158385. lajstromszámú szabadalom • Eljárás fémammóniumfoszfátok előállítására
3 158385 4 Ca(H2 P0 4 ) 2 + (NH4) 2 S0 4 = OaS04+ + 2NH 4H 2 P0 4 (3) A szuperfoszfát szabad foszforsavtartalma ugyancsak a gipsz szűrletébe kerül. A monoammóniumfoszfátot fémszulfátokkal és ammóniával reagáltatják: 2 NH4 H 2 P0 4 + 2Me n S0 4 -f 4NH 3 = = 2Me1I NH 4 P0 4 + 2(NH 4 ) 2 :S0 4 (4) Fémszulfátokkal és ammóniával a szűrlet sza' bad foszforsavtartalma is a (2) egyenlet szerint reagál. így tehát kiküszöbölik a drága foszforsavat és helyette az olcsóbb P205-tartalmú szuperfoszfátot alkalmazzák. A szuperfoszfát alkalmazása azonban egy új nyersanyag, az ammónszulfát felhasználásával válik lehetővé. A találmány célja a fémammóniumfoszfátok előállítása gazdaságosságának további jelentős növelése. A találmány alapját az a felismerés képezi, hogy a szuperfoszfát vízoldható P205-tartalma eddig nem ismert módon a kétvegyértékű fémek szulfátjainak megfelelő hígítású oldatával is kivonható. A fémszulfát a monokalciumfoszfáttal lép reakcióba, melynek eredményeként gipsz és vízben oldódó monofémfoszfát képződik: Ca,(H2 P0 4 ) 2 + MeHSOí = CaS0 4 + + Meií(H2 P0 4 ) 2 (5) A gipszről leszűrt oldatból fémammóniumfoszfát előállítása céljából Men S0 4 -el és NH 3 -mal csapjuk ki a terméket: Men (H 2 P0 4 ) 2 + Me^SO, + 4NH 3 = = 2Men NH 4 P0 4 + (NH 4 ) 2 SO/; (6) A (5) és (6) reakció értelmében 1 mól P2 0 5 2 mól Mel:r S0 4 -et igényel ahhoz, hogy ammónia hatására teljes mértékben fémammóniumfoszfáttá alakuljon. A szuperfoszfát fémszulfátoldattal való kilúgozása folyamán a szabad foszforsav szintén a gipsz szűrletébe kerül és fémszulfát, továbbá ammónia hatására a (2) reakció szerint alakul át fémammóniumfoszfáttá. Az (2), (5) és (6) egyenletek értelmében a fémammóniumfoszfátok képződéséhez 1 mól P2 0 5 : : :2 mól Men S0 4 arányra van szükség és a találmány értelmében úgy járunk el, hogy ezt az arányt már a szuperfoszfát kilúgozásánál biztosítjuk, vagyis a szuperfoszfát vizes szuszpenziójához 1 mól vízoldható P2 0 5 : 2 mól Me n S0 4 arányban adjuk a fémszulfátot. Vizsgálataink alapján az (5) reakció 20—50 C°-on 20—30 perc alatt végbemegy, a (6) reakció pedig maiigánammóniumfoszfát esetén 20—70 C°-on, a réz-, cink- - és magnéziumammónifumfoszfát esetén pedig 70—100 C° hőmérsékleten optimális és kb. 30 perc alatt lezajlik. A szuperfoszfát találmány szerinti extrák dójánál azt a meglepő eredményt észleltük, hogy fémszulfát oldatokkal — 1:3 szilárd-folyékony fázisarányfoan — végezve az extralkciót, a P2O5 5 kinyerési hatásfoka eléri a 92—95%-ot, míg vízzel 'hasonló körülmények mellett végezve a kivonást, a P2O5 kinyerési hatásfoka csak kb. 85—88%. A kétfajta kivonás közötti különbség minden valószinűség szerint az (5) egyenlet 10 szerint képződő monofémfoszfátok és a monokalciumtfoszfát oldhatósága közötti különbségre vezethető vissza. A Ca(H2 P04)2 • H2 0 oldhatósága 30 C°-on csak 1,8 g/ÍOO ml, míg a magnézium, cink, réz 'és mangán M'eJI ( l H 2 PO/ 1 )2 képlet-15 nek megfelelő foszfátjai ennél lényegesen jobban oldódnak vízben, különösen ha figyelembe vesszük a szuperfoszfát szabad foszíforsavtartalmát is, mely a tmonofémfosztfátok bomlását meggátolja. 20 A' fémszulfátos extrakciót 92—95%-os hatásfokát az ammónszulfátos kivonás hatásfokával is összehasonlítottuk. A szuperfoszfát kilúgozásánál fémszulfát helyett, a monokaloiumfoszfáttal egyenértékű mennyiségben ammónszulfátot al-25 kalmaztunk és megállapítottuk, hogy a P2 0 5 kioldási hatásfoka itt sem haladja meg a 88%ot. Ennek magyarázata valószínű a — szuperfoszfát és ammónszulfáttartalmú kevert műtrágyák gyártásánál is keletkező — CaS04 -3Q • (NH4 ) 2 S0 4 • H2 0 összetételű kettőssó képződése (Ullmans Enzykl. d. techn. Chem. Urban— —Schwarzenberg. München—Berlin. 1955. B. 6. S. 158.), mely kettőssó az extrakció folyamián részben kiválik az oldatból és így az ammóni„5 umszulfátot részben elvonja a reakciótérből, vagyis a monokalciumfoszfát egy része változatlanul marad, mintha ammóniumszulfátot nem is adtunk volna az oldathoz. A változatlanul maradt monokalciumfoszfát viszont — 40 kis oldhatóságánál fogva — részben gipszszel együtt oldatlanul visszamarad, ami a fémszulfátos kivonással szemben alacsonyabb kioldási hatásfokot (88%) eredményez. A fémszulfátos kivonás jó hatásfoka mellett, 45 a (5) és (6) reakció szerint az ammónszulfátos kivonással szemben (NH4 ) 2 S0 4 felhasználására nincs szükség, ami gazdaságosság szempontjából ugyancsak előnyt jelent a korábbi eljárásokkal szemben. A P2 0 5 : Me II S0 4 mólarány a 50 (4), (2), (5) és (6) egyenletek értelmében, mind a fémszulfátos, mind az ammónszulfátos kivonásnál 1 mól P2 0 5 : 2 mól Me n S0 4 aránnyal egyenlő. Míg azonban a találmány szerinti eljárásnál a teljes nitrogén szükséglet az olcsó 55 ammóniából adódik, addig az ammónszulfátos eljárásnál a nitrogénszükséglet jelentős részét a drágább ammónszulfátból fedezik. A fémszulfátos kivonásnál nemcsak hogy nincs ammónszulfát felhasználás, hanem éppen ammón-60 szulfát melléktermék keletkezik híg oldat formájában, mely adott esetben ammóniára vagy ammónszulfátra feldolgozható. . A találmány szerinti eljárásnak a szuperfoszfát vizes extrákciójaval szemben a jobb ki-65 vonási hatásfok mellett további előnye, hogy a 2
