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Verfahren zur Herstellung wasserarmer Nitrophosphate
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Die Trocknungstemperatur unterhalb 40 C, d. h. unterhalb der Erweichungstemperatur, wobei also das Material weitergehend verfestigt und zerteilt bzw. gekörnt ist, ist infolge der niederen Erweichungstemperatur der Produkte verhältnismässig niedrig. Bei diesen niederen Temperaturen ist die Latitüde für die Feuchtig- keitsaufnahme der Luft infolge des niederen Wasserdampfpartialdruckes sehr klein und die Trocknung erfordert infolgedessen lange Behandlungszeiten und zu grosse Trockenräume.
Es wurde daher vorgeschlagen, mit trockener Luft zu arbeiten, doch ist die Trocknung der Luft sehr kostspielig und daher unwirtschaftlich.
Eine Trocknung der Masse bei höheren Temperaturen erschien bisher technologisch nicht durchführbar bzw. wurde als nicht möglich erachtet, weil die Nitrophosphataufschlussprodukte in der Wärme zu zähen Massen zusammensintern und weil ferner bei solchen höheren Temperaturen ein Rückgang der wasserlöslichen Phosphorsäure und die Entwicklung von Stickoxyden zu befurchen sind, z. B. nach den Reaktionsgleichungen :
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Ausserdem stösst die Trocknung der teigigen und flüssigen Masse bekanntlich auf grösste Schwierigkeiten infolge des schlechten Wärmeaustausches.
Untersuchungen zeigen nun, dass diese Trocknung mit sehr gutem Trocknungseffekt durchgeführt werden kann, wenn dieselbe in der blasigteigigen Phase und oberhalb der Erweichungstemperatur der Nitrophosphate, d. h. bei Temperaturen über 40 C, durchgeführt wird. Zur Ausführung der Trocknung wird das flüssige, heisse und nicht entgaste, blasige Aufschlussprodukt, das beispielsweise ein Volumengewicht von nur 0-6-0-8 aufweist, z. B. in mit Siebböden ausgestattete Behälter gegossen und unmittelbar daran anschliessend durch den Siebboden und die blasige Masse ein Luftstrom von 50 bis 120 C hindurchgeblasen. Infolge der blasigen Beschaffenheit der Aufschlussmasse geht der Luftstrom in
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feiner Verteilung durch die Masse selbst hindurch.
Es wird dadurch ein grosser Kontakt zwischen
Nitrophosphat und Trocknungsluft und dem- entsprechend eine relativ grosse Trockenleistung erreicht. Man kann zum Trocknen auch höhere
Temperaturen, z. B. 170 C, der Heissluftgase verwenden, wenn man deren Geschwindigkeit derart steigert, dass die Temperatur der Masse nicht über 60" C, vorzugsweise 48 C, steigt.
Trotz der erhöhten Trocknungstemperatur der
Luft bis zu 120 C bewirkt diese keine Erwärmung der Masse über die Aufschlusstemperatur von zirka 50 C hinaus, weil der durch die Masse hindurch durchgeführte warme Luftstrom ständig soviel Wasser verdampft, dass die dafür erforder- liche Verdampfungswärme dem Luftstrom ent- zogen wird, so dass eine Erwärmung der Massen unterbleibt. Die Temperatur der zu trocknenden
Masse befindet sich meistens zwischen 40-60 C.
Wird die Trocknung über die Dihydratstufe hinaus vermieden, so kann ein Rückgang der wasserlöslichen Phosphorsäure und die Entwicklung von Stickoxyden weitgehend hintangehalten werden.
Das vorliegende Verfahren zur Herstellung wasserarmer Nitrophosphate in gekörnter Form ist dementsprechend dadurch gekennzeichnet, dass man Rohphosphate, d. h. Phosphorite, mit einer verdünnten 50-60% igen Salpetersäure unter starkem Rühren aufschliesst und die heisse, teigigblasige Aufschlussmasse oberhalb der Erweichungstemperatur, z. B. bei 40-600 C, durch Hindurchblasen eines heissen Luftstromes, z. B.
50-170 C, so lange trocknet, bis sie einen Wassergehalt von 2 bis 3 Mol. pro 1 Mol. Calciumnitrat aufweist, wonach man dann die so erhaltene getrocknete, blasige Masse unter Vermischung und Verdichtung durch eine zerteilende und körnende Behandlung in die körnige Form überführt. Durch eine solche Verfahrensführung lässt sich während der Trocknung eine allmähliche Erhärtung der Massen in blasiger Form erreichen und also ein Zusammensintern in einen zähen, kompakten Zustand unterbinden. Die Behandlung kann z. B. in Trommeln mit frei beweglichen Zerteilungsorganen oder durch Zerkrümeln in Zerteilschnecken, eventuell nach vorhergehendem Durchpressen durch Siebe, gelochte Platten usw. durchgeführt werden.
Als günstiges Temperaturgebiet für die Trocknungsgase kommt jenes zwischen 50 und 100 C in Frage, wobei man zur Erzielung der besten Leistung auf 70-100 C gehen wird. Die Aufschlussmasse selbst soll sich oberhalb der Erweichungstemperatur des Endproduktes befinden. Diese Temperatur variiert je nach der Qualität des Rohphosphates und der Konzentration der angewandten Säure. Die Temperatur der Masse soll daher über 40'liegen, aber zweckmässig 60 C nicht übersteigen. Unter diesen Temperaturverhältnissen bildet das Aufschlussprodukt dauernd eine blasig-teigige Masse, welche dem Durchgang der heissen Luft nur einen geringen Widerstand entgegensetzt, so dass leicht ein ver- hältnismässig starker Luftstrom durch die Masse hindurchgeblasen werden kann.
Es ist auffallend, welche grosse Luftmenge man durch die poröse Masse hindurchblasen kann, indem z. B. Geschwindigkeiten von 0-05 ni,'sek oder mehr zur Anwendung gelangen können. Durch den H2OEntzug steigt die Erweichungstemperatur des Aufschlussproduktes ; die blasige Masse verfestigt sich zusehends, wobei jedoch deren Porosität erhalten bleibt.
Das Produkt ist nach der Trocknung nicht absolut gleichmässig, indem den untersten auf der Eintrittsseite der Luft befindlichen Partien zwangläufig mehr Wasser entzogen wird als den obersten Partien auf der Austrittsseite der Luft.
Es muss daher vorgängig der Körnung in einem Knetwerk oder in einem zweckmässig gebauten Zerteiler die Masse durchgemischt und verdichtet werden. Vorteilhafterweise kann diese Massnahme in der Zerteilung-un Körnungsapparatur selbst stattfinden.
Beispiele :
Die Herstellung und Trocknung von Nitrophosphat erfolgt beispielsweise wie folgt :
1. Die durch Aufschluss von Tunisphosphat mit 50%iger HN03 hergestellte Aufschlussmasse, welche mit zirka 13-0% Gesamt P20, 10-7% wasserlösliche P205'6. 3% Stickstoff und 30'4 0 Wasser enthält, wird in mit Siebboden ausgestatteten Behältern mit warmer Luft getrocknet.
Die Luft wird bei 100 C durch die blasige poröse Masse geleitet und tritt mit einer Temperatur von 47 C wieder aus ; die Temperatur des Trockengutes beträgt 400 C. Nach 3i Stunden Trocknungszeit weist das Produkt zirka 15. 6% Gesamt Pu05'12. 9% wasserlösliche Zozo Stickstoff und 16. 5% Wasser auf. Dies entspricht einem Wassergehalt von zirka 3 Mol. Wasser pro 1 Mol. Calciumnitrat. Die N-Ausbeute betrug 97% vom angewandten Salpetersäurestickstoff.
Die Trocknung des Nitrophosphats war in 3 Stunden beendigt. Der Ho-Verlust betrug bei einem Luftaufwand von insgesamt 12000 m3 t
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m3 Luft sind unter den genannten Verhältnissen 16-6 HO entzogen worden. Die Luftgeschwindigkeit durch die poröse Nitrophosphatmasse betrug 0. 05 mjsek.
Für die Trocknung können zweckmässig mit Siebböden ausgestattete Behälter verwendet werden. Die mit der porösen Aufschlussmasse gefüllten Behälter werden chargenweise auf ein gelochtes Transportband ohne Ende gestossen und in einem Wärmekasten, eine Art Tunnelofen, im Luftstrom, der von unten durch die Siebböden eingeblasen wird, getrocknet. Die sauren Abgase werden mit einer Temperatur von zirka 40-50 C abgezogen.
Nach 4-8stündiger Trocknungszeit, nach welcher die Masse eine Temperatur von zirka 40 C aufweist, wird sie aus den Behältern
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<tb>
<tb> P205 <SEP> Gesamt............... <SEP> 13-0%
<tb> H2O <SEP> löslich................. <SEP> 10-7%
<tb> H20 <SEP> löslich <SEP> Gesamt <SEP> POg..... <SEP> 82-5%
<tb> N.......................... <SEP> 6-3%
<tb>
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mit Heissluft getrocknet.
Die Temperatur der Aufschlussmasse beträgt anfänglich zirka 50 C. Die zur Trocknung verwendete Luft wird mit einer Temperatur von 150 C durch die blasigporöse Masse mittels Ventilatoren hindurchgeblasen, wobei sich folgende Temperaturverhältnisse einstellen :
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<tb>
<tb> Nitrophosphat <SEP> Aufschlussmasse <SEP> :
<tb> Temperatur <SEP> vor <SEP> Trocknung.... <SEP> 50 <SEP> <SEP> C
<tb> nach <SEP> Trocknung... <SEP> 43 <SEP> <SEP> C
<tb> Lufttemperatur <SEP> :
<tb> vor <SEP> Eintritt <SEP> in <SEP> die <SEP> Nitrophosphatmasse <SEP> ................ <SEP> 150 C
<tb> Austritt <SEP> aus <SEP> der <SEP> Nitrophosphatmasse <SEP> 450 <SEP> C
<tb>
Nach Durchleiten von 6500 m3 Trockenluft, pro Tonne Nitrophosphat berechnet, war die Trocknung nach einer Stunde beendigt.
Die Luftgeschwindigkeit durch die poröse Nitrophosphatmasse betrug bei 500 mm Schichthöhe zirka 0. 2 m,'sek.
Das getrocknete Nitrophosphat wies folgende Zusammensetzung auf :
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<tb>
<tb> Pips <SEP> Gesamt.............. <SEP> 15-48%
<tb> P2O5 <SEP> wasserlöslich <SEP> .......... <SEP> 13#10%
<tb> HjjO <SEP> löslich <SEP> Gesamt <SEP> P <SEP> Z05.... <SEP> 84'7%
<tb> N <SEP> 7. <SEP> 73%
<tb> freie <SEP> Ho3 <SEP> 1-26%
<tb>
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gangs-und Trockenprodukt berechnet sich der
Ho-Verlust zu 190 kg pro Tonne Nitrophosphat getrocknet. Der N-Verlust wurde zu 2-8% vom
Gesamt-N festgestellt.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur Herstellung wasserarmer Nitrophosphate durch Aufschluss von Rohphosphaten mit verdünnter Salpetersäure, Trocknen des Aufschlusses bei höherer Temperatur und Körnen der Aufschlussmasse, dadurch gekennzeichnet, dass man die Phosphate mit einer verdünnten 50-60% igen Salpetersäure aufschliesst und sodann die heisse, blasig-teigige Reaktionsmasse oberhalb des Erweichungspunktes, z. B. 40-60 C, durch Hindurchblasen eines heissen Luftstromes so lange trocknet, bis sie einen Gehalt von 2-3 Mol. Wasser pro 1 Mol. Calciumnitrat aufweist, wobei man dann die entwässerte Masse unter Vermischung und Verdichtung durch eine zerteilende und körnende Behandlung in die körnige Form überführt.