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Verfahren zur Herstellung von Glühphosphaten Glühphosphate werden
durch Erhitzen von Rohphosphaten mit Alkaliverbindungen und anderen Aufschlußmitteln,
wie Kieselsäure, Kalk u. dgl., hergestellt. Als Alkaliverbindungen hat man die Carbonate,
Sulfate oder Chloride der Alkalien oder auch Mischungen derselben empfohlen. Praktische
Verwendung finden in erster Linie die Alkalicarbonate, während die Sulfate weniger
und die Chloride, soweit bekanntgeworden ist, überhaupt keine Anwendung finden.
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Es ist dies offenbar darauf zurückzuführen, daß die Verwendung der
Carbonate eine einfachere und leichtere Durchführung des Prozesses gestattet. Bei
der technischen Durchführung des Glühprozesses ist es aus wirtschaftlichen Gründen
erforderlich, den Erhitzungsprozeß durch direktes Erhitzen mit Feuergasen durchzuführen.
Bei der Verwendung vonAlkalicarbonaten zumAufschluß erhält man Abgase, die außer
Stickstoff nur Kohlensäure enthalten, neben geringen Mengen unverbrennlicher Bestandteile,
so daß man diese Gase ohne weiteres in die Atmosphäre entweichen lassen kann. Verwendet
man dagegen Sulfate oder Chloride, so enthalten die Abgase neben Kohlensäure und
Stickstoff noch schweflige Säure oder Chlorwasserstoff. Die sauren Bestandteile
dieser Gase müssen aus denselben entfernt werden, bevor sie in die Atmosphäre entweichen,
was mit erheblichen Kosten und technischen Schwierigkeiten verknüpft ist, da die
Konzentration derselben in den Gasen verhältnismäßig gering ist. Die Umsetzung während
des Glühprozesses ist aber auch mit Carbonaten leichter durchzuführen als mit Sulfaten
oder Chloriden, weil die ersteren reaktionsfähiger sind als die Sulfate oder Chloride.
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Es wurde nun gefunden, daß es noch vorteilhafter ist, an Stelle der
Carbonate organische Alkaliverbindungen zu verwenden, da diese reaktionsfähiger
als die Carbonate sind. Die Umsetzung vollzieht sich bei Verwendung von organischen
Alkaliverbindungen unter sonst gleichen Voraussetzungen schneller und weitgehender
als bei Verwendung von anorganischen Alkaliverbindungen. Erhitzt man z. B. ein Rohphosphat
mit Alkaliverbindungen in Gegenwart von Kieselsäure in an sich bekannter Weise gleich
lange Zeit, z. B. ü/2 Stunden, in einem Drehofen bei den üblichen Aufschlußtemperaturen
von etwa zooo ° C und mehr, z. B. zo5o°C, und stellt den Zeitpunkt fest, bei dem
das Rohphosphat unter Verwendung von Alkaliverbindungen organischer Säuren einen
Aufschluß von beispielsweise go °/o citratlöslicher Phosphorsäure erreicht hat,
so ist zu beobachten, daß das gleiche Aufschlußverfahren mit den äquivalenten Mengen
anorganischer Alkaliverbindungen, unter sonst gleichen Bedingungen durchgeführt,
einen geringeren Aufschluß, z. B. einen solchen von 7o bis 8o°/0, ergibt.
Offenbar
hängt die bessere Wirkung der organischen Alkaliverbindungen mit der Eigenschaft
dieser Stoffe, organischer Natur zu sein bzw. reduzierende Wirkungen auszuüben,
zü-_ sammen, da man anderwärts schon"beim-Äufschluß von Rohphosphaten festgestellt
hat, daß durch geringen Zusatz von Kohle der Aüf=' schluß begünstigt wird. Außerdem
erleiden aber die Alkaliverbindungen organischer Säuren bekanntlich schon bei verhältnismäßig
niederen Temperaturen eine Selbstzersetzung, durch die anscheinend auch günstigere
Voraussetzungen geschaffen werden, um das Alkali mit der anwesenden Kieselsäure
und Phosphorsäure in unmittelbare Reaktion zu bringen.
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Bei der Verbrennung der organischen Alkaliverbindungen wird auch eine
nicht unerhebliche Wärmemenge nutzbar, die dem Aufschlußprozeß zugute kommt, Handelt
es sich um die Herstellung von kaliumhaltigen Glühphosphaten, so bietet die Verwendung
organischer Kaliumverbindungen noch besondere Vorteile gegenüber der Verwendung
von Kaliumcarbonat. Kaliumverbindungen sind bekanntlich bei den Aufschlußtemperaturen
bis zu einem gewissen Grad flüchtig. Da aber der Kaliumverlust um so geringer ist,
je leichter und schneller die Umsetzung stattfinden kann, ist es auch aus diesem
Grunde vorteilhafter; die leichter reaktionsfähigen organischen Kaliumverbindungen
an Stelle der Carbonate zu verwenden.
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Von den organischen Alkaliverbindungen eignen sich für den praktischen
Betrieb insbesondere die leicht zugänglichen organischen Verbindungen, wie z. B.
Kalium- oder Natriumformiat, an deren Stelle jedoch auch andere organische Verbindungen,
wie z. B. Oxalate, Tartrate,. Acetäte u. dgl., treten können. Von den Alkaliverbindungen
organischer Säuren lassen sich die Formiate und Oxalate bekanntlich auf großtechnischem
Wege aus Alkalisulfaten, Ätzkalk und Kohlenoxyd erzeugen, so daß ihrer praktischen
Verwendung nichts im Wege steht. Andere Alkaliverbindungen organischer Säuren wiederum,
z. B. Tartrate, fallen in der Industrie als Neben- oder Abfallprodukte an und können
daher wie die großtechnisch erzeugten Verbindungen für die Glühphosphatherstellung
verwertet werden. Es ist zwar ein Verfahren bekannt, welches sich zum Aufschluß
von Phosphaten einer organischen Säure bedient. Dieses Verfahren bezweckt aber die
Herstellung von freier Phosphorsäure und Alkaliphosphaten aus Thomasmehl oder anderen
basischen Schlacken unter Verwendung von Oxalsäure als Aufschlußmittel. Es handelt
sich somit bei dem letztgenannten Verfahren um die Erzeugung anderer Produkte als
bei der Arbeitsweise der Erfindung, ferner um einen Aufschluß auf nassem Wege und
aus Stoffen, die zum Teil selbst schon, wie z. B. Thomasmehl, wertvolle Düngemittel
sind. Ausführungsbeispiel iooo kg Rohphosphat mit 38% P20, wurden mit 1o2 kg Sand
und 496 kg Kaliumformiat innig gemischt und bei iooo ° im Drehofen gebrannt. Es
wurde ein weicher, poröser Klinker erhalten, der nach dem Mahlen folgende Zusammensetzung
hatte: 29,o0/,) Ges. P20,, 28,20/0 citronensäurelösl. P205, 26,4% citratlösl. P,0"
213 0lo K. 0.
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Vergleichsweise wurden iooo kg des gleichen Phosphates mit 1o2 kg
Sand und 407 kg Pottasche gemischt und die Mischung im gleichen Drehrohrofen, also
unter den gleichen Voraussetzungen, bei etwa 104o bis io6o ° gebrannt. Der Klinker
hatte in diesem Fall nach der Mahlung folgende Zusammensetzung: 29,6% Ges. P, O"
22,6 % citronensäurelösl. P. O,, 20,i 0/0 citratlösl. P2 0;" 19,4% K2 0.
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Man ersieht daraus, daß sich das Kaliumformiat als wesentlich reaktionsfähiger
erwiesen hat als Pottasche, weil in der gleichen Zeit, in der die Umsetzung mit
Kaliumformiat bereits beendet war, bei Verwendung von Pottasche und noch etwas höherer
Temperatur die Umsetzung bei weitem noch nicht beendet war, die Kaliverluste aber
größer waren.