CH120815A - Verfahren zur Herstellung eines Düngemittels. - Google Patents

Description

  Verfahren zur Herstellung eines. Düngemittels.    Zur Herstellung von     Phosphorsäure-Dünger     sind viele Vorschläge gemacht worden, die in  den natürlichen     Phosphoriten    in unlöslicher  Form vorliegende Phosphorsäure in eine für  die Pflanzen     aufnehmbare    Form dadurch über  zuführen, dass man die     Phosphorite    in Mi  schung mit verschiedenen Zuschlägen, wie       Alkaliverbindungen,        Erdalkaliverbindungen,     Silikaten     etc.    einem     Glühprozess    unterwirft.

    Der Zuschlag der     Erdalkaliverbindungen    soll  dazu dienen, das     Tricalciumphosphat    der     Phos-          phorite    in eine     Phospborsäureverbindung    mit  höherem Kalkgehalt überzuführen, etwa von  der Form einer     Tetraverbindung,    wie sie in  der     Thomasschlacke    als vorliegend ange  nommen wird. Nach dem bekannten Ver  fahren von     Mathesius    sollen den     Phosphoriten     solche Mengen an Kalk und Kieselsäure zu  gesetzt werden, dass sogar die Verbindung  5 Ca 0 . P2     0s    .     Si    02 entsteht.

   Vielfach wird  nach den bekannt gewordenen Verfahren ein  Zuschlag von     Alkaliverbindungen    als Fluss  mittel verlangt, wobei neben den Karbonaten  auch die Sulfate und Chloride der     Alkalien     genannt werden.    Während nun Verfahren unter Verwendung  von     Kalikarbonaten    oder Silikaten erfolgreich  ausgeführt wurden, haben die billigeren Sul  fate bisher keine praktische     Anwendnng    ge  funden. Dies liegt daran, dass bei Verwendung       derKalisulfate    unter den gleichen Bedingungen,  wie sie für die Verwendung der Karbonate  oder Silikate angegeben werden, bei völlig  unzureichendem     Phosphoraäureaufschluss,    ganz  beträchtliche Kaliverluste durch Verdampfen  auftreten.

   Abgesehen von dem materiellen  Verlust an wertvollen Kalisalzen, wird das  Futter der Öfen durch den Kalidampf stark  angegriffen, und es     unterliegt    einem ausser  ordentlich hohen Verschleiss.  



  Im übrigen arbeiten alle diese Verfahren  ohne erkennbare chemische Reaktion rein  empirisch und liefern Produkte mit ungefähr       15        %        zitrat-        oder        zitronensäurelöslicher        Phos-          phorsäure.     



  An anderer Stelle wird ein Verfahren  beschrieben, wonach der     Alkalizuschlag    nicht  als     Flussmittel    dient, sondern das als Karbonat  verwendete Alkali im Gegensatz zu den bisher  bekannt gewordenen Verfahren an der Bildung      eines     Alkalicalciumphosphates    direkt teil  nimmt, in der Weise, dass durch Kieselsäure  aus dem     Tricalciumphosphat    ein     Molekül          Ca    0 unter Bindung als     Calciumorthosilikat     entnommen wird und das     Alkalioxyd    an  dessen Stelle unter direkter Bindung mit der  Phosphorsäure tritt, vermutlich im Sinne der  folgenden     Gleichung:

       2     (Ca-,        [P        0412)        -j-    2     (Na2    C     0a)        +        Si    0: =  2     (Na2        Cal        [P    01     1::)        -@    (2 Ca 0.     Si        02)-j-    2 C 02.

    Im Gegensatz also zu den vorher er  wähnten Verfahren tritt keine Bildung einer       kalkreichen        Phosphorsäureverbindung    auf,  sondern es wird der in den     Phosphoriten    vor  handenen     Kalk-Phosphorsäureverbindung    noch  Kalk entzogen unter Bildung eines Alkali  calcilimphosphates.  



  Auch nach dieser Reaktion gelingt es  aber nicht unter     Imiehaltung    der sonstigen  Bedingungen, das Karbonat durch andere  Kalisalze zu ersetzen. Die vorhandene Phos  phorsäure wird nur zu knapp 70 0% in     zitrat-          resp.        zitronensäurelösliche    Form umgewandelt,  und es treten ganz beträchtliche Kaliver  luste auf.  



  Es wurde nun gefunden, dass es gelingt,  auch bei Verwendung von Kalisulfaten die  Phosphorsäure vollständig in     zitrat-        resp.          zitronesäurelösliche    Form umzuwandeln und  die durch Verdampfen entstehenden Kali  verluste zu vermeiden, wenn der Kieselsäure  zusatz so bemessen wird, dass auf ein     Alolekül     Kalioxyd mindestens ein     14Tolekül    Kieselsäure  verwendet und gleichzeitig der     Glühprozess     bei Gegenwart von Wasserdampf durchgeführt  wird, ferner dafür Sorge getragen wird, dass  die angewandte Kieselsäure als     Orthosilikat     2 Ca 0 .

       Si    02 gebunden wird, nötigenfalls  unter Zusatz von Kalkstein oder dergleichen.  



  Unter diesen Bedingungen wird bei einer  Temperatur von mindestens<B>9000</B> eine voll  kommene Zersetzung der Kalisalze erreicht,  ohne dass ein Verdampfen derselben eintritt.  Die Reaktion spielt sich zum Beispiel bei  Verwendung von     Kaliumsulfat    vermutlich in  der Weise ab, dass zunächst Sulfat und Kiesel  säure reagieren wie folgt:

         K:;    S 04     -@        Si    02 =     K2        Si   <B>03</B>     +    S<B>03-</B>    Das so gebildete     Kali-Meta-Silikat    setzt  sich dann, ohne dass eine Temperaturerhöhung  nötig ist, mit dem dreibasisch phosphorsauren  Kalk unter Bildung von     Kalicalciumphosphat,          K2        Ca2    (P     0-)2    um.

       Zusammengefasst    kann man  sich den Vorgang also nach folgender Glei  chung verlaufend     denken-          0a3    (P     04)2        -f    -     K2    S     0.r        +        Si    02     -j-    Ca C<B>03</B>  =       K.-        Cal    (P     0.1)2        +    (2 Ca 0.     Si    02)     -@-    S     0o        -f-    C 02.

    Es ergibt also eine Mischung von     Phos-          phorit    mit     Kaliurnsalz    und Kieselsäure unter  den Bedingungen, wie sie die obige Gleichung  fordert, und unter     Berücksichtigung    der im  Rohphosphat an und für sieh vorhandenen  Kieselsäure beim     Glühen    in Gegenwart von  Wasserdampf bei Temperaturen von 1000 0,  ein locker gesintertes Produkt von vorzüg  licher     Beschaffenheit,    welches die gesamte  Phosphorsäure in     zitratlöslicher    Form ent  hält, und das Kali ist hierbei nicht, wie bei  den sonst üblichen Kalidüngern, an für die  Pflanzen schädliche Säuren gebunden.  



       Auffallend    und überraschend ist, dass es  nicht gelingt, durch     Glühen    ohne Gegenwart  von Wasserdampf     einen    quantitativen Auf  schluss der Phosphorsäure zu erlangen,     auch     wenn alle übrigen     Bedingungen    entsprechend  der oben angeführten     Reakti        .agleichung    ein  gehalten werden. Auch eine Erhöhung der  Temperatur über 10000 nützt in diesem Falle  nicht,     sondern    es tritt alsdann ein Verdampfen  der angewandten Kaliverbindung in unver  änderter Form .ein.

   Wird bei der     Durchführung     des     Verfahrens    das Brenngut direkt mit einer  Wasserdampf erzeugenden Flamme, zum Bei  spiel bei Wassergasheizung, erhitzt, so ist es  je nach dem Wasserstoffgehalt des Heizgases  entweder überhaupt nicht nötig, weitere       Wasserdampfmengen    über das     Brenngut    zu  führen, oder doch nur geringe Ergänzungs  mengen zuzuleiten.  



  Vorliegende Erfindung zeigt einen hervor  ragenden technischen und wirtschaftlichen       Effekt    in der Herstellung von Phosphorsäure  düngern nach dem     Glühverfahren.    In tech  nischer Hinsicht ist hervorzuheben, dass die  erzeugten Produkte einen ausserordentlich  hohen Phosphorsäuregehalt haben, bis zu     30'/o              zitratlöslicher    Phosphorsäure, dass infolge  dessen also im Vergleich zu andern Verfahren  die in der Fabrikation zu bewegenden und  zu erhitzenden Massen die     kleinstmöglichsten     Mengen darstellen, und dass nach vorliegendem  Verfahren nahezu quantitative     Ausbeuten    er  zielt werden.  



  In     wirtschaftlicher    Hinsicht wird dadurch  ein ausserordentlich guter Effekt erzielt, dass  als Kaliträger Sulfate angewendet werden  können.  



  Die Kieselsäure     ',kann    bei dem Verfahren  durch Tonerde oder     Eisenoxyd    in ihrer Wir  kung ersetzt werden und muss bei Berechnung  der notwendigen Mischung das in den natür  lichen     Phosphoriten    vorhandene Aluminium  oxyd und Eisenoxyd berücksichtigt werden.  



  Die bei der Durchführung des Verfahrens  entstehenden     Säuregase    können nach be  kannten Verfahren verwertet werden.    <I>Beispiel:</I>    100 Teile eines nordafrikanischen     Roh-          phosphates        mit        39,7"/o        P205,        47,0%        0a0          an        Phosphorsäure        gebunden,        "0,

  61%        Ca    0       nicht        an        Phosphorsäure        gebunden        und        0,56%          Si    02     wurde:,..;    mit 55 Teilen technischen       KaliumsuHats        mit        einem        Gehalte        von        48%     1C20, 15,5 Teilen Quarzsand und 20 Teilen  Kalkstein innig gemischt. Die Mischung  wurde bei einer Temperatur von etwa 10000  unter Überleiten von Wasserdampf geglüht.  



       Das        Glühprodukt        enthielt:        27,46%        Ge-          samtphosphorsädre,        26,61%        zitratlösliche     Phosphorsäure (löslich in     ammoniakalischer            Ammonzitratlösung    nach     Petermann),    d. s.       97'/o    Aufschluss der Gesamtphosphorsäure,       18,47        %        Kali.     



  Die     Schwefelsäure    war praktisch voll  ständig aus dem Produkt ausgetrieben, das ge  brannte Material enthielt nur noch 0,48 0%     S03.  

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH: Verfahren zur Herstellung eines Düng mittels; dadurch gekennzeichnet, dass man mineralische Phosphorite in Mischung mit einem Kalisalz bei Gegenwart von Kalk, Kieselsäure und Wasserdampf bei mindestens 900 0 glüht, und die Mengenverhältnisse so bemisst, dass in der zu glühenden Mischung auf 1 Mol P2 05 annähernd 1 Mol. Kalium oxyd und mindestens 1 Mol. Kieselsäure und auf 1 Ylol. Kieselsäure solche Mengen von Ca 0 vorhanden sind, dass sich Kalium calciumphosphat und Caleiumorthosilikat bil den,

   wobei etwa in den Phosphoriten ent haltene Mengen an Aluminiumoxyd und Eisen oxyd, die in demselben Sinne wie die Kiesel säure wirken, mitberücksichtigt werden. UNTERANSPRUCH: Verfahren nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass man für den Glühprozess wasserstoffhaltige Brennstoffe verwendet, welche bei ihrer Verbrennung Wasserdampf zu liefern vermögen, der für die Durchführung der Reaktion verwendet wird.