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Verfahren zur Herstellung eines Phosphatdüngemittels Es sind eine
Reihe verschiedener Verfahren zur Herstellung von Phosphatdüngemitteln durch Zusammenschmelzen
von Rohphosphaten mit Kalk und Kieselsäure in Literatur und Praxis bekannt. Diesen
bekannten Verfahren haften aber gewisse, ihre Verwendung in der Praxis beschränkende
Nachteile an.
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Nach einem Vorschlage von W o 1 t e r s wird ein natürliches Phosphat
mit einem künstlichen Silicat im Ofen geschmolzen und die Schmelze dann einer schnellen
Abschreckung bzw. Abkühlung unterworfen. Durch die hierbei zur Herabsetzung des
Schmelzpunkts unentbehrlichen Alkalien wird aber das Baumaterial des Schmelzofens
schnell zerstört.
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Ein anderer Vorschlag von M a t h e s i u s , nach welchem phosphathaltige
Rohmaterialien mit Kalk und Kieselsäure in bestimmtem Mengenverhältnis zusammengeschmolzen
werden, hat den Nachteil, daß die Schmelztemperatur eine sehr hohe ist, der Stromverbrauch
daher ein großer, und daß außerdem die Zusätze, wie Kieselsäure und Tonerde und
gegebenenfalls auch Kalk, bei Berücksichtigung der in engen Grenzen sich bewegenden
Unkostenspanne teuer sind. Auch dieses Verfahren hat sich daher in der Praxis nicht
durchsetzen können.' T a 1 b o t hat ferner zur Herstellung eines citronensäurelöslichen
Phosphatdüngemittels vorgeschlagen, phosphathaltiges Gestein zu benutzen, das Calciumcarbonat
enthält unter Zuschlag von Kieselsäure in Form von Sand, Quarz, Kieselgur, Glas
oder Ton bzw. Letten, und diese Beschickung im Ofen zu sintern bzw. unter Zuschlag
von Siliciumdioxyd oder eines Aluminiumoxydes oder einer geeigneten Eisen- oder
Aluminiumverbindung diese Beschickung im Ofen zu schmelzen. Ein in Ammoncitratlösung
nach P e t e r m a n n in hohem Grade lösliches Düngemittel wird auf diese Weise
jedoch nicht erzielt.
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Gegenüber diesen bekannten Verfahren besteht das Verfahren der vorliegenden
Erfindung darin, daß z. der Beschickung aus Rohphosphat und einer Kalkbase an Stelle
der üblichen Menge der Tonerde, der Kieselsäure und eines Teiles des Kalkes das
Abfallprodukt des Braunkohlenbergbaues, der schwarze Letten (Kohleletten), oder
such sonstiger Letten, z. B. aus mineralischen Lettenablagerungen stammend, zugesetzt
wird und 2. diese
Beschickung im elektrischen Ofen geschmolzen wird,
worauf die abgestochene Schmelze . in üblicher Weise abgeschreckt oder abge-,, kühlt
und 'in streufähige Form übergefAi wird.
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Die besonderen Vorteile dieses Verfahretxs.liegen darin, daß a) Lettenablagerungen
meistens ein (kaum verwertbares) Abfallprodukt darstellen und infolgedessen z. B.
als Abraum des Braunkohlenbergbaues sehr billig beschafbar sind, b) daß sie, abgesehen
von dem notwendigen Gehalt an Tonerde und Kieselsäure, eine wesentliche Herabsetzung
des Schmelzpunktes der Beschickung bewirken und damit zu einer Stromersparnis beim
Schmelzprozeß führen, c) daß ein Phosphatdüngemittel mit hohem Gehalt an ammoncitrat-
und citronensäurelöslichem P205, d. h. mit für die Pflanzenwurzeln leicht aufnehmbarem
P2 05 gewonnen wird.
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Wird eine so zusammengesetzte Beschickung im elektrischen Ofen geschmolzen
und nach dem Abstichprozeß abgekühlt, z. B. durch ' Einlaufen in kaltes oder gekühltes
Wasser oder auch in kalte oder gekühlte, stark verdünnte Säuren, z. B. Schwefelsäure,
oder in Laugen, dann ergibt sich ein Schmelzphosphat von sehr hohem Phosphorsäuregehalt,
der die erwähnte hohe und leichte Löslichkeit besitzt.
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Es wurde ferner nach einer weiteren Ausbildungsform des Verfahrens
der Erfindung festgestellt, daß, wenn man neben dem schwarzen Letten als weiteres
Flußmittel mit noch niedrigerem Schmelzpunkt als der schwarze Letten den Ferrophosphor
hinzufügt, welcher gleichzeitig fähig ist, bei dem Zusammenschmelzen in geringem
Umfange auftretende Verdampfungsverluste an Phosphor aufzunehmen oder sich mit Phosphordämpfen
anzureichern, der Schmelzpunkt weiterhin herabgesetzt wird und die Charge mit viel
geringerem Stromverbrauch als ohne diesen Zusatz verschmolzen werden kann.
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Ein besonderer Vorteil der Hinzufügung des Ferrophosphors besteht
darin, daß sich im Ofen unterhalb der Schmelze des Phosphats ein flüssiges Schmelzbad
(infolge des höheren spezifischen Gewichts des Ferrophosphors) bildet, so daß die
Umsetzung im Ofen auf einem flüssigen Schmelzbad vor sich geht, was für diese Umsetzung
unter konstanten Betriebs- und ebenso Temperatur- und Strombedingungen von großem
Vorteil ist. Die Herstellung des Schmelzphosphats erfolgt im kontinuierlichen Betriebe
dann so, daß entweder von Zeit zu Zeit oder kontinuierlich oberhalb dieses flüssigen
Schmelzbades die Phosphatschmelze für sich abgestochen und durch Einlassen in ein
Kühlbad abgeschreckt wird, während das flüssige Schmelzbad von Zeit zu Zeit am Boden
des Ofens für sich abgestochen wird.
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Mehrere Beispiele für die Zusammensetzung einer geeigneten Beschickung
zur Erzielung eines hochwertigen Schmelzphosphats nach der Erfindung sind im folgenden
angeführt: Ausführungsbeispiele r. Etwa 16o kg Murmanphosphat werden etwa 15 kg
Kalk und 48 kg Hirschfelder Tongestein (Braunkohlenletten)' zugesetzt (enthaltend
etwa 6o o% Si 02, etwa 30 % Al, 03, etwa 3 bis 40/ö Fe, 0, etwa i bis 2°/o
Ca 0,
etwa 2 % Mg0). Die Schmelztemperatur im elektrischen Ofen beträgt
dabei etwa i 55o', der Stromverbrauch etwa 65o kWh je Tonne Produkt.
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Bei Ersetzung von 5o °/o der Kalkmenge durch die entsprechende Menge
Carbidschlamm tritt eine unmerkliche Veränderung von Temperatur, Energieverbrauch
und Ausbeute ein.
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Analysenbefund des hergestellten Schmelzphosphates
Gehalt an Gesamtphosphorsäure |
im Produkt . . . . . . . . . . . . . . 22,260f, |
Gesamtgehalt an ammoncitrat- |
löslichem P205 . . . , . . . . j . . 15,50 o/o, |
Gesamtgehalt an citronensäure- |
löslichem P205 . . . . . . . . 21,89 |
0/0, |
Gesamtgehalt an Si 02 ...... 2o,26 °/o, |
Gesamtgehalt an citronensäure- |
löslicher Si 02 . . . . . . . . . . . 18,68 °/o. |
2. Die Beschickung besteht aus 2,15 kg praktisch reinem Apatit, 7o kg Ca0, 13o kg
Hirschfelder Tongestein (Braunkohlenletten), enthaltend etwa 6o °/a-Si 02, etwa
30
% A12 0g, etwa 3 bis 4 °/a Fe203, etwa i bis 2 °% Ca
0,
etwa 2 °/o
Mg O. Schmelztemperatur etwa 151o°. Stromverbrauch je Tonne Produkt 6oo kWh.
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Analysenbefund:
Gesamt-P2 05 . # . . . 19,85 |
citronensäurelösliches P2 05 . , 19,17 °/a, |
ammoncitratlösliches P205 15,8o °/o, |
Gesamt-Si 02 . . . . . . 20,1701o, |
citronensäurelösliches Si 02 . . 18,30 %. |
3. 16o kg Murmanphosphat, 37 kg Kalk, 26 kg Hirschfelder Tongestein (Letten). (Zusammensetzung
wie im Beispiel i.) Schmelztemperatur 153o°. Energieverbrauch 52o kWh.
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Bei Zusatz von 18 kg Ferrophosphor zur Beschickung stellte sich die
Schmelztemperatur auf etwa 148o°, der Energieverbrauch auf etwa 48o kWh bei praktisch
gleicher Ausbeute.
Analvsenbefund:
Gesamt-P2 05 ... *'*'''''"' 22,51 |
citronensäurelösliches P205 , . 22,51 |
ammoncitratlösliches P20,, . . . 19,53 %, |
Gesamt-Si 02 . . . . .. . . 15,260/0, |
citronensäurelösliches Si 02 .. 14,32 |
4. Die Beschickung besteht aus ioo kg Murmanphosphat, 28 kg Kalk, 9 kg Laziskaer
Tongestein (Piastletten). Zusammensetzung etwa 45 % Si 02, etwa 37 % Al, 0, etwa
2 0/0 Mg O, etwa i 0/0 Fee 0g, etwa i o/0 C a O. Schmelztemperatur etwa 1520°. Stromverbrauch
etwa 58o kWh.
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Analysenbefund:
Gesamt-P=G s . . . . . .. . . . 21,6 u l" /" |
citronensäurelösliches P.05 , . 19,93 %, |
ammoncitratlösliches P20;, . , . 18,48 0/0, |
Gesamt-Si 02 . . . . . # . . . 12,2O |
citronensäurelösliches Si 02 . . i 2,oo 0/0. |
5. Die Beschickung besteht aus iookg Murmanphosphat, 33 kg Kalk, io kg Laziskaer
Tongestein (der Prinzengrube), enthaltend etwa 6o 0/0 Si 02, etwa 28 0/0
Al, 0, etwa 5 0% Fee
0, etwa 2 0/0 Mg O, etwa 10% Ca O. Schmelztemperatur
etwa 155o°. Stromverbrauch etwa 6oo kWh.
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Analysenbefund:
Gesamt-P2 Q; ... . . ... 21,240/0, |
citronensäurelösliches P20;, .. 21,i20/0, |
ammoncitratlösliches P20, ... 21,10'/" |
12,9o 0/0, |
citronensäurelösliches Gesamt-Si 02 . . Si02 ......
. . 11,90 0/0. |
6. Die Beschickung besteht aus i5okg Murmanphosphat, 8o kg Kalkstein, 27,5 kg N?eanderthaler
Abraumtongestein (Kalkletten), enthaltend etwa 59 % Si 02, etwa 23 0/0 A12 O3, etwa
8 0% Fee 0s, etwa i bis 2 0/0 Ca O. Schmelztemperatur 1500°. Stromverbrauch etwa
550 kWh. Analysenbefund:
Gesamt-P205 . . . : . . IS,76 0/0, |
citronensäurelösliches P20;, . . 16,2o'/" |
ammoncitratlösliches P20,, . . , 15,17 0/0, |
Gesamt-Si 02 . , . . . .. . . 16,33 0/0, |
citronensäurelösliclnesSi02 .. io,i4o/o. |