176544. lajstromszámú szabadalom • Eljárás alkálitartalmú izzított foszfátműtrágya előállítására
3 176544 4 liortofoszfátokkal P203 hozzáadása mellett (előnyösen 0,8 mól PjOj/mól P205 az ásványi foszfátban) kb. 1000—1100 C°-os hőmérsékleten izzítanak. E szabadalmi leírásban megemlítik, hogy kész trialkáliortofoszfát helyett e só kémiai építőelemei is felhasználhatók, így pl. nátriummetafoszfát és szóda, illetve mononátriumortofoszfát és szóda, vagy nátriumpirofoszfát és szóda keveréke. A 721.412 sz. német szabadalmi leírásban ismertetett eljárás szerint foszfátműtrágyák oly módon állíthatók elő, hogy a nyersfoszfáthoz (1 mól P203-ra számítva) dialkálifoszfát (pl. dinátriumfoszfát) alakjában 0,8— 1,5 mól P2Oj-t adnak, majd a keveréket kb. 1150 C0-os felső hőmérsékletig izzítják. A szilárd alkálifémfoszfátok alkalmazásának hátránya, hogy az eljárás nagyipari méretekben forgókemencében nem végezhető el. A keveréknek a forgókemencébe való bevezetésekor ugyanis a kemence falán azonnal lerakódások képződnek, melyek a kemence eltömődéséhez vezethetnek, és egyúttal különböző összetételű termékek keletkezését okozhatják. Más eljárás szerint a drága szilárd alkálifoszfátok alkalmazásának elkerülése céljából a nyersfoszfáthoz a forgókemencébe való bevezetés előtt az alkálifoszfátképzéshez szükséges mennyiségű vizes foszforsavat és szódát kevernek (pl. 729909 sz. német szabadalmi leírás). A gyakorlatban azonban hasonló nehézségek lépnek fel mint szilárd alkálifoszfátok alkalmazása esetén. A forgókemence-eljárást tartós zavarok befolyásolják, melyek a rövid ideig tartó megszakításoktól a kemence üzemeltetésének leállásáig terjedhetnek. További hátránya, hogy a kilépő reakciótermékek P203 oldhatósága ingadozó — az eltérések jelentősek lehetnek. Újabb javaslatok értelmében izzított foszfátok előállításánál a hozzáadott foszforsav mennyiségének megfelelő növelésével a kovasavadagolást részben vagy teljesen kiküszöbölik. Az izzítandó keverékben a P203 : CaO : K20 mólarány előnyösen 1,0:2—3:1,3— 1,7 míg a hozzáadott foszforsav mennyisége (P203-ban) kb. 0,2—1,6 mól/1 mól P2Oj nyersfoszfát. Az izzítandó keverék előállításánál a nyersfoszfáthoz foszforsavat és kálilügot kevernek és ekkor a két utóbbi komponensből a forgókemencébe való bevezetés előtt káliumortofoszfát keletkezhet. A kemencén való áthaladás közben azonban ez esetben is a fentiek során részletezett nehézségek lépnek fel. E problémák a keverék további granulálásával sem küszöbölhetők ki teljesen és már javasolták, hogy az izzítási eljárást forgókemence helyett például alagútkemencében volna célszerű elvégezni. Ez azonban azt jelentené, hogy le kell mondani a reakciónak a forgókemencében való különben előnyös kivitelezéséről. Azt találtuk, hogy a fenti hátrányok oly módon küszöbölhetők ki, hogy a P203-t foszforsav alakjában közvetlenül a forgókemencébe juttatjuk. Találmányunk tárgya eljárás alkálitartalmú izzított foszfátműtrágya előállítására nyersfoszfát, alkálifémkarbonát és/vagy alkálifémhidroxid, foszforsav és kovasav keverékének forgókemencében 900 C° és 1300 C° közötti hőmérsékleten való izzítása útjád, és a keverékben 1 mól P2Orra 1,1—1,8 mól MeaO (alkálioxid) jut és a kovasav mennyiségét oly módon választjuk meg, hogy a P203-val CaMeP04 képződése közben Mm reagáló CaO kalciumortoszilikáttá alakul azzal jellemezve, hogy a foszforsavat közvetlenül a forgókemencébe vezetjük be és a felmelegítéstől izzltásig terjedő hőmérsékletű izzítandó anyagra olya» eloszlásban visszük fel, hogy a szabad és kémiailag kötött víz gyorsan elpárolog, majd a reakcióterméket teljesen feltárjuk. Azt találtuk, hogy bizonyos biztonsági intézkedések betartása esetén a foszforsav közvetlenül a forgókemencébe vezethető anélkül, hogy az izzítandó keverék áthaladásakor számottevő csomóképződés lépne fel vagy a kemencefalán zavaró lerakódások alakulnának ki. így minden nehézség nélkül állíthatók elő Petermann-oldatban vagy citromsav-oldatban magas P203-oldhatóságot mutató, egyenletesen feltárt, izzított terméket — az oldhatóság minden további nélkül 99,5% fölé emelhető. A foszforsav koncentrációja nem döntő jelentőségű tényező. Előnyösen ún. technikai foszforsavak alkalmazhatók, melyek P203-tartalma kb. 45—55 súly%. Fontos azonban, hogy a foszforsav a nyersanyagkeverékkel a forgókemencében oly módon érintkezzék, hogy a bevitt víz a lehető leggyorsabban elpárologjon és homogén keveredés jöjjön létre. Ez azt jelenti, hogy a foszforsavat megfelelő eloszlásban kell felvinni a felhevített anyagra; az eloszlás finomsága és mértéke lényegében a nyersanyagkeveréknek a forgókemencében elért hőmérsékletétől függ. A foszforsavat a forgókemence betáplálás és/vagy kiürítési oldalán adagolhatjuk be. A foszforsav beadagolásának módja tetszés szerint választható meg. így pl. a fejrészen porlasztóval ellátott egy vagy több lándzsát alkalmazhatunk. Azt találtuk, hogy a nyersanyagkeverék hőmérsékletének alsó határa előnyösen kb. 150 C°. A foszforsavat célszerűen olyan hőmérséklet-tartományú térben vezetjük be, melybrai a nyersanyagkeverék hőmérséklete kb. 150 C°-ról 45Ó C°-ra emelkedik. Amennyiben 150 C°-nál alacsonyabb hőmérsékleten maradunk, még óvatos foszforsav-bevezetés esetén is csomóképződés léphet fel és egyenletes feltárás nem érhető el. Természetes továbbá, hogy a foszforsavnak a többi nyersanyaggal a tényleges zsugorodási zóna elérése előtt elegyedni kell, minthogy a keverék kívánt teljes homogenizálását legalábbis az utolsó kemence-szakaszban biztosítani kell. A szokásos forgókemence-eljárásnál, melynek során a felső hőmérséklet általában 1100—1300 C°, az 1000C°-os hőmérsékletet ezért nem lépjük túl. Minthogy a megadott hőmérséklet-tartományban a kemencében levő terméknél fellépő vízelpárolgás és a kémiai átalakulás sebessége a hőmérséklet emelésével nő, a nyersfoszfát kifogástalan feltárása természetesen közepes-magas anyaghőmérséklet esetén kedvezőbben biztosítható. Előnyös hőmérséklettartomány a 400—600 C°, ill. 600—900 C° érték. A tetszés szerinti koncentrációban alkalmazható foszforsav mennyisége a kívánt végterméktől és a rendelkezésre álló nyersanyagoktól függ. így pl. amennyiben 30% citrátoldható P203-tartalmú izzított foszfátot szóda-feltárószer alkalmazásával kívánunk előállítani, 32% P2Oj-tartalmú nyersfoszfát alkalmazása esetén lényegesen több foszforsavra van szükség, mint 38% P203-tartalmú nyersfoszfát esetében. Vizes káliumhidroxid-oldat mint alkalikus feltárószer felhasználásakor azonos P203- tartalmú izzított tennék előállításához nyersfoszfát-egységre számítva több foszforsavra van szükség, mintha feltárószerként szódát vagy vizes nátriumhidroxid-oldatot alkalmaznánk. Az izzítandó keverékhez adott szabad foszforsav mennyiségének arányába» csökkenteni kell a szabad CaO-nak kaldümortoszilikát alakjában való megkötéséhez szükséges kovasav mennyiséget. A CaMePO* képzéshez szükséges mennybég felett jelenlevő CaO-t ugyan5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 2
