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Verfahren zur Reinigung von Phosphation enthaltenden Flüssigkeiten
Die beim Aufschluß von Rohphosphaten mit starken Säuren, z. B. Schwefelsäure, gebildete
Phosphorsäurelösung enthält verschiedene Verunreinigungen, wie gelöstes Calciumsulfat,
Eisen-, Aluminium- und Magnesiumphosphate, Fluorwasserstoffsäure und Kieselfluorwasserstoffsäure.
Bei Verarbeitung dieser Phosphorsäurelösung auf Phosphate, z. B. Diammoniumphosphat,
sind diese Verunreinigungen sehr hinderlich. Infolge ihrer schleimigen Konsistenz
verursachen sie Schwierigkeiten beim Filtrieren und bei Abscheiden der Phosphatkristalle;
sie fördern das Entstehen feiner Kristalle, während häufig grobe erwünscht sind,
und geben dem als Endprodukt entstehenden Phosphat, das infolge der Verunreinigungen
auch nicht gänzlich in Wasser löslich ist, eine graue Farbe.
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Bei den verschiedenen bekannten Verfahren zur Gewinnung löslicher
Phosphate arbeitet man darauf hin, die genannten Verunreinigungen aus den Ausgangsmaterialien
möglichst weitgehend zu entfernen. So kann man sich eines bedeutenden Teiles dieser
Verunreinigungen bereits dadurch entledigen, daß man die Phosphorsäure, die in Form
einer etwa 2o°/oigen wäßrigen Lösung von dem beim Aufschluß des Rohphosphates mit
Schwefelsäure gebildeten Gips abgetrennt worden ist, mit Ammoniak behandelt, bis
die Lösung bei Anwendung von Methylrot als Indikator neutral reagiert, d. h. bis
das erste Wasserstoffion der dreiwertigen Phosphorsäure ganz und das zweite zu etwa
2o°/, an Ammoniak gebunden ist. Der bei dieser Behandlung entstehende Niederschlag
kann durch Filtrieren von der Lösung getrennt werden, die hierauf nach vorhergehender
Konzentration durch Zusatz einer neuen Menge von Ammoniak in Diammoniumphosphatlösung
umgewandelt werden kann. Die in der Ausgangssäure gelösten Kalkverbindungen werden
bei der ersten Ammoniakbehandlung als Dicalciumphosphat niedergeschlagen, das grob
kristallin und sehr leicht zu filtrieren ist. Ein anderer Teil dieser Kalkverbindungen
wird durch die Fluorwasserstoffsäure und die Kieselfluorwasserstoffsäure, die in
der Säure vorhanden sind, unter Bildung ausfallender Verbindungen gebunden. Die
beiden letzteren Niederschläge sind sehr schleimig und sehr schlecht filtrierbar.
Das Eisen der Ausgangssäure wird als Eisenphosphat niedergeschlagen, das ebenso
wie das gebildete Dicalciumphosphat grob kristallin und leicht filtrierbar ist.
Die Abscheidung von Eisenphosphat ist jedoch nicht quantitativ; ein Teil desselben
bleibt in wahrscheinlich kolloidaler Lösung zurück. Dasselbe gilt für das Aluminiumphosphat,
das überdies nur zum geringsten Teil niedergeschlagen wird, und zwar in fein kristalliner,
schwer filtrierbarer Form. Je höher die Konzentration der nach dem ersten Ammoniakzusatz
erhaltenen Lösung ist, desto mehr Aluminium bleibt in ihr gelöst. Schließlich
bleibt
in der Lösung eine kleine Menge von kolloidal gelöster Kieselsäure zurück, die durch
Zersetzung der Kieselfluorwässerstoffsäure gebildet worden ist.
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Beim Abfiltrieren der durch den ersten Ammoniakzusatz erhaltenen Lösung
von den niedergeschlagenen citratlöslichen Bestandteilen bleiben demnach in der
Lösung etwas Eisen, viel Aluminium und etwas Kieselsäure als Verunreinigungen zurück.
Von diesen Verbindungen macht das kolloidal gelöste Eisenphosphat und die Kieselsäure
und ein Teil des Aluminiumphosphates die jetzt folgende Weiterverarbeitung der Lösung
mit, nämlich das Konzentrieren, das Sättigen mit Ammoniak bis zur Diammoniumphosphatstufe,
das Kühlen und das Abschleudern des auskristallisierten Diammoniumphosphates von
der Mutterlauge; diese Verunreinigungen stören dabei die Kristallisation des Diammoniumphosphates
und gelangen schließlich in die Mutterlauge. Bei einer nicht zu geringen Aluminiumphosphat-Konzentration
wird ein Teil dieses Stoffes während der zweiten Neutralisierungsstufe, d. h. während
der Erzeugung der Diammoniumphosphatlösung, niedergeschlagen, gelangt in den abzuschleudernden
Kristallbrei von Diammoniumphosphat und Mutterlauge und verursacht durch seine schleimige
Konsistenz Schwierigkeiten beim Abschleudern. Der Feuchtigkeitsgehalt der abgeschleuderten
Kristalle bleibt hoch, wodurch das Trocknen erschwert wird.
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Da die übrigens ziemlich große Menge von Mutterlauge mit einer neuen
Charge von frischer Phosphorsäure in den Betrieb zurückgeführt wird, erhält man
also eine Anhäufung von hauptsächlich Eisenphosphat, Aluminiumphosphat und Kieselsäure
in der Mutterlauge, bis ein Gleichgewichtszustand eingetreten ist, bei dem ebensoviel
Verunreinigungen zugeführt wie abgeführt werden.
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Es wurde nun gefunden, daß man alle diese Schwierigkeiten auf einfache
Weise vollständig belieben kann, indem man die Verunreinigungen durch präzipitierende
organische Kolloide, beispielsweise Stärke, Leim oder Gelatine, niederschlägt. So
kann man der bei der oben beschriebenen Herstellung von Diammoniumphosphat erhaltenen
Mutterlauge präzipitierende organische Kolloide, beispielsweise z kg trockene Stärke
in Form ihrer wäßrigen Lösung auf z cbm Mutterlauge, zusetzen, worauf das gebildete
Präzipitat abgesondert und die gereinigte Mutterlauge in den Betrieb zurückgeführt,
beispielsweise frischer Phosphorsäure zugesetzt wird. Sowohl das präzipitierende
Kolloid als auch die zu entfernenden kolloidalen Verunreinigungen werden niedergeschlagen,
und in der verbleibenden 'Mutterlauge ist von beiden keine Spur mehr vorhanden.
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Das Verfahren gemäß der Erfindung ist in seiner Anwendung nicht auf
die beschriebene Herstellung von Diammoniumphosphat beschränkt. Grundsätzlich kann
es zur Entfernung von Verunreinigungen aus allen durch Aufschluß von Rohphosphaten
mit starken Säuren und durch deren Weiterverarbeitung erhaltenen, Phosphationen
enthaltenden Flüssigkeiten mit verschiedener Reaktion angewendet werden. So kann
es z. B. auch beim Umkristallisieren verunreinigter löslicher Phosphate verwendet
werden.
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Die Klärung von trüben oder kolloidale Suspensoide enthaltenden Mineralölen
durch Zusatz organischer präzipitierender Kolloide ist bekannt. Weiter hat man zur
Erleichterung der Filtration von-,gefällten Metallsulfiden schon koagulierte Torfmasse
oder ähnliche koagulierte huminhaltige Kolloide zugesetzt. Schließlich ist auch
schon vorgeschlagen worden, bei der Erzaufbereitung durch Schlämmen organische Kolloide
zur Beschleunigung des Sedimentierens anzuwenden. Von diesen bekannten Verfahren
unterscheidet sich das neue Verfahren grundsätzlich dadurch, daß es sich um die
Behandlung von Phosphationen enthaltenden Flüssigkeiten handelt, für die der Erfolg
-des Verfahrens nicht vorauszusehen war und die man schon in verschiedenster anderer
Weise meist erfolglos behandelt hat, um die Nachteile zu beseitigen, deren Auftreten
durch das neue Verfahren vermieden wird.