-
Verfahren zur Anreicherung der zur Herstellung von Superphosphat dienenden
Aufschluß-Schwefelsäure mit Phosphorsäure Bei der Herstellung von Superphosphat
ist 'man hinsichtlich des Gehhaltes der erhaltenen Ware an Phosphorsäure abhängig
von dem Gehalt des aufgeschlossenen Rohphosphates an Calciumphosphat und der Konzentration
der zurr Aufschluß angewandten Schwefelsiäure. Man hat vielfach versucht, die hierdurch
bedingten Gehalte der fertigen Ware dadurch zu erhöhen, daß man entweder der Schwefelsäure
eine gewisse Menge Phosphorsäure, die getrennt hergestellt worden war, vor dem Aufschluß
.zufügte oder daß man das fertige Erzeugnis einer Trocknung unterwarf. Es ist auch
schon vorgeschlagen worden, den Gehalt des Superphosphates dadurch zu steigern,
däß man Schwefelsläure mit höheren Konzentrationen als bisher anwendet, und zwar
xnit Hilfe eines Verfabxens, bei dem man zunächst nur einen kleinen Teil des Rohphosphats
mit der ganzen Schwe. felsäuremenge zur Reaktion bringt und dann das entstehende
Gemisch von Phosphorsäure. Schwefelsäure und Calciumsulfat mit dem Rest des Rohphosphats
vermischt, wobei gewöhnliches Superphosphat entsteht. Weiterhin hat :man auch schon
vorgeschlagen, die Aufsichlußsichwefelsäure dadurch mit Phosphorsäure anzureichern,
daß man sie auf einen Teil des aufzuschließenden Phosphats, z. B. r o bis
250/0 desselben, einwirken ließ und dann das entstandene Säuregemisch vom
Calciumsulfat durch Filtration trennte.
-
Der letztgenannte Vorschlag schien, insbesondere im Hinblick auf seine
Einfachheit und Billigkeit ,gegenüber den vorerwähnten Wegen, wesentliche Vorteile
zu bieten.. Viersucht man aber, auf diese Weise zu arbeiten, d. h. setzt man der
für den Superphosphataufschluß
bestimmten Schwefelsäure einen Teil
des Rohphosphats zu, so erhält man ein Gemisch aus Schwefelsäure, Phosphorsäure
und Calciumsulfat, welches infolge der Kleinheit der Kristalle des letzteren nur
,äußerst schlecht filtrierbar ist und in welchem sich das Calciumsulfat auch so
gut wie überhaupt nicht absetzt, so daß an eine praktische Abtrennung des Calciumsulfats
von den Säuren nicht zu denken ist.
-
Es ist zwar bekannt, daß bei der Herstellung von technischer Phosphorsäure
durch Aufschluß von Rohphosphat mittels Schwefelsäure im allgemeinen ein geringer
überschuß an Schwefelsäure angewendet werden muß, doch wird bei dieser Arbeitsweise
stets großes Gewicht darauf gelegt, diesen Lberschuß so gering wie möglich zu halten,
da man sonst nicht nur unnötigen Verlust an Schwefelsäure in Kauf nehmen muß, sondern
auch schwer filtrierbares und schleimiges Calciums,ulfat erhält. Das Verhältnis
von Schwefelsäure zu Rohphosphat ist daher bei dieser Arbeitsweise nicht höher als
1,3:t. Aber auch bei solcher Arbeitsweise ist es in der Praxis außerordentlich schwierig,
gut ausgebildete und filtrierbare Kristalle des-Calciumsulfates zu erhalten, wenn
man Rohphosphat mit Schwefelsäure ällein behandelt, um Phosphorsäure herzustellen.
Aus diesem Grund ist man bekanntlich in der Technik der Phosphors.äureherstellungschon
seit langen Jahren dazu übergegangen, einen Teil der gewonnenen Phosphorsäure bzw.
der Waschsäure aus dem Filtrationsverfahren im Aufschluß umlaufen zu lassen.
-
Es wurde nun überraschenderweise gefunden, daß man ausgezeichnet filtrierbare
Kristalle des Calciumsulfats ebenfalls beim Aufsclduß von Rohphosphat mit Schwefelsäure
allein, und zwar mit überschuß derselben erhält, wenn man diesen überschuß in ganz.
bestimmten Grenzen hält und wenn man gleichzeitig eine gewisse Konzentration der
Aufschlußschwefelsäure nicht überschreitet. Diese zum erstenmal gemäß der vorliegenden.
Erfindung ermittelte Feststellung ermöglicht es, mit kleinen Aufschlußvorrichtungen
und geringer Filterfläche eine mit Phosphorsäure angereicherte Schwefelsäure herzustellen,
die mit Vorteil für den Aufschluß von Rohphosphat verwandt werden kann.
-
Der erwähnte Effekt des Verfahrens der Erfindung wird dadurch erreicht,
da.ß man die Schwefelsäuremenge, die man. auf den Teil des zu Phosphorsäure aufzuschließenden
Rohphosphats einwirken läßt, erfindungsgemäß derart bemißt, daß 1,5 bis 3 Gewichtsteile
derselben auf 1 Gewichtsteil Rohphosphat kommen und daß man anderseits die Konzentration
dieser Schwefelsäure unter 53- Be (6; o,'o H,SO,@. vorzugsweise zwischen 5o bis
53, Be, hält. Wenn man auf diese Weise arbeitet, so erhält man das Calciumsulfat
in großen, ausgezeichnet filtrierbaren und auswaschbaren Kristallen.
-
Man arbeitet also nach dem Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung
so, daß man nicht die gesamte Säuremenge, welche für die Superphosphatherstellung
notwendig ist, auf denjenigen Anteil des Rohphosphats einwirken läßt, mit dessen
Phosphorsäure man diese Schwefelsäure anreichern will. sondern man benutzt nur einen
Teil dieser Schtvefelsäure, der sich zu dem Rohphosphatanteil in dem oben angegebenen
Mengenverhältnis hält, wobei die Konzentration der Säure unter 53'B6 liegen
muß. Da im allgemeinen die Konzentration der Aufschlul3-schwefelsäure bei der Herstellung
von Superphosphat zwischen 53 bis 56- Be liegt, so ist also ein Teil derselben mit
niedriger Konzentration aus dem Schwefelsäuresystem abzuzweigen und die nach der
Einwirkung auf den Rohphosphatanteil erhaltene phosphorsäurehaltige Schwefelsäure
nach beendetem Aufschluß und gegebenenfalls nach eYfolgter Abtrennung des Calciumsulfats
durch Zusatz von stärkerer Schwefelsäure auf die für den Superphosphataufschluß
erwünschte Konzentration einzustellen. Alles dies läßt sich bei sämtlichen Schwefelsäuresystemen
leicht durchführen.
-
Der Unterschied in den Filtriergeschwindigkeiten des nach dem vorliegenden
Verfahren hergestellten Calciumsulfats im Gegensatz zu denjenigen der ursprünglich
vorgeschlagenen Arbeitsweise ist ein außerordentlich großer. Setzt man z. B. der
Aufschlußschwefelsäure, die z. B. eine Konzentration von 54' B6 besitzt, 150,'o
des gesamten Rohphosphats zu, so erhält man nach lyeendetem Aufschluß eine Filtriergeschwindigkeit
bei der Abtrennung des gebildeten Caleiumsulfats von 15o 1/qm und Stunde bei 6oo
mm Unterdruck. Wenn man dagegen entsprechend dem Verfahren der vorliegenden Erfindung
die gleiche Menge des Phosphats mit z. B. der zweifachen Menge seines Gewichts einer
Schwefelsäure von 5o" B6 versetzt, so erhält man nach beendetem Aufschluß eine Filtrationsgeschwindigkeit
von aooo l; qm und Stunde bei gleichem Unterdruck.
-
Das vorliegende Verfahren läßt sich auf sehr einfache Weise durchführen.
Für den Aufschluß genügen verbleite Rührbehälter, die nicht beheizt zu werden brauchen.
Als besonders vorteilhaft hat es sich erwiesen, einen Teil der Aufschlußmasse aus
dem vorhergehenden Aufschluß in ungetrenntem Zustande im Verfahren umlaufen zu lassen.
Die
Filtration und Auswaschung des entstandenen Calciumsulfats bmv. dessen Trennung
von der phosphorsäurehaltigen Schwefelsäune erfolgt mit besonderem Vorteil auf einem
Bandfilter, z. B. :einem Gummibandfilter, dessen Material sich für den vorliegenden
Zweck besonders gut eignet.
-
Ausführungsbeispiele i. Man vermischt Zoo kg einer Sch-vefelsäure
von 5o° B6 (62,530/0 H. S O¢) und iookg Rohphosphat mit einem Gehalt von 30% P205
portionsweise miteinander und setzt das Rühren bis zum beendeten Aufschluß fort.
Hierauf filtriert man das entstandene Gemisch von Calciumsulfat und Säure auf einem
Bandfilter, wobei man nach Abtrennung der Mutterlauge mit 275 kg Schwefelsäure von
55° B6 (70% H2 S04) und Wasser auswäscht. Man ,erhält als Filtrat 448 kg eines Säuregemisches,
das 29 kg P205 und 236k9 HIS04 {1660'6i9) enthält. Mit diesem werden 4o9 kg Rohphosphat
mit 30% P205 auf übliche Weise zu Superphosphat aufgeschlossen. Man erhält 86o kg
eines Superphosphats mit igolo Gesamt-P205, wovon 18,2% -wasserlöslich sind.
-
Wenn man dagegen das gleiche Rohphosphat mit der gleichen, gesamten
Schwefelsäuremenge unmittelbar zu Superphosphat aufschließt, so erhält man ein Superphosphat
mit nur i6,6% Gesamt-P205.
-
2. 5 i 5o kg gemahlenes Rohphosphat mit einem Gehalt von 290;ö P205
werden mit ioo5okg Schwefelsäure von 51°$e ineinem Rührbehälter vermischt und aufgeschlossen.
Nach beendetem Aufschluß wird der Schlamm auf einem Bandfilter filtriert und ausgewaschen.
Für die Auswaschung -werden die beiden Waschfiltrate eines vorhergehendm Aufschlusses
benutzt, und zwar 465o 1 Wa.schsäure i mit seinem spezifischen Gewicht von 1,22
und 465o l Waschsäure 2 mit einem spezifischen Gewicht von 1.05. Die Schlußauswaschung
erfolgt mit 35701 Wasser.
-
Man erhält folgende Filtrate als Produkt: 63501 mit einem Gehalt
von 16,6% P205 und 24,o% H2S04, spezifisches Gewicht 1,415; als i. Waschsäure: 465o1
mit einem spezifischen Gewicht von 1,22; als 2. Waschsäure: 465o1 mit einem spezifischen
Gewicht von i,65.
-
Das erhaltene Produkt wird mit 20400k,-des gleichen gemahlenen Röhphosphats
und 13 5ookg Schwefelsäure von 54,4'B6 auf übliche Weise zu Superphosphat aufgeschlossen.
Man erhält 40 ooo kg Superphosphat mit einem Gehalt von i 8, 5 5 0!o P#05 Gesamt-und
i 8, 2o % wasser- und citratl'öslichem P2 05.
-
Würde man die gesamte Phosphatmenge mit der gesamten -Sch-vefelsäuremenge
nach dem alten Verfahren unmittelbar zu Superphosphat aufschließen, so. würde man
ein Produkt erhalten, welches rund 16% Gesamt-P205 enthalten würde.