- [0001]
Herstellung von reiner Phosphorsäure aus natürlichen Phosphaten. Die
nach den bisher bekannten Verfahren aus natürlichen Phosphaten gewonnene Phosphorsäure
enthält stets Eisen, Tonerde, Magnesia und andere Verunreinigungen in erheblichen
Mengen.
- [0002]
Man kann allerdings eine praktisch eisenfreie Säure herstellen, indem
man Knochen behandelt, die nahezu frei von Eisen sind, aber die Säure, die sich
hieraus ergibt, enthält stets die anderen obenerwähnten Verunreinigungen, und die
reine Phosphorsäure mußte daher bis heute fabrikmäßig durch Oxvdation des Phosphors
hergestellt werden, was in Hinblick auf den Preis des Ausgangsmaterials ein kostspieliges
Verfahren ist.
- [0003]
Das vorliegende Verfahren gestattet, aus den natürlichen Phosphaten
chemisch reine Phosphorsäure zu gewinnen, die frei von allen Verunreinigungen, einschließlich
Arsen, und gleich im ersten Stadium vollkommen farblos ist, und zwar bei billiger
Arbeitsweise.
- [0004]
Die danach gewonnene Säure kann dazu benutzt werden, um in reinem
Zustande alle Derivate der Phosphorsäure zu einem Preis herzustellen, der oft geringer
ist als derjenige, welcher zur Zeit durch dieselben Produkte erreicht wird, wenn
diese nur handelsrein sind.
- [0005]
Das vorliegende Verfahren beruht auf der bekannten Eigenschaft des
Bleies, mit den löslichen Phosphaten unlösliche Trimetallphosphate zu bilden. So
schlägt sich, wenn man beispielsweise eine Lösung von Dinatriumphosphat mit einer
Lösung von Bleinitrat mischt, dreifaches Bleiphosphat wieder, während die Salpetersäure
in Freiheit gesetzt wird, was die Reaktion derart beschränkt, daß stets eine beträchtliche
Menge Phosphorsäure in Lösung verbleibt.
- [0006]
Es wurde nun gefunden, daß die unlöslichen Salze des Bleies zu eben
dieser Reaktion führen, wenn man sie mit der Lösung eines Phosphats umrührt.
- [0007]
Das Bleisulfat reagiert z. B. mit der Leichtigkeit wie ein lösliches
Salz desselben Metalls auf das Dinatriumphosphat nach der Gleichung: ZPO,Na.H +
3SO@Pb - (P04)2 # Pb, + aSO,Na. -+- SO,H2. Infolge Gegenwart der während der Reaktion
befreiten Schwefelsäure in der Lösung ist der Niederschlag der Phosphorsäure noch
unvollkommen; wenn man aber der ursprünglichen Phosphatlösung eine geeignete Menge
einer neutralisierenden Verbindung, wie Natriumcarbonat, hinzufügt, geht die gesamte
Phosphorsäure in den Niederschlag über. zPO,Na2H + 3S04Pb -+- CO, Na, - (P04)=
# 2, Pb, + 3 SO, Na@ -+- CO@ -+- H!,0. Diese Reaktion verläuft stets quantitativ,
wenn man mit den theoretischen Mengen arbeitet, und zwar sowohl in der Kälte als
auch in der Wärme und sowohl in verdünnter als auch konzentrierter Lösung.
- [0008]
Die Bleiverbindung kann so gewählt werden, daß sie selbst neutralisierend
wirkt; dies trifft insbesondere beim Bleicarbonat zu.
Das Bleiphosphat
wird in Phosphorsäure und das Bleisulfat nach folgender Gleichung: (P04), - Pb,
+ 3 S04Hz - aP04Hg + 3 S04Pb übergeführt, wenn man mit der theoretischen Menge Schwefelsäure
behandelt.
- [0009]
Man geht gemäß der Erfindung von einer Dinatriumphosphatlösung aus,
die durch die Neutralisierung des Natriumcarbonats der unreinen und Phosphorsäure,
die bei der Einwirkung der Schwefelsäure auf ein natürliches Phosphat resultiert,
enthaltenden Lösung erhalten wird; diese Neutralisierung bewirkt die Abscheidung
des Eisens und der Tonerde in Form von dreibasischen Phosphaten.
- [0010]
Diese Lösung wird in Gegenwart einer Bleiverbindung in einer Menge,
die der Bindung der gesamten als Tribleiphosphat vorhandenen Phosphorsäure entspricht,
energisch umgerührt.
- [0011]
Der Mischung wird gegebenenfalls eine hinreichende Menge einer Verbindung
zugefügt, die während der Reaktion die Säure des verwendeten Bleisalzes nach Maßgabe
ihrer Befreiung sättigen kann. Das niedergeschlagene dreibasische Bleiphosphat wird
filtriert, gezvaschen und in Gegenwart von Schwefelsäure oder eines anderen Fällmittels
für das Blei, das in hinreichender Menge ohne Überschuß verwendet wird, umgerührt.
- [0012]
Das niedergeschlagene Blei wird dann erforderlichenfalls in sein Ursprungssalz
verwandelt, um einer neuen Behandlung zu dienen.
- [0013]
Es ist vorteilhaft, den Niederschlag des dreibasischen Bleiphosphats
in konzentrierter Lösung zu bewirken, um bei Verwendung des Bleisulfats als Fällmittel
eine konzentrierte Natriumsulfatlösung zu erhalten, aus der man das Salz durch Kristallisierung
ausziehen kann.
- [0014]
Diese ökonomische und fast vollständige Wiedergewinnung des Natriumsulfats
in Form von Nebenprodukten hat einen starken Einfluß auf den Herstellungspreis der
erhaltenen Phosphorsäure.
- [0015]
Der Niederschlag von dreibasischem Bleiphosphat wird sorgfältig ausgewaschen:,
dann in Wasser oder in verdünnter Phosphorsäure, die von den Waschungen einer vorhergehenden
Operation herrührt, in der Schwebe gehalten und dieser Flüssigkeit unter energischem
Umrühren die berechnete Menge reiner, arsenfreier Schwefelsäure zugesetzt.
- [0016]
Nach dem Abfiltrieren des Bleisulfats erhält man eine Lösung reiner
Phosphorsäure, deren Konzentration von der verwendeten Wassermenge und der Konzentration
der für die Zersetzung benutzten Schwefelsäure abhängt; sie kann leicht 35 bis 40°
Be und mehr erreichen.
- [0017]
Die Waschwässer des Bleisulfats werden dazu benutzt, das dreibasische
Bleiphosphat einer nachfolgenden Operation in Schwebe zu halten. Das Bleisulfat
tritt von neuem in den Prozeß ein.
- [0018]
Hat man Bleicarbonat zum Fällen der Phosphorsäure verwendet, so wird
man es aus dem Bleisulfat regenerieren, indem man dieses mit Natriumcarbonat behandelt.
- [0019]
Der Niederschlag wird auf diese Weise beständig regeneriert, und die
anderen benutzten Stoffe werden ohne Verluste in Handelsprodukte verwandelt.
- [0020]
Das Verfahren ist auch anwendbar auf die Behandlung der Mutterlaugen
der 1Tatriumphosphatfabrikation.
- [0021]
Diese Laugen, die schließlich eine erhebliche Menge Natriumsulfat
enthalten, müssen von Zeit zu Zeit aus der Fabrikation gezogen werden, wenn man
ein befriedigendes Produkt erhalten will; sie bilden meist eine Belästigung für
den Fabrikanten.