148062. lajstromszámú szabadalom • Eljárás vízmentes foszforsavas nátriumsók, különösen nátriumpirofoszfát és nátriumtripolifoszfát előállítására
2 148.062 kítása, hogy az hőkezelő berendezésbe (pl. forgó kemencébe) adagolható legyen. 3. A szilárd termék felhevítése (hőkezelése) a kondenzált foszfát képződéséhez szükséges hőmérsékletre. A gyártási eljárásnak fontos mozzanata a hevítés végett kemencébe kerülő anyag nedvességtartalmának a minimumra való csökken-Ha un. termikus foszforsavból (az elemi foszfor elégetése és a keletkező foszforpentoxid vízben való einyeletése útján készült foszforsav) indulunk ki, az eltávolítandó víz mennyisége jóval kevesebb, mint ha extrakciós foszforsavból (a nyersíoszfátok kénsavas 'feltárása útján előállított foszforsav) indulunk ki. Az előbbi ugyanis 58— 60%. az utóbbi azonban csupán 25—30% foszforpentoxidot tartalmaz. Ha termikus foszforsavból indulunk ki, a szokásos eljárásoknál a pirofoszfát előállítására elkészített oldat (melynek foszfáttartalma 100%ban disó) 50%, körüli, a tripolifoszfát gyártására előkészített oldat (foszfáttartalma 66,6%-ban disó, 33,3%-ban monosó) pedig 40% vizet tartalmaz. Oldat víztartalmának eltávolítására a legszckottabb módszer a besűrítés. A foszfátoldatoknál azonban ez az eljárás nem vezet célhoz, mert a kristályosodás nélkül — tehát homogénen — besűríthető oldat víztartalma, légköri nyomáson forralva, a forrás hőmérsékletén a kiinduló oldatban, pirofoszfát esetében ugyancsak 50%, a tripolifoszfát esetében pedig kb. 35%, tehát alig különbözik attól, amelyet a termikus foszforsavból a gyártásra előkészített oldat különben is .tartalmaz. További besűrítés pedig a kristályosodás bekövetkezésénél fellépő technológiai nehézségek miatt (a felületen kiváló kristálykéreg a párolgást megnehezíti, a hőközlő felületen leváló kristálykéreg a hőátadást gátolja) nem végezhető. Ha extrakciós foszforsavból indulunk ki, úgy természetszerűleg alkalmazható a besűrítés, de a besűrített oldat víztartalma ebben az esetben sem lehet alacsonyabb a fent megadott 50%-nál a pirofoszfát és 35%-nál a tripolifoszfát esetében. Vannak olyan disót és monosót tartalmazó foszforsavas nátriumső-oldatok, melyek kristálykiválás nélkül, homogénen jóval töményebbre sűríthetők be, mint akár a pirofoszfát gyártására fenti módon előkészített oldat, akár a tripolifoszfát kiinduló oldata, sőt akár a csak monosót tartalmazó oldat. Ilyen oldatok azok, melyeknek nátriumfoszfáttartalma 45—70 mol %-ban mint monosó, a többi mint disó van jelen, (pH — 6,4—8,9 között). Ezek atmoszférikus nyomáson kb. 10% víz- és 42—50% foszforpentoxidtartalomig kristálykiválás nélkül besűríthetők. Gyors hűtéssel homogén, szilárd termékké alakíthatók át. A találmány értelmében, szem előtt tartva azt a célt, hogy a hőkezelésre kerülő anyag minél kevesebb vizet tartalmazzon, ilyen összetételű oldatból indulunk ki. A találmány szerinti eljárás tehát azon az elven alapszik, hogy a kiindulási oldatban a mono- és dinátrium ortofoszfát arányát nem aszetint szabjuk meg, amit az előállítandó végtermék megkíván, hanem aszerint, milyen összetételű az az oldat, amely kristályosodás nélkül homogénen a legtöményebbre besűríthető. Ilyen oldatok készíthetők besűrítessél a 6,4—6,0 pH-ra semlegesített extrakciós foszforsavból, nátronlúgoldattal, vagy hasonló pH-ra beállított termikus foszforsavból szódaoldattal. Termikus foszforsavból besűrítés nélkül közvetlenül is előállítható ilyen oldat, ha a nátronlúgot, vagy szódát szilárdan vízmentes állapotban adagoljuk. Ebben az esetben 4—4,5 pH között a forrás hőmérsékletén is átmeneti kristálykiválás indul meg. Ezt elkerülhetjük oly módon, hogy a termikus foszforsavat olyan kész oldathoz adagoljuk, melyben a monosó disóarány 50—50%, éspedig oly mértékben, hogy a molarány 70— 30% alá ne süllyedjen. Akkor a molarányt szilárd vízmentes adalékanyaggal ismét 50—50-re állítjuk be és így tovább. Ha extrakciós foszforsavból indulunk ki, célszerű 6,4—6,9 pH-ra való beállításnál kivált, szennyeződéseket a befőzés megkezdése után kb. 15—30 perc múlva (centrifugálással, ülepítéssel) eltávolítani. Az ismert nátriumpirofoszfát és tripolifoszfát előállítási eljárások olyan oldatból indulnak ki, melyben a szükséges semlegesítési folyamatok oldott alkatrészek között a hőkezelés előtt végbemennek. Találmányunk szerint a semlegesítési folyamatok a hőkezelés alatt szilárd alkatrészek között mennek végbe oly módon, hogy azt a lúgos adalékot, mely foszforsavból való kiindulás esetén a semlegesítésre szolgált volna, a fent jellemzett oldathoz szilárd állapotban, vagy tömény oldatban keverjük hozzá, éspedig olyan mennyiségben, amennyi stőchimetrikusan a nátriumpirofoszfát, illetőleg nátriumtripolifoszfát képzéséhez szükséges. Ilyen lúgos adalékanyagok az NaOH, NagC-Os, Na3PÓ 4 , stb. Ezeknek a szilárd keverékeknek előállítása történhetik úgy, hogy az oldatot gyorsan lehűtjük és a keletkező homogén szilárd anyaghoz, a hőkezelést megelőzően, őrölt állapotban annyi szilárd alkáliás adalékot keverünk, amennyi stőchiometrikusan szükséges. Az oldatot az adalékanyaggal közvetlenül, is összekeverhetjük. Ez esetben átmenetileg képlékeny termék keletkezik, mely azonban gyorsan megszilárdul és könnyen őrölhető. Ily módon járunk el, ha vízmentes trinátriumortofoszfátot akarunk előállítani, vagy az esetben, ha a reakciót további víz elpárologtatására kívánjuk felhasználni. Képlékeny, de gyorsan keményedő és jól őrölhető szilárd termék keletkezik az esetben is, ha az oldathoz, vagy abból készült dermesztett termékhez az adalékanyagot tömény oldat alakjában adagoljuk. Az őrlemény kerül azután a hőkezelési folyamatba. Ezen rendszabályok értelemszerű alkalmazásával vízmentes dinátrium- és trinátriumortofoszfát is előállítható. Ha az oldatot (pl. szárító hengeren) tovább szárítjuk, akkor is jóminőségű terméket nyerhetünk, de ez esetben adalékanyagul csak NaOH-t alkalmazhatunk. A nátriumpirofoszfáttá, illetőleg tripolifoszfáttá való átalakításhoz szükséges alkáliás adalék menynyiségét a következő kémiai egyenletek alapján számítjuk ki:
