DE884193C - Herstellung von reinem wasserfreiem Natriumtripolyphosphat Na P O - Google Patents

Description

• Herstellung von reinem wasserfreiem Natriumtripolyphosphat Na5 P3 Oio Das Patent 874437 betrifft ein Verfahren zur Htrstellung von Natriumpolyphosphat Na5 P3 01o. Danach wird eine Schmelze der Zusammensetzung 5 Nag O - 3 P2 05 aus dem schmelzflüssigen Zustand zur Erstarrung gebracht und dann durch Wiedererhitzen unterhalb der Schmelztemperatur getempert. Bei dieser Wärmebehandlung treten die im Schmelzzustand vorhandenen Bestandteile Natriumpyrophosphat Na4 P2 07 und Natriummetaphosphat (Na P03)x zu Tripolyphosphat zusammen nach der Gleichung (Na P 03) 3 -I- 3 Na4 P2 07 = 3 Na. P3 010. Nach der genannten Patentschrift gelingt es, jede beliebig erstarrte Schmelze der Zusammensetzung 5 Nag O - 3 P,0" durch diese nachträgliche Wärmehehandlung restlos in Na5 P3 Olo überzufiihren.
• Es hat sich jedoch gezeigt, daß die Na, P3 Olö Bildung am schnellsten und leichtesten verläuft, wenn man eine möglichst schnell abgekühlte und erstarrte Schmelze durch Wiedererhitzen tempert. Verwendet man zum Tempern ein durch langsame Abkühlung erstarrtes Schmelzprodukt, so braucht man unter Umständen unendlich lange Zeiten, um eine vollständige Polyp'hosphatbildung zu erzielen. Die Ursache davon besteht .darin, daß beim langsauren Abkühlen im schmelzflüssigen Zustand eine Entmischung stattfindet: Natriumpyrophosphat kristallisiert infolge seiner viel höherenErstarrungstemperatur aus der Schmelze aus und bildet innerhalb der Schmelze Kristallisationskeime, um die sich das Pyrophos.phat der Schmelze in grober Kristallform herumlagert. Wird ein derartig erstarrter großer Schmelzblock getempert, so ist das Trimetaph.osphat nicht mehr imstande, mit dem Pyrophosphat zu reagieren, weil es räumlich davon getrennt ist. Beispielsweise enthält eine Schmelze von einigen 'hundert Kilogramm, also eine Charge technischen Ausmaßes, die im Zeitraum von etwa i Tag sich von der Schmelztemperatur auf etwa ioo° C abkühlt, immer noch mindestens 5% Metap'hosphat und io bis 15 % Pyrophosphat, sie kann durch anschließendes Erhitzen unterhalb der Schmelztemperatur, d. h. unterhalb 612° C, fast nicht in ioo%iges Na. P3 010 umgewandelt werden.
• Ein Nachteil der beschriebenen Verfahren ist es, daß die Schmelze zuerst abgekühlt und dann wieder längere Zeit erhitzt werden muß, wobei beträchtliche Wärmemengen verbraucht werden. Die Lösung des Problems der Polyphosp'hatdarstellung und der Vermeidung von Wärmeverlusten bestünde darin i. die Schmelze aus dem schmelzflüssigen Zustand möglichst rasch zur Erstarrung zu bringen, damit keine Entmischung infolge der primären Pyrophosphatausscheidung eintritt, wobei jedoch die Erstarrungstemperatur selbst nur wenig zu unterschreiten wäre, 2. die Abkühlung unterhalb der Erstarrungstemperatur von etwa 612° C so langsam vor sich gehen zu lassen, daß der Wärmeinhalt des Systems selbst genügt, um die restlose Umwandlung Lies Schmelzproduktes zu Polyphosphat zu bewirken.
• Eine solche Lösung des Problems erscheint zunächst technisch kaum möglich, weil das Abschrecken der Schmelze bei der. Erstarrungstemperatur selbst nicht festgehalten werden kann; durch Abschrecken wird in allen Fällen ein erstarrtes Schmelzprodukt erhalten, .das zur Umwandlung in Na, P3 O10 wieder erhitzt werden muß.
• Es wurde nun gefunden, daß man ein ohne Entmischung in Meta- und Pyrophosphat erstarrendes Schmelzprodukt erhält, wenn man die Schmelze unter Bewegung erstarren läßt; erfindungsgemäß läßt man die Schmelze durch Ausfließen und Ansammlung in dünnen,Schichten auf bereits erstarrtes Schmelzgut erfolgen, das zweckmäßigerweise auf eine Temperatur von 5oo bis 6oo° gehalten wird. Durch diese erfindungsgemäße Maßnahme wird der Wärmeinhalt der im Fließen erstarrenden Schmelze ausgenutzt, um das bereits erstarrte und stärker abgekühlte Schmelzgut immer wieder auf eine Temperatur zu erhitzen, bei der die Polyphosphatbildung am besten vor sich geht. Der technische Effekt kann dabei auf den wesentlich besseren Grad der Durchmischung des zunächst aus Metaphosphat und Pyrophosphat bestehenden Schmelzproduktes ,zurückgeführt werden, der durch die Bewegung der Schmelze während .des Erstarrens in dünnen Schichten bewirkt wird. Er geht aus folgenden Vergleichsbeispielen eindeutig hervor: Ausführungsbeispiel Eine Schmelze, die entsprechend ihrem Nag O : P2 05 Verhältnis einen P20.-Gehalt von 57,85% und einen Na20-Gehalt von 42,io% aufwies, wurde nach dein Schmelzen bei etwa goo° C verschiedenen Maßnahmen der Wärmebehandlung unterworfen a) Nach dem Stand der Technik in der Literatur. Die Schmelze im Gewicht von etwa Zoo kg wird aus dem homogenen Schmelzfluß im Zeitraum von 24 Stunden abgekühlt. Das beim Abkühlen bei etwa 9o bis ioo° C in Pulver zerfallende Schmelzprodukt besteht zu 75 bis 8o % aus Na, P3 0l) und zu 2o bis 25 % aus einem Gemisch von Natriumineta- und -pyrophosphat.
• b) Nachdem Stand der Technik im Patent 874 437. Die Schmelze im Gewicht von etwa ioo kg wird aus dem homogenen Schmelzfluß in Form von etwa 30 mm .dicken Platten im Zeitraum von 24 Stunden auf eine Temperatur nicht unter ioo° C abgekühlt, ohne daß sie in Pulver zerfällt. Anschließend werden die Platten 3 Stunden auf etwa 55o° C erhitzt anal dann in beliebiger Weise abgekühlt. Das Schmelzprodukt zerfällt beim Abkühlen in Pulver und besteht ,zu 8o bis 85 % aus Na. P3 010 und zu 15 bis 2o % aus Natriummeta- und -pyrophosphat. Die Zunahme an Polyphosphat gegenüber a) beträgt also nur 5'/0.
• (Die Zunahme an Polyphosphat ist bedeutend größer, wenn das Schmelzprodukt aus dem homogenen Schmelzfluß vor dem Tempern entweder abgeschreckt oder bis auf Zimmertemperatur abgekühlt wird, wobei es in feines Pulver zerfällt; im letzteren Fall tritt eine rein mechanische Durchmischung des Schmelzgutes ein, bevor es getempert wird. Dieser Fall hat jedoch rein vergleichsmäßig mit dem Vorliegenden nichts zu tun.) e) Die Schmelze wird aus dem homogenen Schmelzfluß in ein schwach muldenförmiges Gewölbe entleert, derart, daß eine Betriebscharge von je ioo kg in die Mulde hineinläuft, wenn die vorhergehende Charge bereits erstarrt ist. Die vorhergehende Charge wird also durch die nachfolgende Charge wieder bis nahe an die Schmelztemperatur erwärmt. Da die einzelnen Betriebschargen infolge der flach muldenförmigen Ausbildung .des Temperofens nur eine ganz dünne Schicht bilden, so wird schon dadurch eine Entmischung der Schmelzbestandteile vermieden. Eine weitere Durchmischung innerhalb der einzelnen Schichten wird dadurch erzielt, daß die einzelnen Schichten während des Fließens erstarren. Bei der allmählichen Abkühlung des etwa zehn Betriebschargen von je ioo kg umfassenden Schmelzgutes im Zeitraum von 2 Tagen zerfällt das Produkt in lauter feines Pulver, das zu 95 bis 961/o aus Na5 P3 O10 und nur zu 4 bis 51/o aus Meta- und Pyrophosphat besteht.
• Es ist vorteilhaft, das muldenförmige Gefäß, das die Chargen aus dem Schmelzofen aufnimmt, als Herd auszubauen und denselben auf beginnende Rotglut vorzuheizen. Dadurch wird erreicht, daß die Temperatur der erstarrten und sich abkühlenden Schmelze längere Zeit zwischen 5oo und 6oo°, d. h. gerade im Temperaturbereich unmittelbar unter der Erstarrungstemperatur gehalten wird.
• Aus diesen Vergleichen geht hervor, daß durch Bewegen einer 5 Nag O - 3 P2 05 Schmelze während der Erstarrung, insbesondere auch durch Erstarrenlassen einer Schmelze, die in dünnen Schichten ausfließt oder sich ansammelt, ein Schmelzprodukt gewonnen wird, das beim anschließenden Tempern fast ohne weitere Wärmezufuhr weitgehend in Na, P3 01o übergeführt werden kann.
• Das beschriebene Verfahren hat nichts mit den bisher bekannten Verfahrender :der Na. P3 O1.- Herstellung zu tun. In der Literatur ist ausdrücklich geschildert, daß es nicht gelungen ist, durch langsame Abkühlung einer genau auf 5 Na. 0 : 3 P205 eingestellten Schmelze das -'\Tatriumtripolyphosphat Na 5P301, herzustellen; eine solche langsam abgekühlte Schmelze ließ vielmehr aus der wäßrigen Lösung ausschließlich das neutrale Pyrophosphat, Na4P207 - io H20, auskristallisieren. Um dies zu vermeiden, hat man Schmelzen mit einem geringeren Pyrophosphatgehalt und einem Überschuß bis zu ioo/o Metaphosphat als Ausgangsmaterial verwendet, um die Pyrophosphatverunreinigung zurückzudrängen. Auf diesem bekannten Wege war es also ganz unmöglich, metaphosphat- und pyrophosphatfreies Triphosphat herzustellen. Von dem Verfahren der Tripolyphosphatgewinnung gemäß dem Hauptpatent unterscheidet sich das vorliegende dadurch, daß eine reine 5 N a2 O - 3 P2 05-Schmelze vor dem Tempern durch Ausfließenlassen und Ansammlung in dünnen Schichten auf bereits erstarrtem Schmelzgut .zur Erstarrung gebracht wird, derart, daß das Tempern vorzugsweise durch den Wärmeinhalt des Schmelzgutes bewirkt wird. Es ist jedoch selbstverständlich, daß eine nach vorliegender Erfindung in Bewegung, beispielsweise während des Ausfließens aus dem Schmelzofen, erstarrte Schmelze auch nach dem Verfahren des Hauptpatents durch nochmaliges Erhitzen unterhalb der Schmelztemperatur nahezu iooo/oig in Na, P3 Ojo übergeführt werden kann.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH: Verfahren zur Herstellung von Natriumtripolyphosphat aus beliebig erstarrten Schmelzprodukten, die Nag O : P2 05 im Verhältnis 5 : 3 enthalten, durch nochmaliges Erhitzen auf Temperaturen unterhalb der Erstarrungs- bzw. Schmelztemperatur gemäß Verfahren nach Patent 874437, dadurch gekennzeichnet, daß man die Schmelze in dünnen Schichten auf jeweils bereits erstarrtem, vorzugsweise auf 5oo bis 6oo° gehaltenem Schmelzgut, ausfließen und sich ansammeln läßt.