DE963152C - Verfahren zur alkalischen Verarbeitung von in alkalischen Aufschlussmitteln unloesliche Verunreinigungen enthaltenden Metall-, insbesondere Aluminiumphosphaten, auf Alkaliphosphat und Tonerde - Google Patents

Verfahren zur alkalischen Verarbeitung von in alkalischen Aufschlussmitteln unloesliche Verunreinigungen enthaltenden Metall-, insbesondere Aluminiumphosphaten, auf Alkaliphosphat und Tonerde

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DE963152C
DE963152C DEC10615A DEC0010615A DE963152C DE 963152 C DE963152 C DE 963152C DE C10615 A DEC10615 A DE C10615A DE C0010615 A DEC0010615 A DE C0010615A DE 963152 C DE963152 C DE 963152C
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phosphate
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Dr Hans Huber
Dr Hans Adolf Rohlfs
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Hoechst AG Werk Kalle Albert
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Chemische Werke Albert
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B25/00Phosphorus; Compounds thereof
    • C01B25/16Oxyacids of phosphorus; Salts thereof
    • C01B25/26Phosphates
    • C01B25/30Alkali metal phosphates
    • C01B25/305Preparation from phosphorus-containing compounds by alkaline treatment
    • C01B25/306Preparation from phosphorus-containing compounds by alkaline treatment from phosphates

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Compounds Of Alkaline-Earth Elements, Aluminum Or Rare-Earth Metals (AREA)

Description

  • Verfahren zur alkalischen Verarbeitung von in alkalischen Aufschlußmitteln unlösliche Verunreinigungen enthaltenden Metall-, insbesondere Aluminiumphosphaten, auf Alkaliphosphat und Tonerde Es ist bekannt, Eisen- und Aluminiumphosphate auf nassem Wege mit Alkalilauge oder auf pyrogenem Wege mit Alkalicarbonat od. dgl. aufzuschließen und in Lösungen überzuführen, die Alkaliphosphat und Alkalialuminat enthalten. Die als Nebenprodukte anfallenden Verunreinigungen aus dem Rohphosphat bestehen aus nicht aufgeschlossenem Ausgangsmaterial, z. B. Gangart, Eisenoxyd und Eisenhydroxyd, Tonerde, Kalkphosphat, Aluminiumsilicat u. a. Diese Stoffe setzen sich ungelöst ab oder bleiben in der Schwebe. Die Trennung der gewonnenen Lösungen von ihnen ist äußerst schwierig. Dazu kommt, daß unter normalen Umständen die kieselsäurereiche Aufschlußlauge vor der Tonerdefällung entkieselt werden muß. Dieser Niederschlag macht praktisch fast jeden Filtrations- und Waschprozeß in normalen Apparaturen geradezu unmöglich.
  • Die Technik ist schon dazu übergegangen, derartige Niederschläge, den sogenannten Rotschlamm, in großen Behältern nach dem Dekantierverfahren absitzen zu lassen und im Gegenstrom auszuwaschen. Dieser sogenannte Dorrprozeß ist jedoch nur großtechnisch anwendbar und wirtschaftlich. Erschwerend kommt hier hinzu, daß die dem Dekantierverfahren unterworfenen Laugen vor der Kristallisation der Alkaliphosphate bei einer sehr hohen Temperatur ein sehr hohes spezifisches Gewicht haben, wodurch die Absitzgeschwindigkeit des Schlammes weiter verringert oder gar ganz aufgehoben -wird; es sei denn, man arbeitet in verdünnten Lösungen, was aber wegen der hohen Wasserverdampfung wiederum unwirtschaftlich ist. Außerdem wäre inan genötigt, um überhaupt eine Klärung der Aufschlußlaugen zu erzielen, so viele Dekantier- und Waschgefäße aufzustellen, daß .die Ausübung des Verfahrens in kleinem Maßstabe ganz unmöglich ist.
  • Die Hauptursache der F.iltrations- und Waschschwierigkeiten liegt in der hohen Alkalität und der hohen Temperatur der Aufschlußlösungen begründet.
  • Sämtliche Schwierigkeiten werden erfindungsgemäß behoben, wenn man zunächst ganz oder teilweise auf die Abtrennung des Rotschlamms verzichtet und das Alkaliphosphat mit dem ganzen Schlamm oder mit dem nicht absitzenden Feinschlamm in der Kälte zur Kristallisation bringt. Auf diese Waise erhält man ein Kristallisat, in denn die Schlammteilchen fein verteilt sind. Der Kristallkuchen ist gleichsam ein Bett, das den Schlamm daran hindert, in die Poren des Filters zu gelangen und. diese zu verstopfen. Als sehr gut geeignet haben sich Drehfilter und Bandfilter erwiesen. Auf letzterem, insbesondere auf sogenannten Kastenfiltern, gewinnt man beim Auswaschen durch das Verdrängungsverfahren zuerst relativ konzentrierte Waschlaugen, die zum.Aufschluß des Tonerdephosphates zurückkehren, während das Urfiltrat direkt in die Behälter zum Ausrühren der Tonerde geleitet wird.
  • Um ein vorzügliches Filtrationsbett für die Abtrennung des Schlammes zu erzielen, ist es zweckmäßig, eine möglichst gestörte Kristalllsation des Alkaliphosphates durchzuführen. Die dabei entstehenden feinen Kristallnadeln lassen sich trotzdem noch bestens von der Mutterlauge abtrennen und auswaschen; Die Verunreinigung des kristallisierten Alkaliphosphates mit den alkaliunlöslichen Bestandteilen des Ausgangsmaterials ist kein Nachteil des Verfahrens, da das erhaltene Alkaliphosphat in den meisten Fällen nur ein Zwischenprodukt darstellt, das, sowie es vorliegt, auf irgendeine Weise für die Herstellung von sauren Alkaliphosphaten verwendet wird. Dafür sind eine Reihe von verfahren bekannt. Das nächstliegende ist beispielsweise die Umsetzung von Trinatriumorthophosphat mit technisch unreiner Phosphorsäure aus Rohphosphat und Schwefelsäure. Wird diese Phosphorsäure auf übliche Weise mit Soda neutralisiert, so bilden sich Eisen-, Tonerde-, Kalk- und andere Metallphosphate, also praktisch dieselben Verunreinigungen, die in dem Rückstand des alkalischen Aufschlusses von Eisen- und Tonerdephosphat enthalten sind. Wird zur Neutralisation der Phosphorsäure jedoch erfindungsgemäß gewonnenes und verunreinigtes Trinatriumorthophosphat angewandt, !so werden zwei Arbeitsprozesse der Filtration in einer einzigen Arbeitsstufe zusammengelegt. Werden statt Phosphorsäure andere Säuren, z. B. die gasförmigen Säureanhydride der Salpeter- und salpetrigen Säure, zur Umwandlung des Alkaliphosphates in saure Salze angewandt, so werden zwar praktisch keine zusätzlichen Verunreinigungen in die Lösung des erfindungsgemäß dargestellten Alkaliphosphates eingeführt. Der im alkalischen. Medium nur äußerst schwierig filtrierbare Schlamm aus dem Eisen- und Tonerdephosphat wird jedoch bei .der Ansäuerung bis zum neutralen Punkt viel leichter filtrierbar. Diese einfachere und leichtere Filtrierbarkei.t des neutralisierten Schlammes zeigt sich insbesondere auch bei. den Reaktionsgemischen., die bei der Neutralisation des verunreinigten Alkaliphosphates mit technisch unreiner Phosphorsäure erhalten werden.
  • Weitere Vorteile des erfindungsgemäßen. Verfahrens zeigen sich noch in folgendem: Es, gibt rohe Eisen- und Alum:in:iumphosphate, die sich mit Natron- oder Kalilauge schon bei Raumtemperatur zu Alkaliphosphat und Alkalialuminat praktisch vollständig umsetzen. Dazu gehören insbesondere die tertiären Eisen- und Aluminiumphosphate von der allgemeinen Formel Al(Fe)P041 z. B. das überwiegend aus Aluminiumphosphat bestehende Mineral der Saldanha Bay, Südafrika, oder das überwiegend aus. Eisenphosphat bestehende Mineral der Los Roques Insel, Venezuela. Um eine restlose Umsetzung dieser Phosphate bei niedrigster Temperatur zu erzielen, ist nur eine gute Durch mischung des Rohphosphates mit der kalten Natronlauge nötig. Das ist in Gegenwart der sich sofort bildenden Kristalle nicht ganz einfach. Am leichtesten gelingt noch die Naßmahlung des Rohphosphates mit der für die vollständige Umsetzung erforderlichen Menge Natronlauge. Erfindungsgemäß wird nach Beendigung der Naßmahlung der mit dem Feinschlamm verunreinigte Kristallbrei dannabgenutscht oder abgeschleudert, ausgewaschen und weiterverarbeitet. Das gleiche ist bei basischen Aluminiumphosphaten möglich., die bei Raumtemperatur mit Natronlauge nicht oder mir unvollständ@ig in Lösung gehen und mit heißer Natronlauge zur Reaktion gebracht- werden müssen. Basische Aluminiumphosphate sind z. B. der sogenannte Pscu.do-Wavellit von Senegal und Florida. Der besonders bemerkenswerte Vorteil des. direkten naßalkalischen Aufschlusses von Rohphosphat ist der geringe Einfluß der Natronlauge auf die organische Substanz, so daß die Aufischlußlösungen und die sich daraus abscheidenden Kristalle kaum braun gefärbt sind.
  • Werden tonerdehaltige Materialien, insbesondere auch Tonerdephosphate, vor dem naßalkalischen Auf'schluß vorgetrocknet oder gar vorcalciniert, um in den Phosphaten enthaltene organische Substanz, die bei dem nachfolgenden Ausrühren der Alkalial:umi.natlauge, die Fällung des Tonerdehydrats verzögert, zu zerstören und hierauf mit der erforderlichen Menge Alkali:lauge bei Zimmertemperatur vermischt, so erreicht die Aufschlußlauge in Abhängigkeit von ihrer Alkalikonzentration ohne äußere Wärmezufuhr annähernd d.ie Siedetemperatur. Auch diese Aufschlußlauge kann nun abgekühlt und die Kristalle können mit dem gesamten Schlamm verunreinigt, abgeschieden und erfindungsgemäß abgetrennt und weiterverarbeitet werden. Infolge der bei dieser Arbeitsweise zwischenzeitlich eintretenden vollständigen Lösung der Tonerde und Phosphorsäure ist es häufig zweckmäßig, die beim Vermischen des calcinierten Rohphosphates mit Alkal:ilauge auftretende Reaktionswärme auszunutzen und den grobkörnigen Schlamm in der Aufschlußlauge, solange diese, ohne jegliche weitere Wärmezufuhr, heiß ist, durch .das natürliche Schwergewicht oder durch Zentrifugalkraft abzuscheiden, und nur den Feinschlamm mit den Kristallen auskristallisieren zu: lassen.
  • Da sich der grobkörnige Anteil des Rotschlammes ohne Schwierigkeit auch in konzentrierten Laugen absetzt und der feinkörnige Anteil, der nur einen kleinen Bruchteil des Ganzen darstellt, in Schwebe bleibt, so. kann die Auf schlußlauge sehr konzentriert gewählt werden, so daß die zum Dekantieren ein-.gesetzten Gefäße, z. B. Dorreind@icker, über die für die vollständige Klärung normalerweise nicht zu überschreitende Belastung ausgenutzt werden können. Die Kapazität einer Tonerdefabrik wird also bei. der.erfindungsgemäßen Verarbeitung von Tor!-erdephosphat erheblich gesteigert, die Wirtschaftlichkeit erhöht.
  • Die auf die oben geschilderte einfache Weise von der Mutterlauge abgetrennten :zd ausgewaschenen, Kristalle enthalten außer dem. unlöslichen Anteil, der aus dem Rohphosphat stammt, noch solche Verunreinigungen, die sich in .der Alkalilauge gelöst haben. Hierzu gehört vor allem die Kieselsäure des Ausgangsmaterials, die sich dann während des Kristallisationsvorgangs mit Alkalilauge und Tonerde als sogenannter Natrolith der ungefähren Zusammensetzung Nag O - A12 03 - :2, Si 02 wieder agsscheiden. Diese Verunreinigungen gehen bei der Urnkristall.isation dies Alkaliphosphates oder bei dessen Umwandlung in saure Alkaliphosphate mit Säuren irgendwelcher Art ebensowenig in Lösung wie andere Anteile des Feinschlammes selbst. Sie werden aber .bei der erfindungsgemäßen Arbeitsweise im weniger alkalischen oder im neutralen und schwach, sauren Medium bedeutend leichter filtrierbar.
  • Die Aufschlußlauge selbst löst die Kieselsäure des Rohphosphates oder eines .sonstigen Ausgangsmaterials bei der bei der erfindungsgemäßen Arbeitsweise nur kurz dauernden Zeit zum Au-Fschluß und, zum Kristallisieren viel weniger aizf, als es normalerweise der Fall ist, wenn die Aufschlußlauge infolge der an sich schwierigen Abtrennbarkeit des feinen Rotschlammes längere Zeit auf Temperaturen über der Kristallisati.onstemperatur erwärmt wird. Die effektiven Höchstgehalte an Kieselsäure steigen infolgedessen nicht über o,6 g je Liter und damit nicht über die für das Ausrühren der Tonerde aus der Alkalialuminatlauge in der Tonerdeindustrie zulässige Grenze, außerdem kann die Aufschlußlauge so konzentriert gewählt werden, daß nach der Kristallisation des Alkaliphosphates unmittel@. bar eine Alka;lialuminatmutterlauge anfällt, die der üblichen Konzentration zum Ausrühren der Tonerde mindestens entspricht.
  • Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren können sowohl naßalkalische als auch pyrogenalkalische Aufschlüsse von Eisen- und Tonerdephosphaten behandelt werden. Hierfür kommen nicht nur die rohen natürlichen Phosphate, sondern auch aufbereitete und daraus b ergestellte künstliche Produkte in Betracht, die im. wesentlichen aus Aluminium-, Eisen- und anderen Metallortho-, -pyro-, -poly- und -metaphosphaten bestehen. B e,i..s p d e1. 25o g eines calcinierten Kalkphosphat enthaltenden Tonerdephosphates mit 3q.,70/0 P205 und 36,8 % A12 03 werden mit 1123 g einer 2o,f%igen Natronlauge vermischt, wobei das Reaktionsgemisch sich. bis zur Siedetemperatur erhitzt. Der Grobschlamm wird abgetrennt und gewaschen. Beim Erkalten kristallisiert das Trinatriumphosphat und hält beim nachfolgenden Abschleudern oder Absaugen den Feinschlamm in gut filtrierbarer Form fest.
  • Das Filtrat enthält bei 133 g Na20 und 121,5.g A1203 nur o,4: 2g Si 02 im Liter. Es wird nach bekannten Verfahren auf Tonerdehydrat verarbeitet.
  • Der Rückstand wird mit verdünnter Natronlauge gewaschen. Er enthält das gesamte wasserlösliche P20, bis. auf den geringen bei der Trennungstemperatur löslichen Rest von 3 g P2 O5/1, der in der Aluminatlauge verbleibt. Es wird mit Säure auf saure Phosphate weiterverarbeitet.
  • Die Gesamtmenge an unlöslichem Rückstand. beträgt 101,5 g entsprechend 4o,6% des eingesetzten calcinderten Phosphates.
  • Einschließlich der in den Waschwässern enthaltenen Mengen, die im Kreise geführt werden, fallen- 61,9 g P2 05 entsprechend 71,3 % Ausbeute und 131 g A12 03 - 3 H2 O entsprechend' 93,5 0/0 Ausbeute an.

Claims (1)

  1. PATENTANSPRUCH: Verfahren zur alkalischen Verarbeitung von in alkalischen Aufschlußmitteln unlösliche Verunreinigungen enthaltenden Metall-, insbesondere Aluminiumphosphaten, auf Alkaliphosphat und Metallhydroxyde, insbesondere Toneide, auf naßalkatischem oder pyrogenalkalischem Wege, dadurch gekennzeichnet, daß die erhaltenen Alkaliphosphat enthaltenden Lösungen zusammen mit der Gesamtmenge oder nur mit .dem durch Absitzen nicht abgetrennten Teil des unlöslichen Schlammes zur Kristallisation gebracht werden und die Kristalle zusammen mit dem Schlamm. durch Filtration abgetrennt und, ausgewaschen werden, worauf sie in bekannter Weise auf reine phosphorsaure Salze und Metallhydroxyde, insbesondere Ton, erdehydrat, weiterverarbeitet werden. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 5i6460, 570589.
DEC10615A 1955-01-21 1955-01-21 Verfahren zur alkalischen Verarbeitung von in alkalischen Aufschlussmitteln unloesliche Verunreinigungen enthaltenden Metall-, insbesondere Aluminiumphosphaten, auf Alkaliphosphat und Tonerde Expired DE963152C (de)

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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE516460C (de) * 1932-03-25 1932-04-07 Chemische Werke Vorm H & E Alb Herstellung von Tonerde neben Alkaliphosphaten
DE570589C (de) * 1930-05-15 1933-02-17 Chemische Werke Vorm H & E Alb Abtrennung von Trialkaliphosphat aus dieses und alkalische hydrolytisch gespaltene Salze, z. B. Natriumaluminat, enthaltenden Loesungen

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE570589C (de) * 1930-05-15 1933-02-17 Chemische Werke Vorm H & E Alb Abtrennung von Trialkaliphosphat aus dieses und alkalische hydrolytisch gespaltene Salze, z. B. Natriumaluminat, enthaltenden Loesungen
DE516460C (de) * 1932-03-25 1932-04-07 Chemische Werke Vorm H & E Alb Herstellung von Tonerde neben Alkaliphosphaten

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