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Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Phosphatdüngemitteln
Die Erfindung betrifft ein Verfahren, und eine Vorrichtung zur Behandlung von Rohphosphaten
mit Gemischen von Schwefelsäure und Salpetersäure.
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Es ist bereits bekannt, den Phosphatgehalt von Rohphosphaten durch
Gemische von Schwefelsäure und Salpetersäure in lösliche Form überzuführen, aber
es ist bislang noch kein ,befriedigender Vorschlag gemacht worden, in welcher Weise
das Rohphosphat dem Säuregemisch zugesetzt werden soll, so daß die betriebliche
Durchführung große Schwierigkeiten: :bereitet.
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Einerseits verlaufen die Reaktionen des Säureaufschlusses viel rascher,
wenn .man an Stelle von Schwefelsäure allein Gemische, die; Salpetersäure enthalten,.
verwendet.
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Wenn andererseits die Temperaturen von too bis rio°, :die gewöhnlich
während der Mischung der Rohphosphate mit Säure erreicht werden, keine Schwierigkeiten
bei -der Behandlung mit Schwefelsäure allein bieten, ist dies nicht mehr der Fall,
wenn der Aufschluß mit Gemischen von Schwefelsäure -und Salpetersäure, selbst bei
einem schwachen Salpetersäuregehalt, durchgeführt wird. Es erfolgt alsdann eine
starke Entwicklung von flüchtigen Stickoxyden infolge der starken Spannung der Salpetersäuredämpfe
oberhalb 5pi° und infolge, der Zersetzung von etwa 85° an sowie infolge der
reduzierenden
Wirkung gewisser Nebenbestandteile der Rohphosphate. Diese Entwicklung von Stickoxyden
macht nicht nur die richtige Führung der Reaktion schwierig, sondern sie ruft vor
allem auch erhebliche Stickstoffverluste hervor.
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Die Erfindung betrifft ein; Herstellungsverfahren und eine Vorrichtung,
die es gestatten, die obenerwähnten Nachteile zu vermeiden und im Industriebetrieb
den Aufschluß von Rohphosphaten mit Sch-#vefelsäure@Salpetersäure-Gem:ischen zu
verwirklichen.
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Gemäß der Erfindung besitzt dieses Verfahren zur Herstellung von Pho-sphatdüngemitteln
mittels Schwefelsäure-Salpetersäure-Gemischen, welches vorzugsweise im kontinuierlichen
Betrieb durchgeführt werden kann, folgernde Merkmale, die einzeln oder in Kombination
angewendet werden können: r. Die Behandlung des Rohphosphates durch die Säuremischung
ist dadurch gekennzeichnet, .daß das Phosphatmehl in Formeines Schleiers aus ziemlich
großer Höhe auf einen in, einem Mischer sich bewe genden Säurestrom niederfällt,
so @daßdieses einerseits an der Oberfläche der Reaktionsmasse eine ununterbrochene,
schützende und absorbierende dünne Schicht oder Haut bildet, .die ständig aufrechterhalten
wird und die das Entweichen von aus Stickoxyden bestehenden Blasen schon bei ihrer
Entstehung vermindert, und ,andererseits oberhalb und wenigstens auf einem Teil
der Länge dieser Masse einen Nebeloder einen feinen und :dauernden Regen bildet,
welcher die Dämpfe, die durch die genannte Schicht hindurchgedrungen sind, zurückhält,
absorbiert und sie dem Gemisch wieder zuführt.
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2. Die Zuteilungsmenge des Rohphosphates zu dem Säurestrom ist nicht
gleichmäßig auf der ganzen Länge des Mischers, sondern sie unterliegt einem Verteilungsgesetz,
-derart, daß in der Eintrittszone der Säure -der mittlere Wert der zugeführten Phosph.atmenge
verhältnismäßig gering ist, während in der zweiten oder Austrittszone die zugeführte
Phosph,atmenge groß ist.
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Dieses Verteilungsgesetz muß übrigens der Natur der behandelten. Rohphosphate
und dem Prozentsatz der verlangten Löslichkeit des Phosphatgehaltes des Phosphatdüngemittels
Rechnung tragen.
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Praktisch kann die Zuführung des Rohphosphates zu dem Schwefelsäure-Salpetersäure-Gemisch
beispielsweise fortlaufend auf einer gewissen Länge, beginnend von dar Eintrittsstelle
dies Mischers, durchgeführt werden, alsdann auf einen Höchstwert anwachsen und diesen
Höchstvert bis zum Ende des Eintragens beibehalten oder nicht.
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Für :die Anwendung .dieser grundlegenden Merkmale der Erfindung besteht
eine Ausführungsform des Verfahrens beispielsweise darin, die Zuführung des Schwefelsäure-Salpetersäure-Gemisches,
den Mischer und die Rohpho:sphatzuführung derart einzurichten, d.aß in einem ersten
Abschnitt am oberen. Ende des Mischers das welches so kalt wie möglich ist; nur
einen Bruchteil der Rohphosphatmenge erhält, die zu seiner Neutralisation nötig
ist, wobei dieser Bruchteil beispielsweise nicht größer als 5o 1/o ist, und daß
alsdann am Eintritt des zweiten Abschnittes das flüssige Produkt, welches von dem
ersten Abschnitt herkommt, eine Rohphosphatzuführung erhält, die genügend groß ist,
damit die Masse sehr rasch dickflüssig wird, während der Rest des Rohphosphates
alsdann auf eine mehr oder weniger große Länge der Vorrichtung verteilt werden kann.
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In dem ersten Abschnitt der Vorrichtung trifft das eingeführte Rlohphosphat
.auf einen. Überschuß an Schwefelsäure und Salpetersäure, und es wird rasch aufgeschlossen,
ohne daß :die Temperatur sich in gefährlicher Weise erhöht; in :dem zweiten Abschnitt,
wo das Rohphosphat in; großer Menge eingetragen wird und eine geringere Säuremenge
vorfindet, ist die Gefahr der Temperaturerhöhung ebenfalls, nicht erheblich. Unter,diesen
Bedingungen ist die Ent@vicklung von flüchtigen Stickoxyden ganz wesentlich vermindert.
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Das unter dem Schutz des einen. Schirm bildenden Rohphosphatnebels
durchgeführte Verfahren der Erfindung bietet folgende Vorteile: Einerseits wird
die vollständige Verbesserung der Arbeitsatmosphäre erreicht, andererseits wird
die Unterdrückung der Entwicklung von stickoxydhaltigen Dämpfen mit dem Aufschluß
des Rohphosphates vereinigt. Der so gebildete Rohphosphatschleier reagiert mit den
stickoxydhaltigen Dämpfen derart, daß diese das Rohphosphat aufschließen und mit
ihm in das Reaktionsmittel zurückfallen. Diese Dämpfe tragen so dazu bei, einen
Teil der Phosphorsäure des Rohphosphates löslich'zu machen.
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Die absorbierende Wirkung des Rohphosphatnebels, der sich zwischen
dein Verteiler und der freien Oberfläche der Reaktionsmasse befindet, wird durch
-die Feuchtigkeit begünstigt, die im Bereich der Reaktion vorhanden ist und deren
Menge gegebenenfalls durch Zusatz von. gesättigtem Wasserdampf oder durch Zerstäubung
von Wasser erhöht werden kann. In seiner Gesamtheit wird das Verfahren der Erfindung
vorteilhaft langsam durchgeführt. Die Vorrichtung, welche die Anwendung des Verfahrens
ermöglicht, ist besonders einfach und leicht herzustellen.
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Es wird nunmehr eine Ausführungsform einer solchen Vorrichtung .beschrieben;
die Beschreibung betrifft aber nur ein Ausführungsbeispiel, und die Erfindung ist
nicht auf diese .Ausführungsform beschränkt.
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In der Zeichnung ist eine .solche Vorrichtung beispielsweise dargestellt.
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Fig. r ist eine schematische Seitenansicht, teilweise im Schnitt,
der Gesamtanordnung der Vorrichtung; Fig. 2 ist ein Querschnitt nach Linie Z-Z in
Fig. z ; Eig. 3 ist ein Grundriß der Vorrichtung zur Verteilung des Rohphosphates
unter den oben angegebenen Bedingungen, und Fig. q. ist ein Querschnitt durch .den
Phosphatverteiler; der Querschnitt entspricht dem oberen Teil der Fig. 2, hat aber
einen größeren Maßstab.
Die Herstellung erfolgt voarzugsWeise und
gemäß .dem in .der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel in einem Mischer
wie einem Trog i von großer Länge und großer Oberfläche, in welchem eine Förderschnecke
2 angeordnet ist, welche die Reaktionsmasse von dem Eintrittsende 3 zu dem Austrittsende
4 bewegt.
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Das Schwefelsäure-Salpetersäure-Gemisch, wel. ches von einem Vorratsbehälter
5 herkommt und einen. Behälter 6 mit konstantem Niveau durchfließt, wird bei 7 kontinuierlich
dem Eintrittsende des Mischers zugeführt. Dieser ist vorzugsweise durch eine Scheidewand
8 in zwei Abschnitte oder Kammern 9 und io unterteilt, ,damit die Masse, die sich
in der ersten Stufe des Verfahrens bildet, in flüssigem Zustand bleibt.
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Öffnungen i i gestatten -der Reaktionsmasse, in geeigneter Menge in,den
Abschnitt io einzutreten, wo die zweite Stufedes Aufschlusses durchgeführt wird.
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Die Zuführung des Rolhphosphates erfolgt oberhalb des. Mischers, und
zwar auf seiner ganzen oder auf dem größten Teil seiner Länge.
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Diese Zuführung wird durch einen mit Schabern versehenen Verteiler
gesichert; dieser besteht aus einem Gehäuse i2, welches eine Kette oder einen Riemen
13 enthält, der mit quer gerichteten Winkel-oder Flacheisen 14 versehen ist, die
das Rohphosphat von seiner Eintrittsstelle, bei. 15 in. das Gehäuse bis zu dem entgegengesetzten
Ende 16 mitnehmen.
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Der Boden 17 des Gehäuses besteht aus einer Verteilerplatte, die an
sich ein wesentliches Element für die Durchführung der Erfindung darstellt.
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Diese Platte ist beispielsweise nach einem Profil c, b, c derart
.ausgeschnitten, daß sie das Niederfallen des Phosphates nach einem Verteilungsgesetz
ermöglicht, welches den oben angegebenen Merkmalen entspricht; .die Menge des durch
die Öffnung 18 in den ersten Abschnitt 9 des Mischer vertei.ItenRohphosphates ist
zunächst praktisch sehr gering und zwischen den Punkten a und b regelbar,
alsdann. erreicht sie bei c annähernd an der Eintrittsstelle der Reaktionsmasse
in den. zweiten Abschnitt io des Mischers einen, Höchstwert, den sie bis zu dem
Endpunkt der Verteilung beibehalten kann. Dieser Punkt kann sich übrigens am Austrittsende
des Mischers befinden, denn .das Eintrittsende des Rohphosphates kann in einem mehr
oder weniger großen Abstand von .diesem Ende festgelegt wenden, hauptsächlich je
nach dem ob man Produkte herzustellen wünscht mit so hoher Löslichkeit wie Superphosphat
oder weniger lösliche Produkte. Auf diese Weise kann das Profil der Platte 17 sich
ändern, beispielsweise nach der Linie d, cl oder d, c2, wenn man in
der zweiten Verfahrensstufe ein weniger` starkes Niederfallen des Rohphosphates
auf die Reaktionsmasse erreichen will. Eine Fallhöhe von etwa i,5o m zwischen dem
Boden des Verteilers und der Oberkante des Mischers ist für die Durchführung des
Verfahrens geeignet.
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Der bei i9 durch das starke Niederfallen des staubförmigen Rohphosphates
gebildete Schleier absorbiert die Gasblasen, .die in Richtung der Pfeile f1, f-'
aus den Abschnitten 9 und io aufsteigen, und .führt sie in die Reaktionsmasse zurück.
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Die Dämpfe, welche .diesen. Phosphatnebel durchdringen konnten, werden
durch eine Leitung 2o in einen Schornstein 21 abgesaugt; in diesen Schornstein 21
ist zweckmäßig eine Niederschlagskammer 22 von großem Querschnitt eingeschaltet,
welche dazu dient, den feinsten Rohphosphatstaub aufzufangen, der mitgerissen, wordenist.
Ein Schieber2.3 gestattet, .den Unterdruck zu regeln, der in dem abgeschlossenen
Raum zwischen dem Verteiler und dem Mischer herrscht und welcher schwach sein muß.
Dieser Unterdruck kann durch natürlichen Zug oder durch einen Ventilator erzeugt
-,verden.
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Die Konstruktion der beschriebenen Vorrichtung kann @in ihren Einzelheiten,
abgeändert werden, ohne den Bereich der Erfindung zu verlassen.
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Insbesondere können Gleitbahnen 24 vorteilhaft die richtige Bewegung
der Schaber 14 an der Eintrittsstelle des Gehäuses 12 sichern.
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Wände 25, die vorzugsweise ganz oder teilweise abnehmbar sind, können
den Abschluß des Raumes sichern, in dem das Rohphosphat niederfällt.
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Verteiler 26 für gesättigten Wasserdampf oder unter Druck zerstäubtes
Wasser gestatten, gegebenenfalls den abgeschlossenen Raum zu befeuchten.
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Die Förderschnecke und der Verteiler 13, 14 können .durch jedes geeignete
Mittel mechanisch angetrieben werden.
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Das durch das Verfahren und die Anwendung,der Vorrichtung der vorliegenden
Erfindung hergestellte Erzeugnis bietet den Vorteil, daß es viel rascher hergestellt
und geliefert werden kann als ein Superphosphat; in gleichem Maße wie seine Herstellung
rascher ist, ist auch,die für,das Reifen des fertigen Düngemittels erforderliche
Zeit erheblich kürzer als bei Superphosphaten.
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Das Verfahren der Erfindung bietet den erheblichen Vorteil, @daß es
bei ganz geringen Stickstoffverlusten die industrielle Herstellung von :Nitrophospbatdüngemittel.n
gestattet, die einen veränderlichen Löslichkeitsgrad haben können, wobei man von.
einem Schwefelsäure-Salpetersäure-Gemisch von veränderlicher Zusammensetzung ausgeht.
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Das gemäß :dem Verfahren erhaltene Produkt kann vorteilhaft mit anderen
Düngemitteln, insbesondere stickstoft- und kalihaltigen Düngemitteln gemischt werden.,
um 'A#Iischdüngemittel zu bilden. Jene zuzusetzenden Düngemittel werden entweder
am Ende des Mischers oder hinter seiner Austrittsstelle oder je nach ihrer Natur
ganz oder teilweise dem Rohphosphat zugemischt, oder sie werden in der Schwefelsäure-Salpetersäure-Mischung
selbst gelöst.
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Das Einbringen von. gewissen zusätzlichen Düngemitteln im Laufe der
Herstellung selbst bietet den Vorteil, daß die Lebhaftigkeit der Reaktion abgeschwächt
wird und die Entwicklung von stickoxydhaItigen Dämpfen vermindert wird, die sich
etwa noch bilden.
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Die Erfindung, die allgemein für den Fall des Aufschlusses des Rohphosphates
durch Gemische
aus Schwefelsäure und Salpetersäure beschrieben worden
ist, .ist anwendbar ohne Rücksicht auf die Menge der Schwefelsäure, welche mit der
Salpetersäure gemischt ist; die Erfindung erstreckt sich insbesondere auch auf den
Fall, wo man .die Salpetersäure allein, d. h: also ohne Zusatz von Schwefelsäure
verwendet. Die Erfindung erstreckt sich auch auf den Fall, wo man die Salpetersäure
in Mischung mit anderen Säuren. als Schwefelsäure verwendet.