PROCESS FOR PRODUCING A PULVERULENT MONOALUMINIUM ORTHOPHOSPHATE

Abstract: 1. Process for producing powdered monoaluminium orthophosphate from an aqueous monoaluminium phosphate solution by evaporation of water, characterised in that a monoaluminium orthophosphate solution with a weight ratio of P2 O5 :Al2 O3 of not more than 4:1 is applied to a dry roller by means of at least one applicator roll and is dried, at a temperature of not more than 150 degrees C, initially to a residual moisture content of not more than 7% and not less than 2%, and the powdered monoaluminium orthophosphate formed is subsequently after-dried to a water content of less than 2% at a temperature below 150 degrees C.

Description: Beschreibung: Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist die Herstellung von Monoaluminiumphosphat in Pulverform sowie die Verwendung dieses Produktes als Trockenphosphatbinder für feuerfeste Materialien. Es ist bekannt, dass Nonoaluminiumphosphat Al(H2PO4)3 in Form von wässrigen Lösungen, vorzugsweise einer 50 %igen lösung, ein hervorragendes Bindemittel für feuerfeste Materialien darstellt. in Nachteil dieses an sich ausgezeichneten Bindemittels wird vor allein darin gesehen, dass es den keramischen, tonerdehaltigen Massen erst kurz vor seiner Verarbeitung beigemischt werden kann. Bei eirer längeren Lagerung von feuchten, tonerdehaltigen Feuer- festmassen, die mit saurem Aluminiumphosphat-Bindemittel zugestellt worden sind, kommt es nämlich infolge chemischer Realtion mit den A12O3-haltigen Komponenten der Peuerfestmasse und/oder Austrocknung häufig zu einer vorzeitigen Erhärtung, so dass die Feuerfestmassen trocken und damit unverarbeitbar werden. Versuche, das Al(H2PO4)3 in fester Form einzusetzen, haben in der Praxis keine Bedeutung erlangt, da das feste Monoaluminium- phosphat nur schwer herstellbar und ausserdem stark hygroskopisch ist. Die in handel befindlichen 50 %i@en wässrigen Lösungen werden durch Auflösen der stöchiometrischen Menge A1(OH)3 in Orthophosphor- saure erhalten. Sie werden zur Erhöhung der Stabilität mit geringen Mengen an freier Phosphorsäure versetzt. Es hat daher auch nicht an Versuchen gefehlt, das feuchtigkeits- empfindliche, nur sehr umständlich und schwierig herstellbare Mono- aluminiumphosphat durch solche Bindemittel auf Aluminiumphosphatbasis zu ersetzen, die nach einem wirtschaftlich interessanten Her- tellungsverfahren gewonnen werden können. So wird in den DE-OSen 24 03 707 und 25 31 258 vorgeschlagen, AlH3(PO4)2#3H20 einzusetzen, welches rasch und in guten Ausbeuten herstellbar ist, z.B. aus wässrigen Monoaluminiumphosphat- lösungen durch Ausfällung mit einem organischen Lösungsmittel, das mit Wasser mischbar ist. mach diesem Verfahren sollen Aus beuten an AlH3(PO4)2#3H20 von über 90 %, d. Th. erzielt werden. Das feinkristalline, pulverförmige AlH3(PO4)2#3H20 ist zwar gegen feuchte Atmosphäre beständig, als Bindemittel für feuerfeste Materialien Jedoch ungeeignet. Gemäss der US-PS 25 38 867 wird amorphes Monoaluminiumphosphat durch Umsetzung von Aluminiumhydroxid und konzentrierter Phcsphor- zur in Rührwerkbottichen bei etwa EO - 9000 hergestellt. Beim Abkühlen scheidet Eich das Al(H2PO4)3#3H20 als weisses, stark hygroskopisches Produkt ab. Versuche, durch Verdampfung des Wassers aus Monoaluminiumphosph@tlöscungen festes Phosphat zu gewinnen, führen ebenfalls zu sehr hygroskopischen Pulvern, die bei Lagerung zerfliessen und sich nicht auf die für den Einsatz in keramischen Massen erforderliche Kornfeinheit mahlen lassen. In der DR-OS 26 22 798 wird nun ein Verfahren zur Rerstellung eines zur Feinmahlung geeigneten, schwach hygroskopischen Monoaluminiumphosphates vorgeschlagen, bei den man festes Al(OH)z und Phosphorsäure einer Konzentration von 74 - 85 Gew.-% getrennt voneinander, aber gleichzeitig in ein beheiztes Reaktionsgefäss einträgt und das unter ständigem Nischen und Rühren gebildete Gemisch solange bei Temperaturen zwischen 100 und 2000C knetet, bis ein trockenes Pulver entstanden ist. Als besonders geeigneter Temperaturbereich wird der von 150 - 170 C genannt. In der Praxis konnte sich dieses Verfahren jedoch bis heute nicht durchsetzen. In diesen Zusammenhang ist hervorzuheben, dass nech Beispiel 3 der Offenlegungschrift Monoaluminiumorthophosphat, das durch Eindampfen einer entsprechenden stöchiometrischen Lösung von Al(OH)3 in Phosphorsäure mit einer auf 180 C beheizten Tauchwalze hergestellt worden ist, derart hygroskopisch ist, dass es zusammenklebt und sich nicht mahlen lässt. Eine Sprühtrocknung der @onoaluminium- phosphatlösungen ist - wie sich gezeigt hat - ebenfalls nicht durchführbar, da infolge der Hygroskopizität des Festproduktes die Anlagenteile sehr schnell verkrustet werden. 2berraschenderweise wurde nun gefunden, dass ein pulverförmiges, wasserlösliches Monoaluminiumphosphat weit einfacher sus handels üblichen wässrigen Lösungen durch Wasserverdampfung gewonnen werden kann, vorausgesetzt, dass unter Einhaltung nachstehender Bedingungen gearbeitet wird. Das neue Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass eine Monoaluminiumorthophosphatlösung mit einem Gewichtsverhältnis P2O5:Al2O3 von maximal 4:1 mit mindestens einer Auftragswalze auf eine Trockenwalze aufgetragen und bei einer Temperatur von maximal 1500C zunächst auf eine Restfeuchte von maximal 7 k, insbesondere 2 - 6 %, getrocknet wird, und dass das gebildete pulverförmige Monoaluminiumorthophosphat anschliessend in an sich bekannter Weise auf einen Wassergehalt von < 2 ,'- nachgetrocknet wird. Die Vortrocknung auf den Walzen wird mit Vorteil bei einer Temperatur zwischen 125 und 1400C durchgeführt. Trocknet man bei Temperaturen oberhalb 1500C, erhält man ein Produkt, das in Wssser nur teilweise löslich ist. Die Konzentration der Monoaluminiumphosphatlösung kann zwischen 30 und 60 Gew.-% liegen, beträgt Jedoch vorteilhafterweise 45 m5, insbesondere 48 - 52 Gew.-%. Das Gewichtsverhältnis P2O5: Al2O3 liegt in der zu trocknenden Lösung maximal bei 4:1, also bei einem Molverhältnis ( 3. Mit besonderem Vorteil werden Lösungen einges@tzt, in denen das Gewichtsverhältnis bei 3,7 3,9 : 1 liegt. Wird das Molverhältnis gleich 3 (Gewichtsver hältnis 4,2 # 1), so lässt sich das Aufgabegut auf der Walze nicht mehr abtrocknen. Es fällt eine zähe, stark wasserhaltige Masse an, die nls Binder völlig ungeeignet ist. Das wesentliche Kennzeichen der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass für den Trockenprozess eine Monoaluminiumorthophosphat- lösung mit einem Molverhältnis P2O5:Al2O3 kleiner als 3 eingesetzt wird und Trockentemperaturen oberhalb 150 C, zweckmässigerweise oberhalb 14000 vermieden werden. Bei Einhaltung der vorstchenden Verfahrensparameter verläuft die .Walzentrocknung ohne Schwierigkeiten, was als überraschend bezeichnet werden muss und aus den Stand der technik nicht ohne weitere abgeleitet werden konnte. Als Trockenwalzen eignen sich besonders dampfbeheizte Walzen. Da die Moroaluminiumphosphatlösungen stark sauer reagieren (pH-Wert etwa 2), müssen sämtliche, mit dem Aufgabegut in Berührung kommenden Flächen korresionsfest sein. Verchromte Walzen bieten sich für den angegebenen Zweck an. Die Produktaufgabe mittels Auftragswalzen erfolgt zweckmässigerweise oszillierend. Die Nachtrocknung des von der Walze kommenden pulverförmigen Produktes erfolgt ebenfalls bei Tempersturen unterhalb 150 C, insbesondere 100 - 120 C. Selbstverständlich kann auch bei Temperaturen A 1000C getrocknet werden, z.B. bei 80 C. Die hier eingesetzten Trockenvorrichtungen können beliebig sein, z.B. rotierende Trockner, Ofenytrockner u.a. Die Nachtrocknung sollte auf eine Restfeuchte von maximal -J 2 Gew.-% erfolgen. Eine Trocknung bis zur sbsoluten Wasserfreiheit ist nicht not. wendig. Restfeuchten von 1,8 - 0,5%sind zweckmässig. Ein unter den angegebenen Bedingungen hergestelltes Trockenprodukt fällt in kleinen Schuppen an und lässt sich ohne nennenswerten Rückstand auf eine Korngrösse von < 2 an absieben. Die Restfeuchte der Schuppen beträgt 1,8 Gew.-%, bestimmt durch Trocknung bei 1500C und 4 Stunden. Die Schuppen lösen ich nach Eintrag in Wasser (Gewichtsverh. 1:1) innerhalb von 12 - 24 Stunden vollkommen auf, so dass eine rückstandsfreie Lösung vorliegt. Das Trockengut ist nach Absiebung sofort verwendungsfähig. Es kann mit den Bestandteilen der Feuerfestmassen, z.B. Al2O3 und/oder MgO sofort vermengt und in Säcken verpackt auf den Markt gebracht werden. Anhand des nachstehenden Beispiels wird der Erfindungsgegenstand noch kurz erliutert: Beispiel: 6,77 kg Phosphorsäure 75 %ig 1,00 kg Al2O3 = 1,53 Al(OH)3 2,5 kg H2O wurden in bekannter Weise zu einer Nonoaluminiumphosphatl3sung umgesetzt. Die so erhaltene Monoaluniniumphosphatlösun6 wurde über die Trockenwalze bei einer Temperatur von 13500 abgefahren. Das mit einer Restfeuchte von 4,2 %, gemessen bei 1500C und 4 Stunden, anfallende Produkt wurde dann bei 110 C auf eine Restfeuchte von 1,9 % getrocknet. Das nachgetrocknete Aluminiumphosphat-Pulver hatte einen P205-Gehalt von 65,2 % und einen Al203-Gehalt von 17,8 %. Gewichtsverh.=3,72:1, Das Aluminium phosphatpulver konnte bei Raumtemperatur innerhalb von 6 Stunden in eine trübe Lösung und innerhalb 16 Stunden in eine klare 50 %ige wässrige Lösung übergeführt werden.

Claims: Verfahren zur Herstellung von Pulverförmigem Monoaluminium- orthophosphat Patentansprüche 1. Verfahren zur Herstellung von pulverförmigem onoaluminium- orthophosphat aus einer wässrigen Monoaluminiumphosphstlösung durch Wasserverdampfung, dadurch gekennzeichnet, dass eine Monoaluminiumorthophosphatlösung mit einen Gewichtsverhältnis P205:A1203 von maximal 4:1 mit mindestens einer Auftragswalze auf eie Trockenwalze aufgetragen und bei einer Temperatur von maximal 15000 zunächst auf eine Restfeuchte von maximal 7 %, insbesondere 2 - 6 h, getrocknet wird, und dass das gebildete pulverförmige Monoaluminiumorthophosphat anschliessend in an sich bekannter Weise auf einen Wassergehalt von < 2 % nachgetrocknet wird. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Monoaluminiumorthophosphatlösung bei einer Temperatur von 1250 bis 140 C auf Walzen vorgetrocknet wird. 3. Verfahren nach Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine Nonoaluminiiiriorthophosphatlösung mit einer Ronzen- tration von 30 - 55 Gew.-%, insbesondere 48 - 52 Gew.-%, mit einer Auftragswalze auf eine Trockenwalze aufgetragen und getrocknet wird. 4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Monoaluminiumorthophosphatlösung mittels Auftragswalze oszillierend auf die Trockenwalze aufgetragen wird. 5. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das pulverförmige Nonoaluminiumorthophosphat bei einer Temperatur < 150 C, insbesondere 100 - 120 C nachgetrocknet wird. 6. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das nachgetrocknete Monoaluminiumorthophosphat auf eine Korngrösse z 2 mm abgesiebt wird. 7. Verwendung des nach den vorhergehenden Ansprüchen hergestellten pulverförmigen Monoaluminiumphosphat als Bindemittel für feuer feste Materialien.

Inventors: EGNER, MANFRED, ING. (GRAD.), FORSTER, HANS-JOACHIM, DR. DIPL.-CHEM., REMMEL, KARL, Förster, Hans-Joachim, Dr. Dipl.-Chem.
Applicants: GIULINI CHEMIE GMBH
Application year: 1981
Main classification: C01B25
IPC codes: C04B35, C01B25