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Verfahren zur Herstellung von Superphosphat Bei dem üblichen Verfahren
zur Herstellung von Superphosphat durch Umsetzung von gemahlenen Rohphosphaten mit
Schwefelsäure entstehen bekanntlich Gase, insbesondere Kohlensäure und fluorhaltige
Gase, deren Entfernung aus dem Reaktionsgemisch notwendig ist, da die Anwesenheit
dieser Gase den Umsetzungsvorgang verlangsamt und auch'sonst störend wirkt.
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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur schnellen Entfernung
der beim. Aufschluß entstehenden Gase. Hierbei wird nicht" nur der Aufschluß selbst
wesentlich beschleunigt, sondern auch ein Superphosphat erhalten, das einen niedrigeren
Wassergehalt und einen wesentlich geringeren -Gehalt an freier Säure hat als das
nach den üblichen Verfahren erhaltene Superphosphat. Erreicht wird dies dadurch,
daß die Mischung von Rohphosphat und Schwefelsäure vor dem Erhärten oder Erstarren
in noch flüssigem Zustande in einer Mühle gemahlen wird, wobei gleichzeitig kalte
oder warme Luft oder Gase oder überhitzter Wasserdampf durch die Mischung hindurchgeleitet
werden.
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Zum Mahlen kann jede geeignete Vorrichtung benutzt werden, die eine
"intensive Zerkleinerung der festen Bestandteile unter Durchmischung ermöglicht.
Besonders bewährt haben sich Mühlen, die zwei um eine gemeinsame Achse gegeneinander
drehbare, mit Stiften besetzte Scheiben enthalten.
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Zur Entfernung der entstehenden Reak-. tionsgase wird kalte oder warme
Luft, z. B. die Kühlluft von den Röstöfen oder auch Luft, die von der Aufschlußapparatur
angewärmt wurde, verwendet. Mit demselben Erfolg kann auch jüberhitzter Wasserdampf
durch die flüssige Aufschlußmasse geleitet werden.
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Nach dem Mahlen wird das Gemisch in der üblichen Weise weiterbehandelt.
Man bringt es in eine Kammer, in der die Umsetzung zwischen der Schwefelsäure und
dem Rohphosphat zu Superphosphat bzw. die Ausreifung desselben vollendet wird, vorauf
die erstarrte Masse abgetragen und zerkleinert wird.
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Es ist zweckmäßig, einen Teil des die Mühle verlassenden Gemisches
dem das Mischgefäß verlassenden Gemisch wieder zuzugeben und nochmals durch die
Mahlvorrichtung hindurchzuführen. Hierdurch wird eine größere Kontinuität des Aufschlußprozesses
erzielt sowie eine bessere Wärmeverteilung in der Gesamtapparatur.
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Das Verfahren der vorliegenden Erfindung erlaubt es, den Aufschluß
von Rohphosphaten mit Schwefelsäure wesentlich schneller auszuführen, als es bei
den bisher bekannten Verfahren möglich ist. Außerdem gestattet es die Anwendung
von sehr schwachen Säuren, die besonders die Umsetzung in der ersten Stufe, der
reinen Mischstufe, des vorliegenden Verfahrens viel mehr beschleunigen als starke
Säuren. Auch die Ausnutzung der Phosphate ist besser, der Aufschluß wird bei geringerem
Gehalt an freier Säure vollständiger als sonst. Die Nachreifezeit wird erheblich
abgekürzt,
da der Aufschluß schon beim Verarbeiten in der Mühle
sehr weit vorgeschritten ist.
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Das Verfahren - der Erfindung kann kontinuierlich oder diskontinuierlich
durchgeführt' werden.
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Es ist zwar schon vorgeschlagen worden,.' durch ein Auf schlußgemisch
von Rohphosphat mit Schwefelsäure heiße Luft oder überhitzten Dampf oder Ofenabgase
durchzuleiten. Hierbei hielt man es bisher aber für erforderlich, bei höheren Temperaturen
von 3oo bis 5oo° C zu arbeiten, -und hatte auch noch nicht erkannt, daß das gleichzeitige
Mahlen eine wesentliche Erleichterung und Beschleunigung des Verfahrens mit sich
bringt. Bei dem vorliegenden Verfahren ist es nicht erforderlich, Temperaturen anzuwenden,
die über den üblichen liegen, wenn es auch zwecks besserer Trocknung vorteilhafter
ist, warme Luft oder Gase zu verwenden.
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Es ist ferner bekannt und allgemein üblich, bei der Herstellung von
Superphosphat das Rohphosphat und die Schwefelsäure intensiv zu mischen und die
Mischung kräftig zu rühren. Hierbei findet aber kein Mahlen, d. h. keine mechanische
Zerkleinerung der festen Teilchen des Rohphosphates statt. Die Vorteile des vorliegenden
Verfahrens werden daher bei den älteren Verfahren nicht erreicht.
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Es ist ferner bekannt, bei der Gewinnung von Phosphorsäure das als
Ausgangsstoff verwendete Rohphosphat mit verdünnter Phosphorsäure zu mahlen. Hierbei
entsteht als Zwischenprodukt teilweise auch Monocalciumphosphat.
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Schließlich ist ein Verfahren zur Gewinnung von Phosphorsäure bzw.
von Lösungen phosphorsaurer Salze bekannt, nach welchem Rohphosphate mit verdünnter
Schwefelsäure gemischt und dann gemahlen werden. Nach vollendetem Aufschluß wird
die entstandene Lösung durch Filterpressen von dem unlöslichen Rückstand und dem
gebildeten Gips getrennt. Von der vorliegenden Erfindung unterscheiden sich die
beiden zuletzt erwähnten älteren Verfahren dadurch, daß nach ihnen kein Superphosphat
gewonnen wird. Die Tatsache, daß durch das Mahlen des Rohphosphats mit der Schwefelsäure
die Eigenschaften des fertigen Superphosphats verbessert werden, war nicht bekannt.
Von der Erfindung unterscheiden sich diese Verfahren aber auch noch dadurch, daß
bei ihnen das Durchleiten von Gasen während des Mahlens nicht vorgesehen ist. Gerade
diese Maßnahme ist aber sehr wesentlich für das Verfahren der Erfindung, da ohne
sie die beschriebene günstige Wirkung nicht eintritt.
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Die beiliegende Zeichnung erläutert schematisch beispielsweise die
Ausführung des Verfahrens. Rohphosphat ,aus dem Vorratsbehälter A und Schwefelsäure
aus dem Vorratsbehälter B gelangen durch die Abmeßvorrichtung C und D in
ein Mischgefäß E üblicher Bauart. Das das Mischgefäß verlassende flüssige Gemisch
wird in der Mühle F gemahlen und kommt dann in den Aufschlußkeller G. Durch die
Mühle werden während des Mahlens heiße Gase oder Dämpfe durchgeleitet. Ein Teil
des die Mühle verlassenden Gemisches wird abgezweigt und durch Förderschnecken H-
oder die Pumpe J wieder der Mühle zugeführt.
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Die nachstehenden Beispiele zeigen deutlich die Vorteile der vorliegenden
Erfindung gegenüber dem bisher üblichen Verfahren. Sie zeigen insbesondere, daß
nach dem Verfahren der Erfindung der Gehalt an freier Säure wesentlich herabgesetzt
wird unter gleichzeitiger Verkürzung der Nachreifezeit. Beispiele I
825 Gewichtsteile
Florida-HarJrock-Phosphat mit 35,6
% P20, 8ro Gewichtsteile Säure mit 54/o
S O3, 30° C.
| Altes Verfahren Verfahren der Erfindung |
| Mischdauer il/, Minuten Mischdauer i Minute, Mahldauer
i Minute |
| Lufttemperatur Lufttemperatur o |
| Analyse go° 1300 Lufttemperatur 13o |
| nach Ahne lZÜcklauf, ohne Riicklauf, mit3o /oigemRücklauf |
| 5 Wochen Analyse Analyse Anspruch z, |
| nach i4Tagen nach 8 Tagen Annach alyse Ansnach BTagen |
| _o/' 01, %n ofn |
| Gesamt-P205 , . . . . . . . . . . , . _$'7 I9'6 20,5
Z0,7 |
| . |
| Wasserlösliches P205 ..... . .... 17,7 18,8 18,7 18,8 |
| Freie Säure . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7,0
4,7 519 3,8 |
| H20 ..................... - - - 16,4 10,0 7,1
6,1 |
| Unlösliches P205 ............. 1,0 0,8 1,8 1,8 |
II 88o Gewichtsteile % Florida-Hardrock-Phosphat + 2/5 Constantine-Phosphat,
825 Gewichtsteile Säure 58,3 % S 0g, 30° C.
| Altes Verfahren Verfahren der Erfindung |
| Mischdauer i Minute Mischdauer i Min., Mahldauer i Min. |
| Lufttemperatur mit 30%igem |
| Analyse io5@ C, Analyse Rücklauf nach An- |
| nach io Wochen nach 4 Wochen spruch z, Analyse |
| nach 4 Wochen |
| nn 0% 00 - |
| Gesamt-P205 ........................ 18,4 19,3 1917 |
| Wasserliches P205 ................... 17,3 18,4 18,5 |
| Freie Säure ......................... 4,7 5,0 4,0 |
| H20 ................................ 12,0 8,4 6,7- |
| Unlösliches P205 ..................... i,i o,9 1,2 |