DE102008029109A1

DE102008029109A1 - Verfahren zur Herstellung von Phosphaten und phosphathaltigen Verbindungen, insbesondere Erdalkaliphosphaten, Erdalkalisilicophosphaten bzw. Erdalkalioxiden

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Publication number: DE102008029109A1
Application number: DE102008029109A
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: KLOSE, INGEBORG, 56626 ANDERNACH, DE; Zepke Frank 48351 Everswinkel De
Priority date: 2008-06-20
Filing date: 2008-06-20
Publication date: 2009-12-31
Anticipated expiration: 2028-06-21
Also published as: DE102008029109B4

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Phosphaten und/oder phosphathaltigen Verbindungen, insbesondere Erdalkaliphosphaten und Erdalkalisilicophosphaten und -oxiden, umfassend die Schritte: . Erhitzen von Knochen und/oder Geräten oder einer Zusammensetzung dieser Bestandteile unter Sauerstoffabschluss unter reduzierenden Bedingungen bei Temperaturen zwischen 500° bis 1100°C, wobei unter anderem energiereiche Gase/Dämpfe und Kohlenstoff entstehen; . Nachverbrennung des in Schritt (a) entstandenen Kohlenstoffs unter oxidierenden Bedingungen, wobei ein anorganischer Rest aus Erdalkali-Karbonaten und Erdalkali-Oxiden sowie Erdalkali-Phosphaten entsteht.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Phosphaten und phosphathaltigen Verbindungen, insbesondere Erdalkaliphosphaten, Erdalkalisilicoposphaten und -oxiden gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Phosphate spielen eine wichtige Rolle bei der Herstellung von verschieden chemischen Produkten, wie zum Beispiel Dünger, Waschmittelzusätzen, Lebensmittelzusatzstoffen, Futtermittel, Korrosionsschutzmittel. Chemisch gesehen sind Phosphate Salze und Ester der Ortho-Phosphorsäure. Phosphate werden aus vulkanischen oder sedimentären Lagerstätten gewonnen. Solche Vorkommen sind jedoch in absehbarer Zeit erschöpft, so dass mit einem Mangel an Phosphat und steigenden Preisen zu rechnen ist. Es wird daher verstärkt versucht, Phosphat aus Klärschlamm zu isolieren, um die Bereitstellung von Phosphat zu sichern.
Die Hauptvorkommen von Phosphaten natürlichen Ursprungs liegen im nördlichen Afrika, Marokko, Westsahara, auf der Kola-Halbinsel, in Russland, Floria, Südafrika und China. Weitere Vorkommen sind auch in Saudi-Arabien vorhanden, einige andere Abbauorte sind bereits erschöpft.
Die oben genannten Ressourcen von Phosphaten werden, wie anfangs erwähnt, in absehbarer Zeit erschöpft sein. Auch besteht ein großes Problem darin, dass die meisten dieser mineralischen Quellen mit Cadmium und anderen Schwermetallen belastet sind. Viele Industrieländer haben bereits einen Grenzwert für die Cadmiumkonzentration in Düngemitteln eingeführt. Lediglich ein Abbaugebiet, Kola, ist bekannt, bei dem der Apatit die zulässigen Grenzwerte an Cadmium und Schwermetallen innerhalb der europäischen Gemeinschaft unterschreitet. Als Folge steigen die Preise für Phosphate und den daraus hergestellten Produkten, insbesondere Düngemitteln, sehr stark an. Zunehmend muss man daher dazu übergehen, Phosphate aus nicht belasteten Quellen heranzuziehen.
Die Gewinnung von Phosphaten aus Klärschlamm führt leider zu nicht zufrieden stellenden Quantitäten und Qualitäten. Ferner ist der Aufwand zur Herstellung der aus dem Klärschlamm gefällten und physikalisch/biologisch angereicherten und von (Schwer-)Metallen befreiten Phosphate sehr groß und benötigt viel Energie.
Es ist bekannt, dass Knochen und Gräten einen hohen Mineralgehalt aufweisen und überwiegend aus Calzium und Phosphat bestehen. Beim Verbrennen von Knochen oder Gräten erhält man eine grau-weiße, porige Knochenasche, welche zu etwa 80% aus Calziumphosphat, zu 6,6% aus Calziumkarbonat und zu etwa 1,4% aus Magnesiumphosphat besteht. Bislang ist man auf diese natürlichen Phosphatquellen zur gezielten Herstellung von Phosphat nicht aufmerksam geworden.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung von Phosphaten und/oder phosphathaltigen Verbindungen bereit zu stellen, mit dem die somit hergestellten Phosphate und/oder phosphathaltigen Verbindung in hoher Ausbeute und Reinheit schnell, kostengünstig und effizient hergestellt werden können.
Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1.
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ist es möglich, die Nachteile der Herstellung von Phosphaten aus natürlichen Lagerstätten und sonstigen Quellen zu vermeiden. Insbesondere werden Phosphate in hoher Ausbeute und in nahezu chemisch reiner Form erhalten. Die mit dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Phosphate sind nahezu frei von Cadmium und Schwermetallen und kommen lediglich in unbedenklichen Anteilen weit unterhalb jeglicher Grenzwerte im Endprodukt vor. Cadmiumverunreinigungen und Schwermetallbelastungen, wie sie bei den natürlich vorkommenden Phosphatressourcen enthalten sind, werden durch das erfindungsgemäße Verfahren vermieden. Durch die Erfindung wird ein kosteneffizientes und schnelles Verfahren zur Herstellung von Phosphat bzw. phosphathaltigen Verbindungen bereit gestellt.
Mit dem beschriebenen Verfahren kann ferner chemisch reine Phosphorsäure hergestellt werden.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung von Phosphaten und/oder phosphathaltigen Verbindung, insbesondere Erdalkaliphosphaten und Erdalkalisilicophosphaten und -oxiden umfasst die Schritte:

(a) Erhitzen von Knochen und/oder Gräten oder einer Zusammensetzung dieser Bestandteile unter Sauerstoffabschluss unter reduzierenden Bedingungen bei Temperaturen zwischen 500 bis 1100°C, wobei unter anderem energiereiche Gase, Dämpfe und Kohlenstoff entstehen,
(b) Nachverbrennung des in Schritt (a) entstandenen Kohlenstoffs unter oxidierenden Bedingungen, wobei ein anorganischer Rest aus Erdalkali-Karbonaten und Erdalkali-Oxiden sowie Erdalkali-Phosphaten entstehen.

In dem ersten Schritt (a) werden die Knochen und Gräten unter reduzierenden Bedingungen bei Temperaturen von etwa 500 bis etwa 1100°C in ihre organischen und anorganischen Bestandteile zerlegt. Die Knochen oder Gräten werden vorzugsweise bis vorher grob zermahlen. Dabei werden die organischen Molekülketten aufgebrochen und es entstehen im wesentlichen energiereiche Gase wie Wasserstoff, Kohlenmonoxid und Methan. Die in diesen Gasen gebundene Energie kann beispielsweise zur Herstellung von elektrischem Strom genutzt werden.
Die Erfinder haben festgestellt, dass der anorganische Rest aus Schritt (a) überwiegend aus Calzium- und Magnesiumkarbonat und/oder Calzium- und Magnesiumoxid sowie verschiedenen Calziumphosphaten neben einem beträchtlichen Überhang zwischen 5 bis 20% reinem Kohlenstoff besteht. Dieser Kohlenstoff wird in einem zweiten Schritt (b) oxidativ nachverbrannt, wobei wiederum beträchtliche Energiemengen freigesetzt werden. Letztendlich bleibt ein anorganischer Rest aus Erdalkalikarbonaten und -oxiden sowie Erdalkaliphosphaten zurück, welcher nahezu vollständig frei von organischen Stoffen und insbesondere frei von schädlichen Keimen, wie zum Beispiel Prionen ist.
Der erste Schritt (a) wird vorzugsweise bei einer Temperatur von 700 bis 900°C durchgeführt. Bei diesen Temperaturen ist die Ausbeute an Phosphat bzw. phosphathaltigen Verbindungen am größten.
Es hat sich ferner als vorteilhaft herausgestellt, wenn die Reaktionsgemische vor der Umsetzung mit geeigneten technischen Maßnahmen (z. B. Rührwerke, Umwälzvorrichtung) vor Abschluss von Schritt (a) und/oder zu Beginn von Schritt (b) umgewälzt werden. Dadurch können höhere Energien und Phosphatausbeuten erzielt werden. Das Verfahren wird effizienter.
Dem Verfahren können ferner Magnesiumverbindungen oder Kaliumverbindungen zugegeben werden. Die gezielte Zugabe von Rohmagnesit (MgCO₃) führt zur kontrollierten Anreicherung des mineralischen Feststoffes Mg bzw. MgO. Vorzugsweise wird eine Menge von 10 bis 40%, vorzugsweise 25% MgCO₃ zugegeben, was zu einem MgO-Gehalt von etwa 10% MgO führt. Dies ist für die landwirtschaftliche Nutzung im Sinne der Pflanzen- und Tierernährung von zunehmender Bedeutung.
In einer weiteren Ausführungsform können den Knochen und/oder Gräten bzw. Zusammensetzungen davon organisch mineralische Kaliumverbindungen zugeführt werden. Diese kommen beispielsweise aus der Veresterung oder Umesterung pflanzlicher oder tierischer Fette und Öle. Dabei entstehen als Nebenprodukt Kaliumverbindungen mit signifikanten Anteilen an unterschiedlichen Fettsäuren. Das letztere führt zu einer weiteren Verbesserung der Energiebilanz des erfindungsgemäßen Verfahrens. Kalium liegt am Ende des Prozesses in Form von anorganischen Kaliumverbindungen vor, wie zum Beispiel gebunden in Karbonaten und/oder Sulfaten und/oder Phosphaten. Dadurch kann beispielsweise ein für den Pflanzenbau geeigneter Phosphat-Kalium-Kalk-Magnesium-Dünger hergestellt werden. Vorzugsweise werden die organisch mineralischen Kaliumverbindungen vor der reduktiven Phase zugegeben.
In einer bevorzugten Ausführungsform wird den Knochen und/oder Gräten bzw. Zusammensetzungen davon Siliziumverbindungen zugegeben, beispielsweise in Form von Wasserglas, Kieselgur und/oder Perlite. Bei den Verfahrenstemperaturen kommt es zu einer Zerlegung dieser Siliziumverbindungen und schließlich zu einer Verbindung mit den Erdalkalimetallen und den Phosphaten zur Erdalkalisilico-Phosphaten. Diese Verbindungen sind zur Verwendung als Düngemittel für die Verbesserung von mineralstoffarmen Böden besonders geeignet.
Unter Zugabe von Siliziumverbindungen, wie sie zum Beispiel aus Kieselguren bekannt sind, findet während der oxidativen Nachverbrennung die Bildung sogenannter Erdalkalisiliziumphosphatkomplexen statt. Die dabei entstehenden Phosphatlöslichkeiten entsprechen in ihrer Zusammensetzung und der gesamten Verfügbarkeit den bekannten Glühphosphaten, wie zum Beispiel dem Rhenania-Phosphat. Die basisch wirksamen Calzium- und/oder Magnesiumverbindungen liegen je nach gewählter Temperatur als Karbonate (bei einer Temperatur kleiner < 900°C) oder Oxide (bei einer Temperatur > 900°C) vor.
Die in den Schritten (a) und/oder (b) gewonnene Energie kann dem Verfahren rückgeführt werden. Bevorzugt werden die durch Erhitzen der organischen Knochenbestandteile gebildeten Gase bzw. Dämpfe verbrannt. Die Gase und Dämpfe können zum Erhitzen der eingesetzten Knochen, Gräten und gegebenenfalls Zusatzstoffen verwendet werden.
Die durch das Verfahren hergestellten Phosphate bzw. phosphathaltigen Verbindungen sind hauptsächlich Di- und Tricalziumphosphate.
Die chemische Reinheit der aus Tierknochen und Gräten gewonnenen Phosphate- und Phosphatsilizium- sowie Magnesiumverbindungen ist hinsichtlich der Schwermetallanteile alle natürlich vorkommenden Phosphaten der anfangs erwähnten Lagerstätten deutlich überlegen. Dies betrifft insbesondere den Anteil des Elementes Cadmium im Vergleich zu den hohen und zum Teil über den Grenzwert liegenden Cadmiumkonzentrationen bei Sedimentphosphaten.
Das Verfahren kann durch die Rückführung der in den Schritten (a) und (b) gewonnenen Energie völlig autark betrieben werden. Lediglich während der Phase der Inbetriebnahme ist eine externe Energiezufuhr erforderlich. Auch können beide Verfahrensschritte (a) und (b) in den selben Reaktionsbehältern stattfinden oder nacheinander in verschiedenen Behältern (Batch-Verfahren).
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Gewinnung von hochwertigen Phosphaten neben der Energieausbeutung aus tierischen Knochen und Gräten kann global zu einer Entspannung bei dem Wettlauf um Rohstoffreserven, insbesondere bei der Herstellung von Phosphaten, beitragen. Aus 1.000.000 t/a Knochen und Gräten, die aus Schlachtabfällen zur Verfügung gestellt werden können, können beispielsweise 150.000 t/a Phosphat (P₂O₅) gewonnen werden. Dadurch können viele der zukünftig entstehenden oder bereits vorhandenen Probleme hinsichtlich der Phosphatvorkommen gelöst werden. Die positive Energiebilanz des Verfahrens leistet zudem einen Beitrag zu einer ökonomisch und ökologischen Prozessgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens.
Die Phosphatgewinnung aus Klärschlamm ist sehr teuer und aufwendig und bringt keine zufriedenstellende Lösung. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ist es möglich, auf einfache und schnelle Weise für die Gewinnung von Phosphat bzw. phosphathaltigen Verbindungen zu sorgen. Die einzelnen aus dem Verfahren hervorgehenden Produkte können je nach Anwendungsbereich unterschiedlich weiterbehandelt werden. Beispielsweise führt eine Behandlung der gewonnenen Erdalkaliphosphaten mit Lebensmittel-Schwefelsäure zu nahezu chemisch reiner Phosphorsäure. Die mit dem erfindungsgemäßen Verfahren erzielten Ausbeuten und Reinheitsgrade lassen sich mit den weltweit vorkommenden Phosphatvorräten nicht erreichen.
Die Erfindung findet bei der Herstellung von Dünger, Kosmetikprodukten, Waschmittelprodukten, pharmazeutischen Produkten, Lebensmittelprodukten, Futtermittelprodukten und sonstigen phosphathaltigen chemischen Produkten Anwendung.
Eine mögliche Variante der Erfindung wird in der nachfolgenden Zeichnung näher erläutert.
In der Figur sind die verschiedenen Anlagenteile zur Herstellung von Phosphat bzw. phosphathaltigen Verbindungen gezeigt.
Knochen und/oder Gräten werden zunächst in einen Kastenbeschicker 10 gegeben und mit einem Drehrohr 12 vordem ersten Verfahrensschritt (a) umgewälzt. In einer Pyrolyseaparatur 13 findet unter reduktiven Bedingungen eine thermische Erhitzung der Knochen bzw. Gräten bei hohen Temperaturen (vorzugsweise zwischen 500 und 1100°C) statt. Nach diesem ersten Verfahrensschritt wird die Reaktionsmasse mit einem zweiten Drehrohr 14 wiederum umgewälzt und in einer weiteren Apparatur zur oxidativen Nachverbrennung 15 geführt. Wie anfangs erwähnt, kann der zweite Verfahrensabschnitt (b) auch in dem selben Behälter durchgeführt werden.
Die oxidative Nachverbrennung findet bei Temperaturen zwischen 500 und 1200°C statt. Die in dem ersten und zweiten Schritt entstehenden energiereichen Gase und Dämpfe werden über Auslässe 19, 21 aus den Apparaturen 13, 14 zur Energieaufbereitung abgefangen.
Die nach dem zweiten Verfahrensschritt hergestellten Phosphate bzw. phosphathaltigen Verbindungen (Erdalkaliphosphate) können über weitere Apparaturen 16 je nach Anwendungsbereich gesammelt oder weiterverarbeiten werden.
Zur Energiegewinnung ist eine Nachbrennkammer 20 vorgesehen, in der die Gase 23 schließlich einem Dampferzeuger 22 zugeführt werden. Weiter dargestellt sind bevorzugte Anbauteile, insbesondere ein Filter 24 und ein Kamin 26. Der bei der Filterung entstehende Staub kann in einem Staubbehälter 27 aufgefangen werden.
Beispiel 1:
Knochen aus Schlachtabfällen wurden bei unterschiedlichen Temperaturen (Versuchsvarianten V1, V2, V3) unter reduktiven Bedingungen in einem ersten Schritt (a) behandelt. Proben der selben Versuchsvariante wurden anschließend in einem zweiten Schritt (b) oxidativ nachverbrannt (Versuchsvarianten V1.1, V2.2, V3.1). Für jede Versuchsvariante wurde die Phosphatlöslichkeit nach der reduktiven Behandlung und oxidativen Nachverbrennung bestimmt.
Dabei zeigt sich, dass durch die Nachschaltung des oxidativ Nachverbrennungsschrittes (Schritt (b)) die Menge an mineralsäurenlöslichen Phosphat gesteigert werden kann.

In der Tabelle 1 sind die Phosphatlöslichkeiten nach reduktiver Behandlung von Fleischknochen bei unterschiedlichen Temperaturen und oxidativen Nachverbrennungen gezeigt. Die Versuchsvarianten sind entsprechend der reduktiven und oxidativen Behandlungen dargestellt. Tabelle 1:

	reduktiv
Versuchsvariante	V1	V2	V3	V4
Temperatur	500°C	700°C	900°C	1100°C
Phosphat als P₂O₅ in	%	%	%
mineralsäurelösliches Phosphat in 2%iger Ameisensäure lösliches Phosphat in 2%iger Zitronensäure lösliches Phosphat alkalisch-ammenzitratlösliches Phosphat	30,0 28,7 24,9 3,1	33,6 30,0 23,7 2,7	34,4 30,0 23,3 2,7	33,7 29,0 21,6 2,0

	oxidativ
Versuchsvariante	V1.1	V2.1	V3.1
Temperatur	850°C	850°C	850°C
Phosphat als P₂O₅ in	%	%	%
mineralsäurelösliches Phosphat in 2%iger Ameisensäure lösliches Phosphat in 2%iger Zitronensäure lösliches Phosphat alkalisch-ammenzitratlösliches Phosphat	39,5 21,8 16,9 2,9	40,2 17,7 13,9 2,3	40,4 19,5 14,8 2,0

Die Phosphatgehalte der Rückstände liegen in der reduktiven Phase zwischen 31,0 (V1) und 34,4% P₂O₅ (V3). Die optimale P₂O₅-Ausbeute liegt daher für Verfahrensschritt (a) bei Temperaturen zwischen 700°C (V2) und 900°C (V3).
Höhere Temperaturen weisen keinen signifikanten P₂O₅-Zugewinn auf. Die für die Pflanzenernährung sowie weitergehende Aufschlüsse wertvollen Dicalziumphosphate (alkalisch-ammonzitratlösliches Phosphat) und Tricaliziumphosphate (2%ige Ameisensäure/Zitronensäure lösliches Phosphat) sowie mineralsäurelösliche Phosphate sind in signifikanten Mengen vorhanden.
Ferner konnte nachgewiesen werden, dass in der oxidativen Phase der gesamte Rest-Kohlenstoff in thermische Energie umgesetzt wird. Die P₂O₅-Bindungsform erfahren unter oxidativen Bedingungen eine Verlagerung zu den Tricalziumphosphaten.
In der oxidativen Behandlungsphase des Schrittes (b) erhöht sich die gesamt P₂O₅-Konzentration um Werte zwischen 19,6 und 27,4%. Die Versuchsvarianten V2.1 und V3.1 weisen zudem P₂O₅-Konzentrationen von mehr als 40% auf. Diese hohen Werte liegen in der Natur allenfalls in den vulkanischen Apatiten (z. B. Kola-Apatit) vor.
Beispiel 2:

In Anlehnung an die im Beispiel 1 beschriebene Verfahrensweise wurde der Gesamt-Kohlestoffgehalt (TC) nach reduktiver Behandlung von Fleischknochen bei unterschiedlicher Temperaturen oder oxidativen Nachverbrennungen sowie die Entwicklung der Gehalte anorganischer Substanzen ermittelt. Die einzelnen Versuchsvarianten sind in der Tabelle 2 entsprechend der reduktiven und oxidativen Behandlung aufgeführt. Tabelle 2:

	reduktiv
Versuchsvariante	V1	V2	V3	V4
Temperatur	500°C	700°C	900°C	1100°C
Gesamt-Kohlenstoff und organ. Substanzen in	%	%	%	%
Gesamt-Kohlenstoff (TC) organische Substanz	15,1 20,7	13,3 16,7	11,3 13,6	10,9 15,9

	oxidativ
Versuchsvariante	V1.1	V2.1	V3.1
Temperatur	850°C	850°C	850°C
Gesamt-Kohlenstoff und Organ. Substanzen in	%	%	%
Gesamt-Kohlenstoff (TC) organische Substanz	0,6 0,5	1,2 0,8	1,5 0,8

Deutlich erkennbar ist, dass nach der oxidativen Nachverbrennung der Gesamt-Kohlenstoff (TC) und die organische Substanz nahe zu vollständig in thermische Energie umgewandelt wurde. Nach dem ersten Verfahrensschritt (a) schwanken die Restkohlenstoffgehalte in der ersten Phase zwischen 10,9% bei einer Temperatur von 1100°C, um 15,1% bei einer Temperatur von 500°C. Der gleiche Trend ist auch bei dem Gehalt an organischen Substanzen erkennbar.
Beispiel 3:
Ein Vorteil des erfindungsgemäß hergestellten Phosphat bzw. der phosphatenthaltenen Verbindung liegt darin, dass die so gewonnenen Phosphatverbindungen nur sehr geringen Mengen an Schwermetallen aufweisen. Natürlich vorkommende Phosphatquellen sind deutlich mit Schwermetallen, insbesondere mit Cadmium, belastet.

In der Tabelle 3 sind die Schwermetallgehalte in Feststoff nach reduktiver Behandlung von Fleischknochen mit unterschiedlichen Temperaturen und oxidativen Nachverbrennungen im Vergleich zu Rohphosphaten, wie sie bei den bislang erhältlichen Ressourcen verfügbar sind, gegenübergestellt. Ferner sind die zulässigen Grenzwerte nach der deutschen Düngemittelverordnung (DünVO/03) dargestellt. Tabelle 3:

		redukiv
Versuchsvariante		V1	V2	V3	V4
Temperatur		500°C	700°C	900°C	1100°C
Schwermetallgehalte in		ppm	ppm	ppm	ppm
Arsen Blei Cadmium Quecksilber Thallium	As Pb Cd Hg Tl	< 2,00 2,77 < 0,50 < 0,05 0,745	< 2,00 1,96 < 0,50 < 0,05 0,50	< 2,00 1,90 < 0,50 < 0,05 0,50	< 2,00 2,50 < 0,50 < 0,05 < 0,50

		oxidativ
Versuchsvariante		V1.1	V2.1	V3.1
Temperatur		850°C	850°C	850°C
Schwermetallgehalte in		ppm	ppm	ppm
Arsen Blei Cadmium Quecksilber Thallium	As Pb Cd Hg Tl	2,61 2,98 < 0,50 < 0,05 < 0,50	< 2,00 < 1,00 < 0,50 < 0,05 < 0,50	< 2,00 < 1,00 < 0,50 < 0,05 < 0,50

Versuchsvariante		Marokko	Algerien	Israel	Grenzwerte
Temperatur		roh	roh	roh	Dün VO/03
Schwermetallgehalte in		ppm	ppm	ppm	ppm
Arsen Blei Cadmium Quecksilber Thallium	As Pb Cd Hg Tl	13,3 3,54 22,0 < 0,05 < 0,05	4,05 3,62 19,0 < 0,05 2,12	k. A. k. A. 4,0 k. A. k. A.	40 150 1,5 1 1

* typische Werte

Deutlich erkennbar ist, dass bereits schon nach dem ersten Verfahrensschritt des erfindungsgemäßen Verfahren nahezu kein Cadmium bei den einzelnen Versuchsvarianten nachweisbar ist. Die Schwermetallgehalte von Phosphaten aus Marokko, Algerien, Israel liegen deutlich über den Werten der erfindungsgemäß hergestellten Produkten. Zum Teil liegen sie auch deutlich über den zulässigen Grenzwerten, so dass Phosphate aus diesen Regionen nicht ohne Nachbehandlung beispielsweise für den Einsatz als Düngemittel, verwendet werden können. Das erfindungsgemäß hergestellte Phosphat ist hochgradig chemisch rein.
Beispiel 4:
Die folgende Tabelle 4 veranschaulicht die Dringlichkeit eines Alternativverfahrens gemäß der Erfindung. Viele der Vorräte der Phosphat-Ressourcen werden kurz-/mittelfristig nicht mehr zur Verfügung stehen. Tabelle 4:

Marokko Tunesien Jordanien Israel Südafrika Russland USA China

Vorräte % 34 k. A. 5 k. A. 9 k. A. 6 39

Produktion % 17 5 k. A. k. A. k. A. 7 26 21
Viele der Phosphatvorräte sind bereits aufgebraucht oder werden in den nächsten Jahren bzw. Jahrzehnten aufgebraucht werden. Es ist zu erwarten, dass die Preise ohne die Bereitstellung eines Alternativerfahrens drastisch steigern werden.

Claims

Verfahren zur Herstellung von Phosphaten und/oder phosphathaltigen Verbindungen, insbesondere Erdalkaliphosphaten und Erdalkalisilicophosphaten und -oxiden, umfassend die Schritte: (c) Erhitzen von Knochen und/oder Gräten oder einer Zusammensetzung dieser Bestandteile unter Sauerstoffabschluss unter reduzierenden Bedingungen bei Temperaturen zwischen 500° bis 1100°C, wobei unter anderem energiereiche Gase/Dämpfe und Kohlenstoff entstehen, (d) Nachverbrennung des in Schritt (a) entstandenen Kohlenstoffs unter oxidierenden Bedingungen, wobei ein anorganischer Rest aus Erdalkali-Karbonaten und Erdalkali-Oxiden sowie Erdalkali-Phosphaten entsteht.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt (a) bei einer Temperatur zwischen 700° bis 900°C durchgeführt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Knochen und/oder Gräten bzw. die Zusammensetzung vor dem Schritt (a) und oder dem Schritt (b) umgewälzt werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass den Knochen und/oder Gräten bzw. der Zusammensetzung Magnesiumverbindungen und/oder Kaliumverbindungen zugegeben werden.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass 10 bis 40%, vorzugsweise 25% MgCO₃ zugegeben wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass den Knochen und/oder Gräten bzw. der Zusammensetzung davon Siliziumverbindungen zugegeben werden, beispielsweise in Form von Wasserglas, Kieselgur und/oder Perlite.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt (a) und der Schritt (b) in dem selben Reaktionsbehälter durchgeführt werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die in dem Schritt (a) und/oder dem Schritt (b) gewonnene Energie dem Verfahren rückgeführt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die in Schritt (a) entstehenden Gase abgesaugt und entschwefelt werden.
Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Entschwefelung mit Hilfe von Schwefelbakterien erfolgt.
Verfahren zur Herstellung von Phosphorsäure, umfassend ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10.
Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die in Schritt (b) entstehenden Phosphate bzw. phosphathaltigen Verbindungen mit Schwefelsäure umgesetzt werden.
Verwendung von Phosphaten bzw. phosphathaltigen Verbindungen, hergestellt mit einem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, zur Herstellung von Dünger, Kosmetikprodukten, Waschmittelprodukten, pharmazeutischen Produkten, Lebensmittelprodukten, Futtermittelprodukten und sonstigen phosphathaltigen chemischen Produkten.