PL16169B1 - Sposób przetwarzania surowego fosforanu wapniowego na zwiazki rozpuszczalna przy Jednoczesnem oddzielaniu wapnia od kwasu fosforowego. - Google Patents

Description

Znane sa rózne sposoby przetwarza- zapomoca stracania roztworem siarczanu nia surowych fosforanów na zwiazki roz- amonu lub podobnego zwiazku, puszczalne zapomoca kwasu siarkowego. Dalszy sposób polegal, na stosowaniu Proponowano równiez zastapienie kwasu nadmiernej ilosci silnie stezonego kwasu a- siarkowego kwasem azotowym, przyczem zotowego, przyczem 50 czesci drobno mie* nie traci sie na azocie, poniewaz kwas a- lonego surowego fosforanu rozpuszczano w zotowy wiaze sie z wapniem. 45 czesciach kwasu azotowego o ciezarze Znane sposoby pracy z kwasami stezo- gatunkowym 1.52 (99.67% HNO^)A wzgled- nemi posiadaja wiele wad, a przytem sa nie kwasu o zawartosci 80% i wyzej. Ce- drogie. Pracowano równiez roztworami sto- lem umozliwienia calkowitej przemiany ko- sunkowo rozcienczonemi, przyczem wydzie- niecznem bylo prowadzenie reakcji przy lano calkowita zawartosc wapnia surowe- cia^lem mieleniu surowego fosforanu, a go fosforanu w postaci siarczanu wapnia wiec w mlynie. Z otrzymanego produktureakcji, zupelnie suchego i zawierajacego saletre wapniowa w postaci stalej, wymy¬ ci w& Jie* powafaffLcy kwas fosforowy nad¬ mierna iloscia kwasu azotowego, np. dal- szemi 150 czesciami wagowemi. Stezenie kwasu azotowego i warunki przebiegu re¬ akcji sa jednak takie, ze tylko nieznaczna ilosc powstajacej saletry wapniowej prze¬ chodzi w roztwór, a produkt, otrzymywany po wymyciu kwasu fosforowego, nie two¬ rzy krysztalów, dajacych sie latwo filtro¬ wac i zawierajacych teoretyczna ilosc wo¬ dy, odpowiednio do wzoru Ca[N03)2.4H20.Wedlug niniejszego wynalazku stosuje sie kwas azotowy o takiem stezeniu i w ta¬ kiej ilosci, ze wapien surowego fosforanu otrzymuje postac rozpuszczalna, przy- czem dla przeprowadzania reakcji zbedne sa mlyny ^kulowe lub podobne urzadzenia.Oprócz tego, dzieki utrzymywaniu odpo¬ wiedniego stezania i odpowiednich tempe¬ ratur, w danym wypadku przy odpowied- niem ochladzaniu, mozliwem jest wydziele¬ nie prawie calkowitej zawartosci wapnia zapomoca wykrystalizowania z roztworu, otrzymywanego przez traktowanie surowe¬ go fosioranu kwasem azotowym, przyczem powstajace krysztaly posiadaja sklad Ca(NOJ2.4H20.Przemiana surowego fosforanu jest wiec t pod wzgledem technicznym i ekonomicz¬ nym o wiele korzystniejsza, niz przemiana, przeprowadzana dotychczas znanemi spo^ sobami Sposób wedlug wynalazku nadaje sie szczególnie dla kwasu azotowego, otrzy¬ mywanego, przez spalanie amonjaku synte¬ tycznego i pochlanianie powstajacych tlen¬ ków azotu w wodzie. Otrzymywanie 50%- wycli kwasów, stosowanych wedlug wyna¬ lazku, jest bardzo latwe.Okazalo sie, ze traktowanie surowych fosforanów rozcienczonym kwasem azoto¬ wym w ilosci, która teoretycznie konieczna jest t dla przemiany fosforanu i weglanu wapniowego, umozliwia otrzymywanie roz¬ tworu o takiem stezeniu, ze zostaje wykry¬ stalizowany zupelnie czysty azotan wap¬ niowy Ca(N0J2.4H20t którego ilosci przy odpowiedniem chlodzeniu wynosza 50% i wyzej zawartosci wapnia. Wydzielony a- zotan wapniowy zostaje bardzo latwo w stanie suchym odsaczony lub odwirowany i moze byc dalej przerabiany znanemi spo¬ sobami. Lug macierzysty, skladajacy sie ze stosunkowo silnie stezonego roztworu kwasu fosforowego i malej ilosci saletry wapniowej, zawierajacej, ewentualnie, nad¬ mierna ilosc wolnego kwasu azotowego, moze byc przerabiany w rozmaity sposób na nawozy, kwas fosforowy, fosforany a- monowe i alkaliczne i podobne produkty.Sposób ten umozliwia wiec latwe i ta¬ nie przetwarzanie surowego fosforanu na wartosciowe produkty, jak nawóz azotowy, saletra wapniowa i stezony kwas fosfo¬ rowy.Prawdopodobnie latwa rozpuszczalnosc saletry wapniowej stala dotychczas na przeszkodzie tak korzystnemu oddzielaniu skladników surowego fosforanu, przy któ- rem wyzyskuje sie bezposrednio zarówno kwas, jak tez zasade tego zwiazku. Zaleta sposobu wedlug wynalazku w porównaniu ze sposobami topienia polega na stosowa¬ niu zwyklej temperatury i prostego urza¬ dzenia, jak tez na malem zapotrzebowaniu sily. Równiez koszta odparowania sa ni¬ skie, poniewaz, w przeciwienstwie do spo¬ sobu stosujacego kwas siarkowy, pracuje sie roztworami o stosunkowo silnem ste¬ zeniu.Niewielki nadmiar odpowiednio stezo¬ nego kwasu azotowego, umozliwia równiez wydzielanie stalej saletry wapniowej i o- trzymywanie przez zobojetnienie, np. amo- njakiem, nawozu mieszanego, który wy¬ maga jeszcze tylko zwyklego osuszania.Przy przeprowadzanych próbach stoso¬ wano fosforan algerski o zawartosci 35% P205, wzglednie 76.4% Cas(P0J2, i 10% CaCO*. - 2 -Reakcja z kwasem azotowym wiaze na 100 czesci surowego fosforanu: 93,2 + 12.6 = 105.8 czesci HNOz, t. j. 23.5 czesci N. Pizy zastosowaniu 50%- wego kwasu azotowego o ciezarze gatunko¬ wym 1.317 zapotrzebowanie teoretyczne wynosi 211.6 czesci wagowych lub 160 czesci objetosciowych. Dla kazdej próby stosowano 80 czesci surowego fosforanu, wymagajacych teoretycznie 169.3 czesci wagowych lub 128 czesci objetosciowych kwasu azotowego.Przyklad I. 80 czesci surowego fosfora¬ nu rozpuszczono, mieszajac w 200 cze¬ sciach 50%-wego kwasu azotowego, co od¬ powiada w przyblizeniu nadmiarowi w wy¬ sokosci 15%. Cieplo reakcji ogrzalo mie¬ szanine do 60—70°C, a po uplywie krót¬ kiego czasu skladniki rozpuszczalne suro¬ wego fosforanu zostaly rozpuszczone.Kwas weglowy przytem ulatnia sie i po¬ wstaje piana, która moze byc powodem pewnych itrudnosci. Zanieczyszczenia nie¬ rozpuszczalne wydzielono przez filtrowa¬ nie, które trwalo jednak czas dluzszy, a to z powodu drobnych, prawie koloidalnych nierozpuszczalnych czastek, czesciowo or¬ ganicznych, czesciowo nieorganicznych. 0- trzymany produkt przerabiano w sposób nizej opisany.Przyklad II. Mieszanine reakcyjna, o- trzymana wedlug przykladu I, pozostawio¬ no w spokoju przez 24 godziny przy tem¬ peraturze 30°—40°C, a nastepnie filtrowa¬ no w stanie cieplym. Filtrowanie bylo la¬ twiejsze. Przeróbka roztworu odbywala sie sposobem, opisanym w przykladzie III.Przyklad UL Surowy fosforan wyza¬ rzono slabo przed przeróbka kwasem azo¬ towym celem zniszczenia materjalów or¬ ganicznych i innych zanieczyszczen, które powoduja powstawanie piany i utrudniaja filtrowanie. Oprócz tego zapobiega sie w ten sposób tworzeniu sie tlenków azotu. 80 czesci fosforanu, zawierajacego 75% produktu wyzarzonego, traktowano • szybko 200 czesciami 50%-wego kwasu azotowego, przyczem nie powstawala prawie zupelnie piana, jak równiez nie wytwarzaly sie tlenki azotu.Filtrowanie produktu reakcyjnego, prze¬ prowadzone celem wydzielenia zanieczy¬ szczen nierozpuszczalnych, bylo stosunko¬ wo latwe. Na filtrze pozostal osad, którego ilosc przed wymyciem, po osuszeniu wyno¬ sila 8.5 czesci wagowych. Wode wymywa¬ jaca, która stanowi roztwór rozcienczonej saletry wapniowej i kwasu fosforowego, doprowadza sie do urzadzenia, sluzacego do wytwarzania kwasu azotowego zapomó- ca pochlaniania gazów azotowych.Przesacz, zawierajacy przewaznie wol¬ ny kwas fosforowy, nadmierna ilosc kwasu azotowego i azotan wapniowy, zostal ochlo¬ dzony do 10°C ponizej zera. Po dodaniu do roztworu krysztalu azotanu wapniowe¬ go nastapilo natychmiastowe wykrystalizo¬ wanie azotanu wapniowego, jako CafNO$)2< 4H2Of który nastepnie odfiltrowano. Otrzy¬ mano 130 czesci azotanu wapniowego, któ¬ ry bezposrednio po filtrowaniu wykazywal 11.4% azotu i zawieral tylko male ilosci kwasu fosforowego, przylegajacego do po¬ wierzchni krysztalów. Przez powolne ochla¬ dzanie latwo otrzymywano czyste wielkie krysztaly o zawartosci 11.8% azotu, pod¬ czas gdy zawartosc teoretyczna wynosi 11.86%.Ilosc krysztalów azotanu (130 czesci) odpowiada nieco wiecej niz 80% zawarto¬ sci wapnia, z którego teoretycznie otrzyma- noby 158.9 krystalicznego azotanu. Silniej¬ sze ochladzanie, jak tez szybsze i skutecz¬ niejsze filtrowanie, np. na wirówkach, u- mozliwia otrzymywanie znacznie wiekszych ilosci wydzielonego azotanu wapnia, jak równiez prawie calkowite oddzielanie lugu macierzystego.Odfiltrowany azotan wapnial kwasny z powodu lugu macierzystego, zmieszany z mala iloscia sproszkowanego wapna, ga¬ szonego wapna, lub amonjaku, wzglednie J — 3 —weglanu amonu, mozna bezposrednio pra¬ zyc i przetwarzac na bialy i czysty produkt handlowy o zawartosci 13.0—15/5% N.Przesacz zawiera reszte wapnia surowego fosforanu, nadmierne ilosci wolnego kwa¬ su azotowego i kwas fosforowy. Otrzyma¬ no przesacz w ilosci 95 czesci objetoscio¬ wych o ciezarze wlasciwym 1.4, a wiec 133 czesci wagowych.Przez bezposrednie zobojetnianie amo- njakiem i nastepujace osuszanie otrzymano np. nawóz mieszany, zawierajacy 28.8% kwasu fosforowego i 20.95% azotu, z cze¬ go 26.6% kwasu fosforowego bylo rozpu¬ szczalnego w wodzie, a 2.2% w cytrynj anie amonowym, podczas gdy azot skladal sie z 8.65% azotu w postaci azotanów, a 12.3% azotu w postaci polaczenia amonowego.Produkt zawieral wiec w przyblizeniu 50% srodków odzywczych dla roslin w postaci bardzo skutecznej, posiadajac bardzo ko¬ rzystne fizyczne wlasciwosci jako produkt suchy i dajacy sie rozsypywac.Kwas fosforowy zawarty jest glównie w postaci fosforanu jednoamonowego. Przez dalsza domieszke amonjaku otrzymuje sie iosforan dwuamonowy oraz male ilosci fo¬ sforanu dwuwapniowego, które jako nawo¬ zy sa równiez skuteczne. Azot znajduje sie czesciowo w postaci azotanu amonowego, a czesciowo fosforanu amonowego. Stosu¬ nek skladników moze zmieniac sie w szero¬ kich granicach, zaleznie od ilosci kwasu a- zotowego, stosowanego dla rozkladu, ilosci wykrystalizowanego azotanu, ilosci amonja¬ ku, stosowanej do zobojetnienia, oraz po¬ dobnych czynników.Sposób wedlug wynalazku moze byc prowadzony w sposób rozmaity. Stezenie, np. kwasu azotowego moze byc wieksze lub mniejsze, niz stezenie wyzej podane, nie jest jednak korzystnem pod wzgledem tech¬ nicznym i ekonomicznym stosowanie steze¬ nia powyzej 80% i ponizej 40%. Najwla¬ sciwsze jest stezenie 45—65%.Jezeli surowy fosforan zawiera stosun¬ kowo wielkie ilosci zanieczyszczen, jak zwiazków glinu i zelaza, fluorku wapniowe¬ go i podobnych, korzystnem jest stosowa¬ nie kwasu azotowego tylko w ilosci, wy¬ starczajacej do zwiazania fosforanu wap¬ niowego i weglanu wapniowego, ewentual¬ nie w ilosci nieco mniejszej, tak ze w pierwszym przebiegu procesu male ilosci jednofosforanu wapniowego nie rozkladaja sie, przyczem prawie wszystkie zanieczy¬ szczenia zostaja nie rozpuszczone i zatrzy¬ mane przez filtr. Po usunieciu zanieczy¬ szczen mozna dodac podczas drugiego prze¬ biegu procesu dalsze ilosci kwasu azotowe¬ go przed wykrystalizowaniem saletry wap¬ niowej. Jezeli jednak surowy fosforan za¬ wiera stosunkowo male ilosci nierozpu¬ szczalnych zanieczyszczen, zbednem jest, ewentualnie, filtrowanie, a otrzymany pro¬ dukt reakcyjny moze byc bezposrednio o- chladzany celem wykrystalizowania saletry wapniowej. Bedzie ona w tym przypadku zawierala zanieczyszczenia nierozpuszczal¬ ne. Jezeli jednak zanieczyszczenia te nie sa szkodliwe, produkt moze nadawac sie dla pozadanych celów, nawet jezeli filtro¬ wanie wydzielonej saletry wapniowej nie odbywa sie we wlasciwy sposób.Stopien ochladzania moze równiez zmie¬ niac sie w szerokich granicach az do punk¬ tu zamarzania roztworu. Przy stosowaniu silniej stezonego roztworu ochladzanie juz do +5°, +10°C powoduje wydzielanie znacznych ilosci azotanu wapniowego.Jezeli do rozkladu stosuje sie kwas rozcienczony, np. 30%-wy, nalezy przed krystalizowaniem odparowac produkt az do otrzymania odpowiedniego stezenia, ce¬ lem wydzielenia wiekszych ilosci saletry wapniowej.Kwasny lug macierzysty, zawarty, e- Wentualnie, w odfiltrowanych krysztalkach saletry wapniowej, zostaje usuniety przez przemywanie ochlodzonym roztworem azo¬ tanu amonowego.Sposób wedlug wynalazku nadaje sie — 4 —równiez dla produktów, powstajacych z reakcji surowych fosforanów i tlenków a- zotowych w obecnosci wody. PL

Claims (2)

1. Zastrzezenia patentowe. 1. Sposób przetwarzania surowego fo¬ sforanu wapniowego na zwiazki rozpu¬ szczalne, przy jednoczesnem oddzielaniu wapnia od kwasu fosforowego, zapomoca roztwarzania surowego fosforanu kwasem azotowym o stezeniu ponizej 80%, najwla- sciwiej 45—65%, znamienny tern, ze z wy¬ tworzonego roztworu zapomoca ochladza¬ nia wydziela sie prawie calkowita ilosc wapnia, zawartego w fosforanie, w postaci krysztalów CfafNOz)2'4H2Of otrzymane krysztaly odfiltrowuje sie, poczem lug ma¬ cierzysty, skladajacy sie z kwasu fosforo¬ wego i reszty wapnia, zostaje w znany spo¬ sób przetwarzany na produkty, zawieraja¬ ce kwas fosforowy lub ten kwas i azot.
2. 2. Sposób wedlug zastrz. 1, znamien¬ ny tern, ze wydzielona saletre wapniowa wymywa sie zimnym roztworem azotanu amonowego. Odda Smelteverk A/S. Er lin g J ohn s on. Zastepca: Inz. H. Sokal, rzecznik patentowy. Druk L. Boguslawskiego I Skl, Warszawa. PL