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Verfahren zum Abscheiden von zinksulfatfreiem Natriumsulfat aus verbrauchten
zinksulfathaltigen Spinnbädern der viscoseverarbeitenden Kunstfaser-Industrie Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zum Abscheiden von Natriumsulfat aus verbrauchten
Spinnbädern der Viscosefaserherstellung. Derartige Spinnbäder enthalten häufig sehr
viel Zinksulfat, z. B. mehr als 10/0. Es besteht in diesen Fällen das Bedürfnis,
einerseits das Zinksulfat im Spinnbad zurückzuhalten. damit dieser Stoff nicht verlorengeht,
und andererseits das während des Spinnvorganges gebildete und im Regenerierverfahren
abgeschiedene Natriumsulfat vom Zinksulfat zu befreien, damit es als reines \atriumsulfat
auf den Markt gebracht werden kann. Die Abscheidung von Natriumsulfat aus den verbrauchten
Spinnbädern bei der Spinnbadregenerierung kann durch Eindampfen und Kristallisieren
erfolgen. Bei dem üblichen Eindampfen wird aber gleichzeitig das Zinksulfat ausgeschieden,
so daß dieses Salz verlorengeht und das Natriumsulfat verunreinigt wird. Aufgabe
der Erfindung ist es, diese Fehler zu vermeiden.
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Gemäß der Erfindung wird ein Teil eines Spinnbades der angegebenen
Zusammensetzung eingedampft; das während dieses Eindampfens hei hohem Schwefelsäuregehalt
ausfallende zinksulfathaltige Salz wird in das restliche Spinnbad zurückgegeben,
wogegen aus der verbleibenden Mutterlauge bei einem niedrigen Schwefelsäuregehalt
zinksulfatfreies Natriumsulfat abgeschieden wird. Diese Abscheidung des zinksulfatfreien
Natriumsulfats aus der verbleibenden Mutterlauge erfolgt dadurch hei einem niedrigen
Schwefelsäuregehalt, daß man entweder die Mutterlauge mittels \Tatronlauge neutralisiert
oder daß man das aus der eingeengten Mutterlauge ausgeschiedene Salz in Wasser löst
und aus dieser Lösung nach dem Eindampfen das Natriumsulfat auskristallisieren läßt.
Damit macht die Erfindung von der Erscheinung Gebrauch, daß sich die Sättigungskurve
von Natriumsulfat bei Schwefelsäuregehalten bis zu etwa 30% nur wenig ändert, während
die Löslichkeit von Zinksulfat hei steigendem Schwefelsäuregehalt außerordentlich
stark absinkt. Dampft man also bei hohem Schwefelsäuregehalt ein, so bedeutet das,
daß bei niedriger Löslichkeit des Zinksulfats eingedampft wird. Das in dem beschriebenen
ersten Verfahrensschritt erhaltene Salz enthält daher den überwiegenden Teil des
Zinksulfats, und dieses Zinksulfat wird mit dem abgeschiedenen Salz in das restliche
Spinnbad zurückgegeben. Die verbliebene Mutterlauge enthält dagegen nur sehr wenig
Zinksulfat. Setzt man nun die Schwefelsäurekonzentration in der restlichen Mutterlauge
herab, so ändert man damit die Löslichkeit des Natriumsulfats nur geringfügig, während
die Löslichkeit des Zinksulfats außerordentlich stark ansteigt. Solange man also
bei dem nun folgenden Eindampfen der :tlutterlauge unterhalb der Sättigungskurve
des Zinksulfats bleibt, wird praktisch reines Natriumsulfat ausgeschieden, wogegen
das Zinksulfat fast völlig in der Lösung verbleibt und mit dieser Lösung dem restlichen
Spinnbad wieder beigefügt werden kann. Der letzte Eindampf schritt kann je nach
Temperatur und Schwefelsäuregehalt auch so geführt werden, daß normales wasserfreies
Natriumsulfat erhalten wird.
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Zur Herabsetzung des Schwefelsäuregehaltes der Mutterlauge gibt es,
wie bereits angedeutet, mehrere Verfahren. Ein einfaches Verfahren besteht darin,
die Schwefelsäure vor dem zweiten Eindampfen durch Natronlauge zu neutralisieren.
Nach einem anderen Verfahren wird die Mutterlauge zunächst nochmals eingedampft,
wobei sich ein mit Zinksulfat verunreinigtes Natriumsulfat abscheidet. Die verbleibende
Restlauge mit ihrem Gehalt an Zinksulfat wird in das Spinnbad zurückgegeben, während
das gewonnene Salz in Wasser gelöst wird. Infolge der Lösung in Wasser (z. B. Brüdenkondensat)
ist die so erhaltene Lösung sehr arm an Schwefelsäure. Dampft man diese Lösung nunmehr
ein und bleibt dabei unterhalb der Sättigungskurve des Zinksulfats, so wird wiederum
praktisch reines Natriumsulfat abgeschieden. Die überschüssige Lauge geht in das
restliche Spinnbad zurück.
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Es ist bereits bekannt, ein komplexes Salz von Natriumsulfat, Schwefelsäure
und Zinksulfat auszufällen und dieses komplexe Salz dann nachträglich in seine Salzbestandteile
zu zerlegen, um auf diese Weise wasserfreies Natriumsulfat ohne Säure und. ohne
Zinksalz zu erhalten. Im Gegensatz dazu wird gemäß
der Erfindung
so gearbeitet, daB das im ersten Verfahrensschritt abgeschiedene Salz möglicht viel
Zinksulfat und möglichst wenig Natriumsulfat enthält. Das in diesem ersten Verfahrensschritt
gewonnene Salz bildet dann nicht das Ausgangsmaterial für die zweite Verfahrensstufe,
sondern wird in das restliche Spinnbad zurückgegeben. Die zweite Verfahrensstufe
arbeitet nicht mit dem in der ersten Verfahrensstufe gewonnenen Salz, sondern mit
der bei der ersten Verfahrensstufe überiggebliebenen Mutterlauge.
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Weiterhin ist es bekannt, von Anfang an auf die Ausscheidung des Natriumsulfats
als wasserfreies Natriumsulfat hinzuarbeiten. Dabei wird die Mutterlauge hei besonders
hohem Schwefelsäuregehalt weiterbehandelt.
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Keines der erwähnten Verfahren führt zur Beibehaltung des Zinksulfats
im Spinnbad und zur Abscheidung zinksulfatfreien Natriumsulfats.
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Anordnung zur Durchführung der beiden oben erläuterten Ausführungsmöglichkeiten
des erfindungsgemäßen Verfahrens sind in der Zeichnung schematisch dargestellt.
Es zeigt Fig. 1 die zweistufige Eindampfung unter Neutralisierung durch Natronlauge
und Fig. 2 die dreistufige Eindampfung unter Lösung des in der zweiten Stufe abgeschiedenen
unreinen Salzes.
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In Fig.1 ist 1 ein Eindampfer, dem das verbrauchte Spinnbad durch
die Leitung 2 zugeführt wird. Bei 3 wird Heizdampf eingeleitet, während bei 4 das
Kondensat abgeht. Aus dem Brüdenraum des Verdampfers 1 entweichen die Brüden durch
eine Leitung 5, während das eingedickte Spinnbad durch die Leitung 6 in ein Abscheidungsgefäß
7 gelangt. Mutterlauge und Salz gelangen von dort in die Zentrifuge B. aus welcher
das Salz mittels der Leitung 9 in das Spinnbad zurückgeführt wird. Die Mutterlauge
geht dagegen durch die Leitung 10 in den zweiten Verdampfer 11 mit der Brüdenableitung
12, der Heizdampfzuleitung 13 und der Kondensatableitung 14; auf dem
Wege hierhin wird ihr bei 17 Natronlauge zugeführt. Die nochmals eingedickte Lösung
gelangt dann über die Leitung 15 in das Abscheidungsgefäß 16. Salzbrei und Mutterlauge
werden anschließend in der Zentrifuge 18 getrennt. Bei 19 erhält man das reine Natriumsulfat,
während die Mutterlauge über die Leitung 20 in das Spinnbad zurückgeht.
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Bei einem praktischen Ausführungsbeispiel führt man dem Verdampfer
1 130 kg Spinnbad mit einem Gehalt von 13 kg Schwefelsäure, 32,5 kg Natriumsulfat,
3,9 kg Zinksulfat, 80,6 kg Wasser zu. Mit Hilfe von 37,5 kg Heizdampf werden 34
kg Brüden ausgetrieben. Man erhält einen Brei von 96 kg mit 92,87 kg Mutterlauge
und 3,13 kg Salz. In der Mutterlauge sind enthalten: 13 kg Schwefelsäure, 31,6 kg
Natriumsulfat. 1,67 kg Zinksulfat, 46,6 kg Wasser. Das bei 9 abgezogene und dem
Spinnbad wieder zugeführte Salz enthält 0,9 kg Natriumsulfat und 2,23 kg Zinksulfat.
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Im zweiten Verdampfer werden nach Zufügung von 4 kg Natronlauge mit
Hilfe von 18 kg Heizdampf 15 1 kg Brüden ausgetrieben. Durch die Leitung 15 geht
ein Brei von etwa 81,6 kg, dessen Mutterlauge 8,1 kg Schwefelsäure, 21,7 kg Natriumsulfat,
1.5 kg Zinksulfat und 33,3 kg Wasser enthält. In der Zentrifuge 18 werden 17 kg
reines Natriumsulfat abgeschieden, die durch die Leitung 19 entnommen werden, während
die restliche Mutterlauge durch die Leitung 20 abgeht.
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In Fig.2 sind die der Fig. 1 entsprechenden Teile mit gleichen Bezugszeichen
versehen. In diesem Falle führt die Mutterlaugenleitung 10 in einen Zwischenverdampfer
30 mit der Brüdenableitung 31, der Heizdampfzuführung 32, der Kondenswasserabführung
33 und der Breiabführung 34. Dem Verdampfer 30 sind ein Abscheidungsgefäß 35 und
eine Zentrifuge 36 nachgeordnet. Aus der Zentrifuge 36 geht die Mutterlauge durch
die Leitung 37 in das Spinnbad zurück, während das abgeschiedene Salz mittels der
Leitung 38 in das Lösungsgefäß 39 gelangt, welchem durch die Leitung 40 Wasser.
z. B. Kondenswasser. aus der Leitung 33 zugeführt wird. Die erhaltene Lösung geht
durch die Leitung 41 in den Verdampfer 11.
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Beim Ausführungsbeispiel soll wiederum von dem Spinnbad ausgegangen
werden, das im Anschluß an die Fig. 1 erläutert wurde. Bis zur Leitung 10 bleiben
die Verhältnisse ungeändert. Der Zwischenverdampfer 30 wird mit 14,5 kg Heizdampf
beschickt und liefert in der Leitung 31 14,2 kg Brüden. Der durch die Leitung 34
entnommene Salzbrei von 78,67 kg enthält 71,95 kg Mutterlauge und 6,72 kg Salz.
Dabei besteht die Mutterlauge aus 13 kg Schwefelsäure, 25,9 kg Natriumsulfat, 0,65
kg Zinksulfat und 32,4 kg Wasser. Das in der Zentrifuge 36 abgeschiedene Salz enthält
5,7 kg Natriumsulfat und 1,02 kg Zinksulfat. Durch die Leitung 40 werden 10 kg Wasser
zugeführt. Die erhaltene Lösung von insgesamt 16,72 kg geht in den Verdampfer 11,
wo mittels 5,5 kg Heizdampf 5,06 kg Brüden ausgetrieben werden. Der Salzbrei, welcher
dem Abscheidungsgefäß 16 zugeführt wird, enthält 8,5 kg Mutterlauge und 3.16 kg
Salz. Dabei besteht die Mutterlauge aus 2,5-1 kg Natriumsulfat. 1,02 kg Zinksulfat
und 4,94 kg Wasser. Man erhält am Zentrifugenausgang 19 3,16 kg reines Natriumsulfat.