Procedimiento para la producción de fosfatos y de compuestos que contienen fosfato, especialmente fosfatos alcalinotérreos, silicofosfatos alcalinotérreos, respectivamente óxidos alcalinotérreos.

Procedimiento para la producción de fosfatos y/o compuestos que contienen fosfato, constituido por las etapas:

(a) calentamiento de huesos y/o espinas o de una composición de estos componentes bajo la exclusión de oxígeno, a temperaturas entre 500 a 1100ºC,

(b) posterior combustión del carbono originado en la etapa (a) bajo condiciones oxidantes a temperaturas entre 500 a 1200ºC.

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/EP2009/008790.

Solicitante: Klose, Ingeborg.

Nacionalidad solicitante: Alemania.

Dirección: Amselweg 27 56626 Andernach ALEMANIA.

Inventor/es: KLOSE,SIEGFRIED.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • SECCION C — QUIMICA; METALURGIA > QUIMICA INORGANICA > ELEMENTOS NO METALICOS; SUS COMPUESTOS (procesos... > Fósforo; Sus compuestos (C01B 21/00, C01B 23/00... > C01B25/45 (que contienen varios metales o un metal y amonio)
  • SECCION C — QUIMICA; METALURGIA > QUIMICA INORGANICA > ELEMENTOS NO METALICOS; SUS COMPUESTOS (procesos... > Fósforo; Sus compuestos (C01B 21/00, C01B 23/00... > C01B25/32 (Fosfatos de magnesio, calcio, estroncio o bario)
  • SECCION C — QUIMICA; METALURGIA > QUIMICA INORGANICA > ELEMENTOS NO METALICOS; SUS COMPUESTOS (procesos... > Fósforo; Sus compuestos (C01B 21/00, C01B 23/00... > C01B25/222 (con ácido sulfúrico, con una mezcla de ácidos que consiste principalmente en ácido sulfúrico o una mezcla de compuestos que forman ácido sulfúrico in situ , p. ej. con una mezcla de anhídrido sulfuroso, agua y oxígeno)
  • SECCION C — QUIMICA; METALURGIA > QUIMICA INORGANICA > ELEMENTOS NO METALICOS; SUS COMPUESTOS (procesos... > Fósforo; Sus compuestos (C01B 21/00, C01B 23/00... > C01B25/26 (Fosfatos (perfosfatos C01B 15/16))

PDF original: ES-2453104_T3.pdf

 

google+ twitter facebook

Fragmento de la descripción:

Procedimiento para la producción de fosfatos y de compuestos que contienen fosfato, especialmente fosfatos alcalinotérreos, silicofosfatos alcalinotérreos, respectivamente óxidos alcalinotérreos Aspecto técnico La presente invención se refiere a un procedimiento para la producción de fosfatos y compuestos que contienen fosfato, especialmente fosfatos alcalinotérreos, silicofosfatos alcalinotérreos y óxidos alcalinotérreos, conforme al preámbulo de la reivindicación 1.

Estado de la técnica

Los fosfatos juegan un importante papel en la producción de diferentes productos químicos, como por ejemplo fertilizantes, aditivos para detergentes, sustancias aditivas para alimentos, piensos, agentes anticorrosivos. Desde el punto de vista químico, los fosfatos son sales y ésteres del ácido orto-fosfórico. Los fosfatos se obtienen a partir de yacimientos volcánicos o sedimentarios. Tales existencias se agotarán sin embargo en tiempos previsibles, de manera que hay que contar con una carencia de fosfatos y de un incremento de precios. Por lo tanto, se intenta con gran esfuerzo aislar fosfato a partir de lodos de aguas residuales para asegurar la disponibilidad de fosfato.

Los principales yacimientos de fosfatos de origen natural se encuentran en el norte de África, Marruecos, Sahara Occidental, en la península de Kola, en Rusia, Florida, Sudáfrica y China. Otros yacimientos existen también en Arabia Saudí, otros lugares distintos de extracción ya se han agotado.

Los recursos de fosfatos citados anteriormente, se agotarán en tiempo previsible, tal como se ha mencionado al inicio. También existe un grave problema en que la mayoría de estas fuentes minerales están cargadas con cadmio y otros metales pesados. Muchos países industriales ya han introducido un valor límite para la concentración de cadmio en los fertilizantes. Únicamente se conoce una zona de extracción, Kola, en la que la apatita está por debajo de los valores límite de cadmio y metales pesados admitidos dentro de la Comunidad Europea. Como consecuencia, aumentan drásticamente los precios de los fosfatos y de los productos preparados a partir de ellos, especialmente fertilizantes. Por consiguiente, hay que considerar cada vez con más fuerza acudir a fosfatos de fuentes no cargadas.

La obtención de fosfatos a partir de lodos de aguas residuales conduce lamentablemente a cantidades y calidades no satisfactorias. Además, la complejidad para la producción de fosfatos precipitados y enriquecidos de forma físico biológica y liberados de metales pesados, a partir de los lodos de aguas residuales, es muy elevada y requiere mucha energía.

Es conocido que los huesos y las espinas presentan un elevado contenido mineral y se componen sobre todo de calcio y fosfato. En la incineración de huesos o espinas se obtiene una ceniza ósea porosa, de color blanco grisáceo, la cual se compone de aproximadamente 80% de fosfato de calcio, 6, 6% de carbonato de calcio y aproximadamente 1, 4% de fosfato de magnesio. Hasta el momento, no se ha tenido en cuenta esta fuente natural de fosfatos para la producción precisa de fosfato.

La producción de fosfatos a partir de material orgánico es conocida. Compárese, por ejemplo, los documentos D1 (Wo 2009/039864 A1) , DE 103 12 603 B4, DE 102 23 657 B4, DE 101 24 073 B4, DE 101 40 312 A1, DE 100 30 550 A1 ó el documento JP 2003-176189. Estos documentos, sin embargo, o bien no tratan de la producción de fosfatos o describen procedimientos de una sola etapa, los cuales no son comparables con el procedimiento de dos etapas conforme a la invención, conforme a la presente invención.

Exposición de la invención La presente invención tiene por objeto poner a disposición un procedimiento para la producción de fosfatos y/o de compuestos que contienen fosfato, con el cual los fosfatos y/o compuestos que contienen fosfato, así producidos, se puedan producir con gran rendimiento y pureza de manera rápida, barata y eficiente.

Este problema se soluciona por un procedimiento con las características de la reivindicación 1.

Con el procedimiento de dos etapas conforme a la invención es posible evitar las desventajas existentes hasta el momento en la producción de fosfatos a partir de yacimientos naturales y otras fuentes. Especialmente se obtienen fosfatos con elevado rendimiento y en forma químicamente casi pura. Los fosfatos producidos con el procedimiento conforme a la invención están casi exentos de cadmio y de metales pesados que aparecen en el producto final únicamente en proporciones inocuas, muy por debajo de cualquier valor límite. Las impurezas de cadmio y cargas de metales pesados como las que están contenidas en los recursos de fosfato de origen natural se evitan con el procedimiento conforme a la invención. Por la invención se pone a disposición un procedimiento rápido y eficiente en costes para la producción de fosfato, respectivamente de compuestos que contienen fosfato.

Con el procedimiento descrito se puede producir, además, ácido fosfórico químicamente puro.

El procedimiento conforme a la invención para la producción de fosfatos y/o compuestos que contienen fosfato, especialmente fosfatos alcalinotérreos y silicofosfatos alcalinotérreos y óxidos alcalinotérreos comprende las etapas:

(a) calentamiento de huesos y/o espinas o de una composición de estos componentes en una pirolisis bajo exclusión de oxígeno y bajo condiciones reductoras, a temperaturas entre 500 a 1100ºC, en donde entre otros se originan gases ricos en energía, vapores y carbono,

(b) combustión posterior del carbono originado en la etapa (a) bajo condiciones oxidantes en una etapa de oxidación, en la cual se origina un residuo inorgánico de carbonatos alcalinotérreos y óxidos alcalinotérreos, así como de fosfatos alcalinotérreos.

Los fosfatos alcalinotérreos de elevada pureza obtenidos son adecuados como fertilizantes o para la ulterior elaboración a ácido fosfórico.

En la primera etapa (a) los huesos y las espinas, bajo condiciones reductoras a temperaturas entre aproximadamente 500 a aproximadamente 1100ºC, se descomponen en sus componentes orgánicos e inorgánicos. Los huesos o las espinas se muelen previamente en forma gruesa. Por ello, las cadenas moleculares orgánicas se rompen y se originan esencialmente gases ricos en energía, tales como hidrógeno, monóxido de carbono y metano. La energía ligada a estos gases se puede aprovechar, por ejemplo, para la producción de corriente eléctrica.

Los inventores han comprobado, que el residuo inorgánico de la etapa (a) se compone predominantemente de carbonato de calcio y carbonato de magnesio y/u óxido de calcio y óxido de magnesio, así como de diversos fosfatos de calcio junto con un considerable contenido entre 5 y 20% de carbono puro. Este carbono se quema de forma oxidante en una segunda etapa (b) , en donde se liberan nuevamente considerables cantidades de energía. Finalmente, queda remanente un residuo inorgánico de carbonatos y óxidos alcalinotérreos, así como de fosfatos alcalinotérreos, el cual está casi completamente exento de sustancias orgánicas y especialmente exento de gérmenes nocivos tales como, por ejemplo, priones.

La primera etapa (a) se lleva a cabo preferentemente a una temperatura de 700 a 900ºC. A estas temperaturas el rendimiento en fosfato, respectivamente en compuestos que contienen fosfato, es máximo.

Además, ha resultado ventajoso si las mezclas de reacción, antes de la reacción se voltean con adecuadas medidas técnicas (por ejemplo mecanismos de agitación, mecanismo de volteo) , antes de finalizar la etapa (a) y/o al comienzo de la etapa (b) . Por ello se pueden alcanzar energías y rendimientos en fosfato más elevados. El procedimiento se... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Procedimiento para la producción de fosfatos y/o compuestos que contienen fosfato, constituido por las etapas:

(a) calentamiento de huesos y/o espinas o de una composición de estos componentes bajo la exclusión de oxígeno, 5 a temperaturas entre 500 a 1100ºC,

(b) posterior combustión del carbono originado en la etapa (a) bajo condiciones oxidantes a temperaturas entre 500 a 1200ºC.

2. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque la etapa (a) se lleva a cabo a una temperatura entre 700ºC y 900ºC.

3. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 o 2, caracterizado porque los huesos y/o las espinas, respectivamente la composición, se voltean antes de la etapa (a) y/o de la etapa (b) .

4. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque a los huesos y/o las espinas, respectivamente a la composición, se añaden compuestos de magnesio y/o compuestos de potasio.

5. Procedimiento según la reivindicación 4, caracterizado porque se añade 10 a 40%, preferentemente 25% 15 de MgCO3.

6. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque a los huesos y/o las espinas, respectivamente a la composición de estos, se añaden compuestos de silicio, por ejemplo en forma de vidrio soluble, tierra de diatoméas y/o perlita.

7. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque la etapa (a) y la etapa (b) se 20 llevan a cabo en el mismo recipiente de reacción.

8. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado porque la energía obtenida en la etapa (a) y/o en la etapa (b) se reciclan al procedimiento.

9. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizado porque los gases que se originan en la etapa (a) se separan por aspiración y se desulfuran.

10. Procedimiento según la reivindicación 9, caracterizado porque la desulfuración se efectúa con ayuda de bacterias de azufre.