-
Verfahren zur Gewinnung von Alkaliphosphaten durch thermische Umsetzung
von Ferrophosphor mit Alkalisalzen Es ist bekannt, die Umsetzung von Ferrophosphor
mit Alkalisalzen, insbesondere Soda, bei solchen Temperaturen durchzuführen, daß
ein Schmelzen des Gutes nicht stattfindet. Nach einem Vorschlag wird dies dadurch
erreicht, daß Anfangstemperaturen zwischen 55o und 700° und Endtemperaturen von.
T IOo und I25o° eingehalten werden. Für die Durchführung des Verfahrens hat sich
weiterhin die Erkenntnis ergeben, daß die Behandlung des Gutes zweekmäßigerweise
bei Gegenwart von überschüssigem Sauerstoff erfolgt.
-
Für die praktische Ausführung des Verfahrens sind diese Anweisungen
jedoch nur mangelhaft und beziehen sich insbesondere auf die Benutzung des stirnseitig
beheiztenDrehrohrofens, bei dem nur entsprechend seiner Eigenart eine von der Aufgabe.seite
zum Austragsendehin steigende Temperatur erhalten wird. Bei diesen Öfen liegt es
also nicht im Ermessen des Fachmannes, über die ganze Ofenlänge gerade die Temperaturen
einhalten zu können, die für die Durchführung der Reaktion erwünscht sind. Man läuft
Gefahr, daß .die Charge bei Eintritt in den Ofen plötzlich zündet, so daß die dabei
frei werdende Wärme zu einem Zusammenbacken oder Schmelzen führt. Zur Behebung dieses
Nachteils hat man versucht, die Charge mit Wasser oder wäßrigen
Lösungen
zu versetzen, um die Reaktionswärme abzuführen. Dabei verzichtet man also darauf,
die frei werdende Reaktionsenergie in vollkommener Weise auszunutzen. Es ist weiterhin
bekannt, daß beim Laugen des thermisch erhaltenen Aufschlußgutes Eisenoxyd als Suspension
in Lösung geht, deren Abtrennung von dem zu gewinnenden Trinatriumphosphat außerordentlich
schwierig ist.
-
Demgegenüber gelingt es, diese Nachteile in einfacher 'Weise dadurch
zu beheben, daß man -die Reaktion in einem Drehrohrofentyp vornimmt, der als solcher
bekannt und dadurch ausgezeichnet ist, -daß auf seinem Mantel Brenner oder Düsen
für die Gas-und/oder Luftzuführung vorhanden sind. In einem solchen Ofen kann die
Temperatur an jeder beliebigen Stelle so eingestellt werden, daß kein Schmelzen
oder Backen der Charge, eintritt. Dies geschieht entweder dadurch, daß man zu heiße
Zonen durch Gas- oder Luftzufuhr kühlt oder zu kalte Zonen lokalisiert auf die gewünschte
Temperatur einstellt. Bei Benutzung .dieses Ofens in Anwendung auf den Umsatz von
Ferrop'hosphor mit Soda wird ein einwandfreies Gut erhalten, ohne daß es der verschiedenen
bekannten Methoden bedarf, etwa die Charge mit Wasser anzukrümeln oder aber Temperaturen
bis zu 225o° anzuwenden. Dieses Ergebnis wurde erzielt, indem die Temperatur an:
,der Aufgabeseite beispielsweise 6oo bis 700° und an der Austrittsseite etwa 8oo
bis 85o° betrug. Schon. in der Einhaltung dieser nach dem Stand der Technik für
die ordnungsgemäße Umsetzung für unmöglich gehaltenen Temperaturen liegt ein wesentlicher
Vorteil, denn aus Gründen der Haltbarkeit des Ofenmaterials ist es nicht zweckdienlich,
die stark alkalihaltige Charge bei Temperaturen bis zu 225o° auf die Ofenbaustoffe
einwirken zu lassen.
-
Die Verwendung eines solchen Ofens liegt durchaus nicht auf der Hand,
da der Fachmann mit Recht einwendet, daß kein Brennermaterial dem Angriff von Soda
oder Alkaliphosphat bei den gegebenen Temperaturen standhält. Die Praxis hat die
Richtigkeit dieser Auffassung bestätigt, denn die Durchführung der Reaktion in einem
Drehrohr von z m Durchmesser und 9 m Länge führte bereits nach 3 Tagen zu einer
restlosen Zerstörung der aus Schamotte und .hitzebeständigem Stahl bestehenden Brenner;
dies sogar, obwohl die Temperaturen von maximal 8oo bis 85o° nicht überschritten
wurden. Als Ergebnis dieses Versuches wird jedoch der erfindungsgemäße Gedanke insoweit
getragen, als es gelang, selbst bei diesen niedrigen Temperaturen und ohne Anteigen
des Materials- die Umsetzung so zu führen, daß weder ein Anbacken noch ein Schmelzen
auftrat, noch daß es erforderlich war, die Charge vorher anzuteigen. Es, wurden
weder Entmischungserscheinungen beobachtet, noch trat das gefürchtete Inlösunggehen
von kolloidalem Eisenoxyd ein. Dabei betrug die Umsetzung bis zu 97 und 98 %. Die
Filtration ging außerdem ohne' die geringsten Schwierigkeiten vonstatten.
-
Zur Vermeidung des Angriffs auf die Werkstoffe arbeitet man nach einem
weiteren. Merkmal der Erfindung zweckmäßig so, daß man die Gas- und Luftzufuhr durch
-die Brenner oder Düsen getrennt vornimmt, so daß also die eigentliche Verbrennung
nicht im Brennerkopf selbst, sondern im Innern des Ofens vonstatten geht. Durch
diese .überraschend einfache Maßnahme wird jede unmittelbar am Brennerkopf auftretende
starke Überhitzung vermieden, so daß bei einem weiteren Versuch, bei dem mit getrennter
Gas- und Luftzufuhr gearbeitet wurde, bei sonst gleich guten Ergebnissen weder Zerstörung
noch Ansätze auftraten. Der Erfolg dieser Maßnahme geht besonders -deutlich daraus
hervor, daß bei diesem sich über 1q. Tage erstreckenden Ofengang Brenner benutzt
wurden, die lediglich aus gewöhnlichem Eisenblech und Schamotte bestanden. Nach
Beendigung des Versuches waren die Brenner noch vollständig in Ordnung.
-
Bei der Herstellung von Trialkalip'hosphat aus Ferrophosphor durch
thermische Umsetzung mit Alkali sind die erhaltenen Laugen stark gelb gefärbt, da
im Ferrophosphor geringe Anteile von Vanadin und Chrom enthalten sind, die mit dem
Phosphor zu wasserlöslichen Salzen aufgeschlossen werden. -Diese Verunreinigungen
führen zu einer Gelbfärbung des aus den Laugen hergestellten Phosphates und machen
das Salz geringwertiger. Diesen Mißstand kann man nach einem weiteren Merkmal der
Erfindung beheben, indem man das Austragsende des Ofens mit überschüssigem Gas beaufschlagt,
so daß die Charge gegen Ende einer reduzierenden Atmosphäre ausgesetzt ist. Beispielsweise
wurde bei dieser Arbeitsweise ein Austrag erhalten, dessen Eisenoxydanteil aus Fe304,
ja zum Teil aus Fe0 bestand. Beim Laugen dieses Gutes wurde eine praktisch farblose
Lösung und durch Kristallisation ein rein weißes Salz erhalten. Überraschenderweise
tritt bei dieser Behandlung keine Reduktion des P04-Ions auf. Es ist zwar aus der
Literatur be-Icannt, .die Umsetzung des Ferrophosphors mit Alkali so zu führen,
daß das, Eisenoxyd als Fe304 anfällt. Die Überführung des zunächst als Fe20s entstehenden
Eisenoxyds in Fe304 geschieht danach aber durch thermische Dissoziation, indem gegen
Ende der Umsetzung Temperaturen von 225o° eingestellt werden. Abgesehen davon, daß
aus Korrosionsgründen eine solche Temperatur unerwünscht ist, konnte durch diese
Maßnahme nicht das Ergebnis erzielt werden, daß die Laugeflüssigkeit die störende
Gelbfärbung verliert. An Stelle des erfindungsgemäß genannten Drehrohrofens sind
in dem Schutzumfang auch andere Öfen, wie z. B. Etagenrostöfen eingeschlossen, dde
auf jeder oder einzelnen Etagen durch angebrachte Brenner die Möglichkeit der Gas-
und Luftzuführung besitzen.