendet, daß unter Berücksichtigung
des verdampfenden Wassers noch ein überschuß an Wasser verbleibt. Dadurch, :daß.
lediglich die erforderlichen Mengen in die Schmelze eingebracht werden, gelingt
es, die Hydratisierung bei möglichst hohler Temperatur und infolgedessen momentan
durchzuführen. Die Reak- ° tionsmasse kann bei Verarbeitung von. Kaliumchlorid auf
Phosphat erstarren und im wesentlichen aus dem sauren Salz K H2 P 04 . IIS P O4
bestehen, das nach bekannten Verfahren auf Kaliumorthophosphat aufgearbeitet werden
kann. Anstatt die Schmelze mit- Phosphorsäure zu behandeln, kann man die bei der
Aufarbeitung der Schmelze anfallende phosphorsaure Mutterlauge auch ganz oder teilweise
in entsprechender Menge verwenden. Das Verfahren ist für die Hydratisierung sämtlicher
Alkalisalze einschließlich des Ammoniums der Meta- und Pyrophosphorsäure, die auch
Orthophosphate enthalten können, in Gegenwart der freien Säure oder von deren Gemischen
anwendbar, sei es, daß sie als Schmelzen vorliegen oder für das Verfahren erst iii
diesen Zustand übergeführt werden. Ausführungsbeispiele 1. 158.g KCl werden mit
387 g 89oloiger Phosphorsäure in 25 Minuten auf 3 i o° erhitzt. Dabei werden
96% des eingebrachten Chlors als Salzsäure abgetrieben. Das erhaltene, noch heiße
Gemisch von Ortho-, Meta- und Pyrophosphat bzw. diesen Säuren wird mit z00 cm3 Wasser
von 8o° -unter möglichst inniger Mischung behandelt, und es ergibt sich eine etwa
i 15' heiße Lösung. Nach dem Abkühlen werden erhalten: 152 g feuchte Kristalle
mit 49,8o % P205, 4o6 P207, 28,9o% K20. Dieses Produkt kann durch Umkristallisieren
in bekannter Weise in pyrophosphatfreies Kaliumphosphat überführt werden, während
die Mutterlaugen bei dem Prozeß wieder Verwendung finden.
-
z. 158g KCl werden mit 3879 89oloiger Phosphorsäure in 3o Minuten
auf 32o° erhitzt. Dabei werden 96,6o/o des eingebrachten Chlors als Salzsäure ausgetrieben.
Die erhaltene Schmelze wird bei 32o° mit 3449 .einer Mutterlauge mit 4z,76
0;o P205, 8,240/0 P207, i 4,o6 % K.0, die aus einer früheren Operation stammt, innig
gemischt. Nach dem Erkälten erhält man 7579 feuchte Kristalle mit 5404% P20s,
3,09% P207 i947:% K20. Bei dieser Arbeitsweise fällt das saure Salz K H2 P 04 #
H3 P 04 ,an, das in bekannter Weise auf KH2P04 verarbeitet werden kann.
-
3. 158g KCl werden mit 387g 89%iger Phosphorsäure in 3o Minuten auf
32o° erhitzt. Die erhaltene Schmelze wird in 3 Teile geteilt. Teil I -wird der natürlichen
Abkühlung überlassen; Teil II wird in der üblichen Weise mit Wasser behandelt, jedoch
erst, nachdem er auf zoo° abgekühlt ist; Teil III wird erfindungsgemäß, bei der
Endtemperatur von 32o° mit Wasser behandelt. Die Analysen der drei Produkte ergeben:
I. P2 07 `p2 05 - z 1791' Il. P= 07 : P2 05 - 1 : 2,02, III. P, 07 : P, 05 - 1 :
8,34.
-
Eine sehr 'weitgehende und .augenblickliche Hydratisierung findet
also nur bei der Arbeitsiveise gemäß der Erfindung statt.