-
Herstellung von Alkaliphosphaten aus ealciumhaltigen Rohphosphaten
Alkaliphosphate werden bekanntlich in der Weise hergestellt, daß man auf thermischem
oder nassem Wege dargestellte Phosphorsäure mit Alkalien, wie Soda und NaOH, bis
zur gewünschten Stufe absättigt und die Lösung zum Kristallisieren bringt. Da die
Herstellung_ der Phosphorsäiire auf thermischem Wege einen bedeutenden Kraftaufwand
erfor-,dert, bei der Erzeugung auf nassem Wege aber die wertvolle Schwefelsäure
in minderwertigen Gips verwandelt wird, so hat es, nicht an Bestrebungen gefehlt,
Alkaliphosphate aus Rohphosphat und Alkalien unmittelbar herzustellen. Der unmittelbare
Aufschluß ist jedoch bisher nur mit Tonerde- und Eisenphosphaten gelungen.
-
Bei den früher vorgeschlagenen Verfahren ist immer darauf hingearbeitet
worden, vor oder während des Auslaugens der geglühten bzw. geschmolzenen Masse das
entstandene Calciumoxyd in unlösliches Calciumcarbonat überzuführen, z. B. durch
Überleiten von Kohlensäure oder Zusatz von Soda zum Auslaugewasser. Diese Verfahren
haben s-ich wegen der offensichtlichen Unwirtschaftlichkeit nicht einführen können.
-
Es wurde gefunden, daß sich die unmittelbare Gewinnung von Alkaliphosphat
aus Ca-Phosphaten wirtschaftlich gestalten läßt., wenn mandarauf achtet, daß die
aus dem Reaktionsgemisch etwa entweichende Kohlensäure rasch entfernt und der erneute
Zutritt von Kohlensäure sorgfältig ferngehalten wird. Wird eine Mischung aus Rohphosphat
und z. B. Natronlauge eingetrocknet und in üb-
licher Weise geglüht, z. B.
im Drehrohr oder im Flammofen, so verläuft die Unisetzung mit bekannt schlechter
Ausbeute. Wird dagegen das Eintrocknen und Glühen im Sinne der Erfindung unter Ausschluß
von Kohlensäure
durchgeführt, so kommt die Ausbeute nahe an die
theoretische heran. Bei Verwendung von Ätznatron bzw. Natronlauge als aufschließendes
Alkali hat man dann sogar noch Aden Vorteil, daß man bei außergewöhri#' lich niedrigen
Temperaturen und noch daz#i in sehr kurzer Zeit die thermische Behandlung zu Ende
bringt. So gelingt es z. B. auf diese Weise, Apatite innerhalb i Stunde bei nur
4oo bis 5oo' zu Trinatriumphosphat bzw. fluorhaltigem Trinatriumphosphat umzusetzen.
Man verfährt hierbei so, daß der fein ,gemahlene Apatit mit vorzugsweise konzent
rierter Natronlauge angeteigt, darauf das Gemisch unter Vermeidung einer Entmischung
rasch getrocknet und dann z. B. im Tunnel- oder Kanalofen mit Außenheizung oder
elektrischer Innenheizung geglüht wird.
-
Die Tatsache, daß gerade die Kohlensäure von ausschlaggebender Bedeutung
für den Verlauf des alkalischen Aufschlusses ist, ist ebenso neu wie überraschend.
Es war nicht vorauszusehen, &ß bei Fernhaltung der Kohlensäure die Umsetzung
bei solch niedrigen Temperaturen und in derart kurzer Zeit vor sich geht. Es ist
selbstverständlich, daß man zur Erzielung höchster Ausbeuten bei Berechnung der
Alkalimenge die im Apatit enthaltenen Verunreinigtingen, wie Kieselsäure, Tonerde
und andere Alkali bindende Verunreinigungen, berücksichtigen muß. Der überschuß
an Alkali über das zur Bildung von Trinatriumphosphat erforderliche Verhältnis
1 P-- Or, : 3 Na2 0 hinaus kann daher sehr verschieden
sein. Die Alkalimenge läßt sich aber auch herabsetzen, wenn man das Rohphosphat
einer reinigenden Vorbehandlung unterwirft, z. B. durch chlorierendes Rösten, indem
das Rohphosphat bei erhöhter Temperatur gleichzeitig mit gasförmigem Chlor und Chlorwasserstoff
behandelt wird, oder durch eine alkalische oxydierende Vorbehandlung, indem das
Rohphosphat mit geringen Mengen Alkalien unter Zusatz von Oxydationsmitteln geglüht
und anschließend mit Wasser ausgelaugt wird. Hierdurch wird auch der Reinheitsgrad
des gemäß vorliegender Erfindung gewonnenen Alkaliphosphates erhöht. Auf einen .Gehalt
an Calcitimcarbonat braucht keine Rücksicht genommen zu werden, da sich dieses unter
den genannten Bedingungen mit Natronlauge bzw. Ätznatron nicht umsetzt.
-
Das vorliegende Verfahren ist nicht andie Verwendung von Ätznatron
gebunden. Man kann auch mit Soda in ähnlicher Weise arbeiten, d. h. das Rohphosphat
mit einer Sodalösung anteigen und rasch eintrocknen, und zwar unter Vermeidung einer
Entinischung während des Trocknungsprozesses, oder das Phosphat mit trockener Süda
mischen. Die Glühteinperatur liegt dann etwa iiiii -loo' höher. Es ist aber dafür
zu sorgen, daß die im Glühprozeß entwickelte Kohlensäure nicht .nur rasch abgeführt'wird,
sondern daß auch keine neue Kohlensäure hinzutritt. Alle Vor-#'richtungen,
wie Drehrohre, die mit direkt aufschlagender Flamme arbeiten, sind daher für das
Verfahren ungeeignet, denn es ist erfindungsgemäß wesentlich, daß Kohlensäure unter
allen Umständen ferngehalten werden muß. Dadurch ist es auch möglich, im Sinterverfahren
zu# arbeiten und das teure Schmelzen zu vermeiden.
-
Zur Erhöhung der Ausbeute trägt auch bei, daß das erhitzte Produkt
mit heißem Wasser, z. B. bei etwa ioo" C, in möglichst geringer Menge rasch
ausgelaugt wird, so daß konzentrierte heiße Lösungenentstehen. Hierzu können die
Mutterlaugen der Kristallisation mitverwendet werden. Beispiel I 100k,- eines 36,250/OP.05,
o,720/,Fe0" 2,73 1/0 Al. 03, 5,83 '/o S i 0-,
3,40 0/, F eilthaltenden Phosphates werden mit 8okt-, Ätznatron in Form einer etwa
4o' B6-Lauge an-"eteigt, cs unter Ausschluß von Kohlensäure rasch getrocknet und
in einem elektrisch ge-Z, 2D
heizten Ofen i Stunde bei 500'# gehalten. Das
zerkleinerte Produkt wird in heißem Wasser rasch ausgelaugt und filtriert. In Lösung
befinden sich 67,5 0/0 des angewandten P# 05 als Trinatriumphosphat.
Beispiel 2 Als Ausgangsmaterial dient ein durch eine oxydierende alkalische Vorbehan,dlunggereinigtesPhosphatmit
34,10/OP--051,1880/0 Sio25 2,5 7 oh F, o,8:2 % Al. 0,3,
o,go 0/, Fe, 03.
-
ioo kg dieses Phosphates werden mit 65 kg
Ätznatron gemischt
und nach Beispiel i welterverarbeitet.
-
In der Lösun- befinden sich 8o,go 0/0 des P.05 als Trinatriumphosphat.
-
Das Auslaugen wird in etwa 73 kg Wasser vorgenommen, wobei
etwa io Minuten bei iooo '
"erührt -wird. Es entsteht eine gesättigte Lösung,
die durch ein vorgewärmtes Filter filtriert, beim Abkühlen auf 2o' rund go'/" des
in Lösun11, gewesenen "Za3P04 in fester Form ausscheidet. Das ausgeschiedene Trinatriumphosphat
wird von der Mutterlauge ab:zentrifugiert und die Mutterlauge beim Auslaugen des
ilächstfolgenden Glühproduktes verwendet. Beispiel 3
i oo kg eines
Phosphates Mit 33,6:2 % P#. 0.5,
0,710/,Si02, 0,710/&A1203,
0,32%Fe,03, 4,i20j,F-,verdenrn,itgokgSoda,-utgemischt und bei goo' i Stunde im elektrischen
Ofen
gehalten. Während des Glühens wird Wasserdampf oder ein anderes indifferentes Gas
durch (den Ofen geleitet, nin,die Kohlensäure sofort nach Freiwerden zu entfernen.
Es muß darauf geachtet werden"daßdie Koh ' -.
lensäure rasch entfernt wird
und keine netie' hinzutreten kann.
-
Das zerkleinerte Produkt wird wie in Beispiel :2 ausgelaugt.
Ausbeute 78 0/, an P2 05.
Beispiel 4 i oo kg eines Phosphates wie in
Beispiel 3
werden mit 96 kg Ätzkali gut gemischt und wie in Beispiel?,
weiterverarbeitet.
-
Ausbeute 77,6% P20,5 als Trikaliumphosphat, welches in bekannter Weise
auf wasserfreies Trikaliumphosphat verarbeitet wird.