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Kontinuierliches Verfahren zur Herstellung von Diammoniumphosphat
Die Herstellung von Diammoniumphosphat oder sekundärem Ammoniumphosphat, (NH,), HPO , aus auf trockenem Wege erzeugter Phosphorsäure und Ammoniak bietet keine Schwierigkeiten und wird allgemein in der Technik vorgenommen. Das bekannte Verfahren besteht im wesentlichen darin, dass Phosphorsäure durch Ammoniak in einem Sättigungsgefäss unter bekannten pH-Bedingungen und unter Temperatur-und Konzentrationsverhältnissen neutralisiert wird, bei denen die Kristallisation des gebildeten Diammoniumphosphats eintritt. Daran anschliessend werden die Diammoniumphosphatkristalle auf einer Zentrifuge von der Mutterlauge getrennt, die sodann in das Sättigungsgefäss zurückgeht.
Dieses Verfahren ist jedoch dann undurchführbar, wenn man auf nassem Wege erzeugte Phosphorsäure
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F- undSOverwendeten Minerals ab, während der Gehalt an F- sowohl von dem Ausgangsmaterial wie auch vom Herstellungsverfahren beeinflusst wird. Der Gehalt an SO'schliesslich ergibt sich praktisch allein durch das Herstellungsverfahren. In Versuchen hat man festgestellt, dass sich bei der Neutralisation von Phosphorsäure dürchAmmoniak dieNH-Ionen und dieHPQ---Ionen an den vorhandenen Diammoniumphosphatkeimen anlagern und zur Kristallbildung beitragen. Diese Kristalle können jedoch in ihrem Gitter keine Verunreinigungen aus der Säure aufnehmen. Die Verunreinigungen verbleiben daher in der Mutterlauge.
Nach der Trennung der Kristalle durch Zentrifugieren wird die Mutterlauge in das Sättigungsgefäss zurückgeleitet, wo sich der gleiche Vorgang wiederholt. Der Gehalt an Verunreinigungen der. Mutterlauge nimmt daher ununterbrochen zu, so dass er nach einigen Verfahrensgängen die Grenze der Löslichkeit unter den Arbeitsbedingungen erreicht. In diesem Augenblick lagern sich die Verunreinigungen an den anwesenden Kristallkeimen an und verhindern auf diese Weise deren Entwicklung, wobei gleichzeitig die Trennung durch Zentrifugieren ausserordentlich schwierig wird. Darüber hinaus erhöht sich die Viskosität der Mutterlauge erheblich, so dass der weitere Ablauf der chemischen Vorgänge, d. h. der Reaktion, und der physikalischen Vorgänge, d. h. der Kristallisation, praktisch verhindert wird..
Diese beiden gemeinsam auftretenden Erscheinungen, nämlich die Erschwerung der chemischen Umsetzung und der Kristallisation einerseits und das Verkleben der kristallinischen Ausfällung anderseits, lassen es nicht zu, das Verfahren wirtschaftlich im industriellen Massstab durchzuführen.
Um diese Schwierigkeiten zu verhindern, hat man ein Verfahren vorgeschlagen, bei dem zunächst die Neutralisation der Phosphorsäure bis zu einem pH-Wert von 4 bis 4,5 unter Bedingungen geführt werden soll, unter denen die Verunreinigungen, im wesentlichen Fe203 und AlOg, ausgefällt und dann abfiltriert werden. Das Filtrat wird sodann in einer zweiten Verfahrensstufe zu Diammoniumphosphat verarbeitet.
Das Endprodukt fällt in Kristallform und in sehr reinem Zustand an, aber das zwei Neutralisierungsstufen umfassende Verfahren ist umständlich, die Filtrierung des zunächst erhaltenen Niederschlags ist schwierig und der Niederschlag selbst ist nur unter Schwierigkeiten weiter verwertbar.
Bei einem andern bekannten Verfahren werden die Kristallisation des Diammoniumphosphats, die Abtrennung der Kristalle durch Zentrifugieren und die Rückführung der Mutterlauge vermieden. Es wird vielmehr der das Sättigungsgefäss verlassende Brei aus Mutterlauge und Kristallen eingedickt und mit bereits trockenem Erzeugnis gemischt, granuliert und vollständig getrocknet. Durch Siebung wird das Gut von geeigneter Körnung abgetrennt, während das Fehlkorn, gegebenenfalls nach Zerkleinerung, wieder zur Eindickung des das Sättigungsgefäss verlassenden Breis verwendet wird. Auf Grund der Eingliederung
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der Verunreinigungen gestattet es dieses bekannte Verfahren jedoch nicht, ein sehr hochkonzentriertes Endprodukt herzustellen.
Darüber hinaus bedingt die mengenmässig sehr umfangreiche Rückführung des getrockneten Produkts zum Sättigungsgefäss einen Zwischentransport, der etwa 1000% des Endprodukts bewältigen muss. Der Anfall eines stets granulierten Erzeugnisses ist ein weiterer Nachteil des bekannten Verfahrens, insbesondere dann, wenn das Erzeugnis in Mischdüngemitteln verwendet werden soll.
Die Erfindung schlägt nun ein Verfahren vor, bei dem die auf nassem Wege erzeugte Phosphorsäure verwendet wird, welches aber dennoch die Schwierigkeiten der bekannten Verfahren vermeidet. Wie Versuche ergeben haben, ist es ohne weiteres möglich, Phosphorsäure auf Ammoniak zur Bildung von Diammoniumphosphat einwirken und dieses in der Mutterlauge kristallisieren zu lassen, in der das Verhältnis von gewissen Verunreinigungen zu POg höber liegt als das, welches im allgemeinen in auf nassem Wege erzeugte Phosphorsäure vorliegt, wobei jedoch die Menge der Verunreinigungen unterhalb der Konzentration bleibt, von der ab die Kristallisation des Diammoniumphosphats behindert wird.
Dies wird erfindungsgemäss dadurch erreicht, dass man auf nassem Wege erzeugte, als Verunreinigungen vor allem Fe3+, A13+, F'und SO * enthaltende Phosphorsäure verwendet und von der zum Sätti-
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Wie auch durch die Erfindung fernerhin vorgeschlagen wird, wird der Teil der Mutterlauge, der nicht zum Sättigungsgefäss zurückgeht, in einen Trockner gegeben, wo ein als Dünger verwendbares Erzeugnis hergestellt wird.
In der Zeichnung ist schematisch eine Vorrichtung gezeigt, wie sie zur Durchführung des Verfahrens verwendet wird.
In der Darstellung ist mit 1 das Sättigungsgefäss bezeichnet, in welchem die bei 2 zugeführte Phos- phorsäure durch das bei 3 eingeleitete Ammoniak neutralisiert wird, wobei die Bedingungen hinsichtlich des PH-Wertes, der Temperatur und der Konzentration so gewählt werden, dass das Diammoniumphosphat Kristalle bildet. Die bei dieser Umsetzung anfallende Masse wird sodann in eine Schleuder 4 gegeben, wo die Diammoniumphosphatkristalle von der Mutterlauge getrennt werden. Die Mutterlauge geht durch die Leitung 6 zurück zumSättigungsgefäss l. Diese Vorrichtung entspricht derjenigen, wie sie für die Her- stellung von Diammoniumphosphat mit Hilfe von auf trockenem Wege erzeugter und daher reiner Phos- phorsäure verwendet wird.
Bei der bekannten Vorrichtung wird die gesamte Menge der Mutterlauge in das Sättigungsgefäss 1 mit Hilfe einer Pumpe 7 zurückgeleitet. Gemäss der Erfindung wird jedoch ein Teil der Mutterlauge aus dem Kreislauf 6 abgezweigt und über eine Leitung 8, in die eine Dosierpumpe 9 einge- schaltet ist, zum Trockner 10 gebracht, in welchem ein trockenes Erzeugnis 11 anfällt, das als Dünger, z. B. in pulverisierter Form, verwendbar ist.
Die Menge der aus dem Kreislauf abgezweigten Mutterlauge hängt von dem Verunreinigungsgrad der Phosphorsäure ab. Die abgezweigte Menge soll so bemessen sein, dass in der umlaufenden Mutterlauge der Gehalt an Fe 0 und Al 0 den Wert 23 23
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nicht übersteigt (die Angaben beziehen sich auf Gewichtsmengen).
Diese Beziehung gibt die zur Durchführung des Verfahrens hauptsächliche Bedingung an. Obwohl die sekundären Verunreinigungen keine übermässig wichtige Rolle spielen, ist es dennoch ratsam, die folgenden Grenzen einzuhalten :
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Die genannten Angaben beziehen sich auf Gewichtsmengen.
In der Praxis genügt es, den Vorgang so zu führen, dass die Menge der abgezweigten Mutterlauge grösser als diejenige ist, die an der zulässigen Grenze liegende Verunreinigungsverhältnisse der Mutterlauge zur Folge hätte, so dass also die Menge an Verunreinigungen unterhalb dieser Grenze bleibt. Das Verfahren läuft dann ohne irgendeine besondere Schwierigkeit ab. Die Anpassung des erfindungsgemässen Verfahrens an die Verarbeitung von aus verschiedenen Phosphaten hergestellten Phosphorsäuren ist sehr einfach, denn es genügt, die Menge der abgezweigten Lauge auf den Gehalt der Ausgangsstoffe an Verunreinigungen abzustimmen.
Bei der Behandlung des abgezweigten Teils der Mutterlauge erhält man ein für Düngemittel ausgezeichnetes Erzeugnis. Dieses durch Trocknung der Mutterlauge anfallende Produkt enthält im allgemeinen
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stehen im gleichen Verhältnis zueinander wie diejenigen beim Diammoniumphosphat, so dass gegebenenfalls der Zusatz vonSalpeterstickstoff in Form von Ammoniumnitrat möglich ist und dennoch ein gutausgewogener Dünger erhalten wird.
Als erläuterndes Beispiel wird die Verwendung von Phosphorsäure beschrieben, die auf nassem Wege aus Kola-Phosphat hergestellt ist und die folgenden Verunreinigungsverhältnisse aufweist :
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Die genannten Angaben beziehen sich auf Gewichtsmengen.
Es wurde festgestellt, dass die Diammoniumphosphatkristalle, die beim Zentrifugieren abgetrennt wurden, noch einige Verunreinigungen in den folgenden Verhältnissen mitreissen :
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durch Trocknung der abgezweigten Mutterlaugenmenge ein Produkt erhalten, welches ein hochwertiges Düngemittel darstellt, da sein Gehalt an P2O5 ganz erheblich ist. b) Das Verfahren ist auf ausserordentlich einfache Weise durchführbar und erfordert insbesondere keine Abtrennung von Ausfällungen des Eisens und Aluminiums, welche bekanntlich nur mit Schwierigkeiten durchzuführen ist.
c) Das erfindungsgemässe Verfahren kann ohne weiteres auf die Verarbeitung von aus den verschiedensten Phosphaten erzeugten Säuren eingestellt werden, indem man das Verhältnis der abgezweigten Mutterlaugenmenge so bemisst, dass die Verunreinigungsverhältnisse unter den oben genannten Grenzen, Insbesondere denjenigen für FeOg und AICL, bleiben. d) Das erfindungsgemässe Verfahren ist sehr vielseitig in seiner Anwendung, weil die einzuhaltenden Verunreinigungsverhältnisse Höchstwerte darstellen, die die abzuzweigende geringste Menge an Mutterlauge bestimmen.
Wenn andere Gründe, beispielsweise eine grössere Nachfrage nach dem aus der abgezweigten Mutterlauge hergestellten, getrockneten Produkt oder der Wunsch einer andern Zusammensetzung dieses Produkts, es verlangen, kann man ohne weiteres das Verhältnis der abgezweigten Mutterlaugenmenge erhöhen, wobei sich diese Massnahme dann in einer Verringerung des Verunreinigungsverhältnisses der umlaufenden Lösungen auswirkt.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Kontinuierliches Verfahren zur Herstellung von Diammoniumphosphat durch Neutralisation von Phosphorsäure mittels Ammoniak in einem Sättigungsgefäss unter Einhalten von PH-, Temperatur und Konzentrationsbereichen, bei denen Diammoniumphosphat auskristallisiert, Trennung des auskristallisierten Diammoniumphosphats von der Mutterlauge und Zurückleitung der Mutterlauge in das Sättigungsge-
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