DE665773C - Herstellung von Phosphorsaeure - Google Patents

Herstellung von Phosphorsaeure

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DE665773C
DE665773C DEA77471D DEA0077471D DE665773C DE 665773 C DE665773 C DE 665773C DE A77471 D DEA77471 D DE A77471D DE A0077471 D DEA0077471 D DE A0077471D DE 665773 C DE665773 C DE 665773C
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DE
Germany
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phosphoric acid
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phosphate
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calcium sulfate
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DEA77471D
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Dr Hans Lehrecke
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DER CHEMISCHEN PRODUKTEN FABRI
VER CHEMISCHER FABRIKEN
GEA Group AG
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DER CHEMISCHEN PRODUKTEN FABRI
VER CHEMISCHER FABRIKEN
Metallgesellschaft AG
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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
    • C01B25/18Phosphoric acid
    • C01B25/22Preparation by reacting phosphate-containing material with an acid, e.g. wet process

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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

  • Herstellung von Phosphorsäure Bei der Herstellung von Phosphorsäure durch Aufschluß von Rohphosphaten mit Schwefelsäure nach der Reaktionsformel Ca, P201 -E- 3 HZ S 04 = 2 H3 P 04 + 3 Ca S04 ist es von besonderer Wichtigkeit, das Calciumsulfat in einer gut filtrierenden Form zu erhalten, um es leicht von der Phosphorsäure abtrennen zu können.
  • Man hat zu diesem Zweck bereits verschiedene Wege benutzt. So hat man z. B. das Calciumsulfat beim Aufschluß als Semihydrat oder Anhydrid erzeugt, da diese Hydratformen gute Filtriereigenschaften zeigen. Ferner hat man versucht, die Filtriereigenschaften des Dihydrates zu verbessern, indem man durch Temperatureinstellung die Bildung einer besser filtrierbaren Dihydratkristallform bewirkte.
  • Bei diesen Verfahren wird, wie überhaupt bei der technischen Phosphorsäureherstellung, in der Weise gearbeitet, daß man das Rohphosphat nicht mit Schwefelsäure allein aufschließt, sondern. den Aufschluß unter vorherigem oder gleichzeitigem Zusatz von im Verfahren zirkulierender Phosphorsäure-durchführt, deren Konzentration in der Regel unter der des Produktes liegt. Diese umlaufende Phosphorsäure wird dabei mit der ganzen Menge des für den jeweiligen Aufschluß notwendigen Phosphates und der Schwefelsäure vermischt. Es ist weiter bereits vorgeschlagen worden, zunächst nur einen Teil des Rohphosphates nach Vermischung mit der zirkulierenden Phosphorsäure mit der ganzen Menge der Aufschlußschwefelsäure zu versetzen, dann die. Reaktionstemperatur so zu steigern, daß ein gegen. Wasseraufnahme haltbares Semihydrat entsteht, und hierauf den Rest des Phosphates zuzugeben.
  • Es wurde überraschenderweise gefunden, daß man eine ganz erhebliche Verbesserung der Filtriereigenschaften des erzeugten Calciums-ulfates bei allen Phosphatsor ten erreichen kann, wenn man den Aufschluß stufenweise derart erfolgen läßt, daß die Komponenten in die Phosphorsäure in wenigstens zwei, zweckmäßig mehr zeitlich auseinanderliegenden Portionen eingetragen werden. So kann man nach der Erfindung z. B. derart arbeiten, daß man der Gesamtmenge der umlaufenden Phosphorsäure zunächst die Hälfte oder ein Viertel des aufzuschließenden. Rohphosphates zusetzt und hierauf die jeweils entsprechende Menge Schwefelsäure. In geeignetem zeitlichem Abstand wird dann in einer weiteren Operation die zweite Hälfte bzw. das zweite Viertel des, Rohphosphates und die entsprechende Menge Schwefelsäure zugegeben usf., ohne daß das gebildete Calciumsulfat entfernt wurde. Dieses Calciumsulfat wird vielmehr erst nach beendetem Gesamtaufschluß von der Mutterlauge durch Filtration getrennt und die umlaufende Phosphorsäure nebst dem Produkt wiedergewonnen.
  • Arbeitet man in kontinuierlichem Betriebe, so erfolgen die einzelnen Zusätze von Phosphat und Schwefelsäure in getrennten Rührbehältern bzw. Mischvorrichtungen.
  • Man kann, insbesondere bei Erzeugung der wasserärmeren Formen des Calciumsulfates, auch so arbeiten, daß -man zunächst einen Teil, d. h. höchstens die Hälfte der Schwefelsäure oder weniger der umlaufenden Phosphorsäure zugibt, hierauf die entsprechende Menge des Phosphates und in. der nächsten Stufe einen weiteren Teil der Schwefelsäure und eine -entsprechende Menge des Phosphates usf.
  • Die Wirkung dieser Arbeitsweise ist eine außerordentliche. Während man z. B. mit einem armen afrikanischen Phosphat bei direkter Vermischung des gesamten Phosphates mit tler gesamten Phosphorsäure und der gesamten Aufschlußsch"vefelsäure, also bei einem Arbeiten ohne stufenweisen Aufschluß, Filtriereigenschaften. erhält, die bei einer Kuchenstärke des Calciumsulfates von 5o mm und bei 60o mm Unterdruck nur zu einer Filtriergeschwindigkeit von unter iooo 1 pro Quadratmeter und Stunde führen, steigern sich diese Werte z. B. bei einer Unterteilung des Zusatzes des Phosphates und der Schwefelsäure in vier Teile auf 3000 1 pro Quadratmeter und Stunde. Dies bedeutet, daß die benötigten. Filterflächen bzw. die Filtrierdauer auf mindestens ein Drittel verkleinert werden können.
  • Das Verfahren gemäß der Erfindung ergibt Verbesserungen der Filtriergeschwindigkeiten bei allen Hydratformen des Calciumsulfates, die beim Aufschluß erhalten werden, ist aber ganz besonders wirksam, wenn man das Calciumsulfat als Dihydrat erzeugt und z. B. eine Phosphorsäure von etwa 30 % P205 aus afrikanischen Phosphaten herstellen will. In diesen Fällen können Steigerungen der Filtriergeschwindigkeiten auf das Vielfache ohne weiteres erreicht werden.
  • Es-hat sich ferner überraschenderweise gezeigt, daß diese gut filtrierbaren Formen des Calciumsulfatdihydrates auch bei verhältnismäßig niedrigen Temperaturen erhalten werden können, z. B. solchen unter 70°, während man bisher der Ansicht war, daß höhere Temperaturen notwendig sind, um überhaupt filtrierbare Formen des Calciumsulfatdihydrates zu erhalten (vgl. hierzu z. B. japanische Patentschrift 70-6i2).
  • Es hat sich weiter herausgestellt, daß bei einem Arbeiten gemäß der Erfindung die Menge der umlaufenden Phosphorsäure innerhalb gewisser Grenzen gehalten werden kann, in denen die optimalen Werte der Filtriergesch«zndigkeiten erreicht werden. Dieses Gebiet liegt zwischen i bis 2,5 1 umlaufender Phosphorsäure auf i kg Phosphat.
  • Diese Maßnahme ist jedoch keine unbedingte Voraussetzung für die Erzielung der Effekte vorliegender Erfindung. Beispiel 1 260o 1 einer Waschphosphorsäure aus einer vorhergehenden Herstellung mit einer Konzentration von etwa 23 % P205 (31,7 0/0 H3P04) werden mit 666 leg eines niedrigprozentigen afrikanischen Phosphates vermischt. Hierauf setzt man unter Rühren 853 kg einer 65,5%igen Schwefelsäure (D= 1,563) zu. Kurze Zeit danach erfolgt der Zusatz von nochmals 666 kg Phosphat und 853 kg Schwefelsäure. Nachdem die Mischung gut eingerührt worden ist, setzt man das letzte Drittel des Phosphates und den Rest der Schwefelsäure zu. Man reguliert die Temperatur so, (daß sie am Schluß etwa 70° beträgt. Bei dieser Temperatur beendet man den Aufschluß unter weiterem Rühren während 2 bis 3 Stunden Dauer. Hierauf wird die Masse filtriert und ausgewaschen.
  • Es ergibt sich eine mittlere Filtriergeschwindigkeit von 1700 1/m° und Stunde bei 60o mm Unterdruck und 4o mm Schichthöhe.
  • Die Konzentration der produzierten Säure beträgt 300/0 P20;" die Ausbeute 950/0 und mehr.
  • Der gleiche Aufschluß, aber mit einer Unterteilung des Zusatzes von Phosphat und Schwefelsäure in vier Teile anstatt drei ergibt eine mittlere Filtriergeschwindigkeit von 2250 1/m2 und Stunde.
  • Ohne Aufteilung des Zusatzes von Phosphat und Schwefelsäure ergeben sich mittlere Filtriergeschwindigkeiten von unter 60o 1/m2 und Stunde.
  • Beispiel II Man mischt kontinuierlich in dem ersten von vier hintereinandergeschalteten und durch überläufe verbundenen Aufschlußbehältern. die ganze Menge der zirkulierenden. Phosphorsäure, z. B. 4ooo 1 in der Stunde, spez. Gew. 1,2q., mit der halben Menge des stündlich aufzuschließenden. Phosphates, z. B. ioookg, und etwa der Hälfte .der hierfür nötigen. Schwefelsäure, z. B. i24okg 68,4%ige H2 S04 in der Stunde. Dem überlaufenden Schlamm setzt man im zweiten Rührgefäß weitere 5 oo kg Phosph. at und etwa 62o kg Schwefelsäure in der Stunde zu. Im dritten Gefäß folgen der Rest des Phosphates mit 5oa kg in der Stunde rund der Rest der Schwefelsäure. Die Masse läuft in den vierten Behälter über, wo der Aufschluß beendet wird und von wo man .die Masse der Abtrennung z. B. einem Filter zuführt.
  • Vom Filter gewinnt man als erste Fraktion das Produkt mit etwa 3o % P'20.5 und weiterhin die zirkulierende Phosphorsäure.
  • Die beiliegende Zeichnung gibt die Arbeitsweise dieses Beispieles in schematischer Darstellung wieder.
  • Es ist bekannt, die Herstellung von ' Phosphorsäure in kontinuiaxlichem Betriebe, bei dem die Beschickung durch eine Reihe von Zersetzungsbehältern. und im Anschluß daran Absitzbeh ältern geführt wird, derart durchzuführen, daß die Waschwässer der Waschanlage den Zersetzungsbehältern zugeführt werden und die in den Waschbehältern abgesetzte Beschickung einer überlaufrinne zugeführt und dort mit dem Wasch@vasser der folgenden Absitzbehälter gemischt wird. Dabei werden dem ersten Zersetzungsbehälter das Phosphatgestein, die Schwefelsäure rund das Waschwasser aus den Absitzbehältem zugeführt, es erfolgt also ein gleichzeitiger Zusatz aller Komponenten. Wenn der letztere bei der praktischen Durchführung dieses Verfahrens vielleicht auch nicht immer völlig gleichzeitig, sondern mehr oder minder wahllos erfolgen mag, so kann. doch auch in einem solchen Falle nicht von einem stufenweisen Aufschluß und einem entsprechenden Eintrag des Phosphates und der Schwefelsäure in die Phosphorsäure in wenigstens zwei, zweckmäßig mehr zeitlich auseinanderliegenden Teilen gesprochen werden, was auch daraus hervorgeht, daß :diese bekannte Arbeitsweise nicht die Wirkungen des vorliegenden Verfahrens erzielen läßt.
  • Es ist ferner ein Verfalnen zur Herstellung einer phosphorsauxen Lösung aus Rohphosphat bekannt, bei dem Glas Rohphosphat mittels einer Mineralsäurelösung gelaugt wird, wobei der Kalk des Rohphosphates durch SO4-Ionen, in Calciumsulfat umgewandelt -und bei dem derart vorgegangen wird, daß ein Teil der bei der Laugung erhaltenen, aus Phosphorsäurelösung, CaiciumsulfatLmdunlöslichen Resten des Rohphosphates bestehenden nicht getrennten Reaktionsprodukte als Zusatz bei der Weiterverfolgung der Rohphosphä.tlaugung benutzt wird, während aus dem übrigen Teil der gewonnenen Reaktionsprodukte die unlöslichen Reste und das Calciumsulfat zwecks Herstellung einer klaren phosphorsauren Lösung abgeschieden werden. Auch nach diesem Verfahren erfolgt also der Aufschluß .des zugesetzten Phosphates nicht stufenweise. Dieses Phosphat trifft vielmehr nach Vermischung mit der konstant- im Verfahren stets zirkulierenden. Schlammenge auf die gesamte für den Aufschluß notwendige Menge Schwefelsäure. Das hierbei gebildete Calciumsulfat und die Phosphorsäure werden dann nach Abtrennung vom zirkulierenden Schlamm voneinander getrennt, sei es durch Filtration oder durch Dekantation. Weder der Phosphatzusatz noch der Schwefelsäurezusatz erfolgen also in zwei oder mehreren, zeitlich auseinanderliegenden Teilmengen, noch erfolgt dementsprechend dabei der Aufschluß stufenweise.
  • Diese grundsätzliche Unterschiedlichkeit bedingt wesentliche technische Vorteile zugunsten. des vorliegenden Verfahrens, die insbesondere darin bestehen, daß bei demselben die bei der vorerwähnten bekannten Arbeitsweise gegebene 1\Torivendigkeit entfällt, eine große Menge ungetrennten Schlammes, dessen Menge nicht weniger als 61 Schlamm auf r kg aufzuschließendes Rohphosphat beträgt, im Verfahren umlaufen. lassen zu müssen. Es liegt .auf der Hand, daß eitle solche Notwendigkeit für .das Gesamtverfahren eine große Belastung technischer und wirtschaftlicher Art und umgekehrt deren Wegfall eine entsprechende Entlastung und damit Fortschrittlichkeit darstellt, denn die Umwälzung einer so großen Schlammenge erfordert neben entsprechendem Kraftaufwand nicht nur Spezialpumpen und Leitungen, die starker Abnutzung ausgesetzt sind, sondern: bedingt auch ein Anlagevolumen, das bei gleicher Produktion etwa sechsmal so groß sein muß als bei einem Arbeiten nach dem vorliegenden Verfahren.
  • Ein weiterer grundsätzlicher Vorteil des vorliegenden Verfahrens gegenüber dieser bekannten Arbeitsweise, welche ungetrennten Reaktionsschlamm im Verfahren zirkulieren läßt, besteht ferner darin, daß bei der letzteren die innerhalb dieses Schlarmnes umlaufende Phosphorsäure zwangsläufig dieselbe Stärke hat bzw. haben muß wie diejenige Säure, die jeweils beim Aufschluß des Verfahrens erzeugt und abgetrennt wird, während die bei dem vorliegenden Verfahren zirkulierende Phosphorsäure wesentlich niedrigerer Konzentration ist, weil sie bei der Auswaschung des Calciumsulfates automatisch in dieser geringeren Konzentration anfällt.

Claims (3)

  1. PATEN TANSPRÜCIIE: t. Verfahren zur Herstellung von Phos= phorsäure durch Aufschluß von Rohphosphaten mit Schwefelsäure unter Verwendung von im Verfahren rumlaufender Phosphorsäure und Abtrennung des gebildeten Calciums,ulfates nach beendetem Gesamtaufschluß, dadurch gekennzeichnet, daß der Aufschluß stufenweise derart erfolgt, daß die Komponenten in die Phosphorsäure in wenigstens zwei, zweckmäßig mehr zeitlich auseinanderliegenden Portionen eingetragen. werden.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß man Temperatur und Konzentration im Aufschluß in an sich bekannter Weise derart regelt, daß das Calciumsulfat als Dihydrat erhalten wird.
  3. 3. Verfahren nach Anspruch i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß man die Menge der im Verfahren umlaufenden Phosphorsäure zwischen i rund 2,5 1 auf i kg Phosphat hält.
DEA77471D 1935-10-28 1935-10-29 Herstellung von Phosphorsaeure Expired DE665773C (de)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE860794C (de) * 1948-10-02 1952-12-22 Metallgesellschaft Ag Verfahren zur Gewinnung technisch reiner Phosphorsaeure aus phosphathaltigen verduennten Loesungen, insbesondere Ablaugen

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE860794C (de) * 1948-10-02 1952-12-22 Metallgesellschaft Ag Verfahren zur Gewinnung technisch reiner Phosphorsaeure aus phosphathaltigen verduennten Loesungen, insbesondere Ablaugen

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