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Verfahren zum Trocknen eines nach dem Naßverfahren hergestellten Alkalicyanids
Bei der technischen Durchführung des Naßverfahrens zur Herstellung von Alkalicyaniden
wird das Cyanid stetig in wäßriger Lösung erzeugt, indem man Cyanwasserstoff mit
Alkalihydroxyd in Lösung umsetzt. Die durch Eindampfen der wäßrigen Lösung laufend
gebildeten Kristalle von Alkalicyanid werden durch Filtration von der Mutterlauge
abgetrennt und getrocknet. Das körnige Produkt kann je nach Anwendungszweck z. B.
zu Preßlingen verarbeitet werden. Um praktisch reine Kristalle von Alkalicyanid
zu gewinnen, wird das Kristallisiergefäß gewöhnlich so betrieben, daß etwa 10 %
Kristalle und 9011/o Mutterlauge vorliegen. Die Kristalle werden dann in Form eines
nassen Filterkuchens abgetrennt, z. B. in einem stetig arbeitenden Vakuumtrommelfilter.
Die Mutterlauge wird im Kreislauf dem Kristallisiergefäß oder einer früheren Stufe
des Verfahrens zugeführt.
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Selbst bei den besten technischen Arbeitsbedingungen enthält der Filterkuchen
noch etwa 11 bis 13,5 0/0 Wasser, das durch Trocknen entfernt werden muß. Es war
bisher üblich, dieses Wasser zu verdampfen, indem man die Kristalle mit einer heißen
Fläche in Berührung brachte. Gewöhnlich erfolgte dies in einem Dampfröhren-Trommeltrockner.
Diese Trocknungsmethode hat erhebliche Nachteile. Wenn das zu trocknende Gut mehr
als 6 % Feuchtigkeit enthält, so backt es an den Wärmeaustauschflächen fest und
vermindert die Trocknungsgeschwindigkeit erheblich. Deshalb mußte man zuvor den
Filterkuchen mit einer genügenden Menge an Trockenprodukt vermischen, um den Feuchtigkeitsgehalt
auf einen Bereich zwischen 3 und 611/o zu bringen, bevor die Trocknung mit zufriedenstellender
Geschwindigkeit durchgeführt werden konnte. Eine vielleicht noch größere Schwierigkeit
war die bei der Trocknung erfolgende Zersetzung des Cyanids unter Bildung von Formiat.
Diese Zersetzung des Cyanids stellt einen Produktverlust dar, außerdem ist ein -
Natriumcyanid mit einem Natriumformiatgehalt von mehr als 0,3% für viele Anwendungszwecke,
z. B. für die Wärmebehandlung von Metallen, unbrauchbar. Bei Trocknung eines Filterkuchens
mit weniger als 0,3% Natriumformiat nach den bisher bekannten Trocknungsmethoden
erhält man trotz aller Vorsichtsmaßregeln stets ein Produkt, das 0,7 % Natriumformiat
oder sogar noch mehr enthält.
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Die Erfindung bezweckt, die Trocknung eines nach dem Naßverfahren
hergestellten Alkalicyanids so zu verbessern, daß die Zumischung von trocknem Endprodukt
überflüssig ist und eine Zersetzung zu Formraten verhütet wird.
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Das erfindungsgemäße Verfahren zum Trocknen eines nach dem Naßverfahren
hergestellten Alkalicyanids mit Hilfe eines heißen Gases besteht darin, daß man
die nassen Kristalle unter ständigem Durchmischen mit Heißluft von 204 bis 427°
C als einziger Wärmequelle in zwei Stufen trocknet, wobei man den Feuchtigkeitsgehalt
der Kristalle in der ersten Stufe in einem Schaufelmischer auf höchstens 10% und
anschließend in einem Trommeltrockner auf weniger als 2% verringert.
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Es ist bereits ein Verfahren zur Entwässerung und Trocknung von Alkalicyaniden,
die aus Lösungen kristallwasserhaltig ausgefallen sind, bekannt, nach welchem die
von der Mutterlauge befreiten Cyanide während des weiteren Abschleud'erns mit warmem
Inertgas, wie Stickstoff, behandelt und anschließend mit heißen Gasen in bekannter
Weise getrocknet werden. Bei diesem bekannten Verfahren wird zunächst mit einer
Temperatur von 30 bis 40° C und später mit einer Temperatur bis zu 90° C gearbeitet,
das Alkalicyanid wird während der Warmgasbehandlung durch eine besondere Schälvorrichtung
von der Zentrifuge abgelöst, und das Inertgas wird nach Entzug des aufgenommenen
Wassers im Kreislauf geführt.
Bei Anwendung dieses bekannten Verfahrens
gelingt es zwar, die Zersetzung des Alkalicyanids zu Alkahformiat zu vermeiden;
das Verfahren weist jedoch bei der Durchführung in großtechnischem Maßstabe Nachteile
auf, und zwar schon deshalb, weil es mit Hilfe von Schälzentrifugen durchgeführt
werden muß. Mit einem Schaufelmischer und einem Trommeltrockner ist ein Ausstoß
an Alkalicyanid in großtechnischem Ausmaße weit einfacher zu erzielen als mit Zentrifugen.
Ein weiterer Nachteil besteht in der Verwendung eines Inertgases, wie Stickstoff,
zum Trocknen, welches wieder getrocknet und im Kreislauf geführt werden muß. Dies
macht zusätzliche Anlagen erforderlich. Versucht man aber, nach dem bekannten Verfahren
mit Heißluft ohne Anwendung von Schälzentrifugen mit einem Trommeltrockner zu arbeiten,
der die Erzielung eines großtechnischen Durchsatzes gestattet, so ist das Verfahren
bei der vorgeschriebenen Höchsttemperatur von 90° C nicht durchführbar, weil man
bei dieser niedrigen Temperatur der Trockenluft zur Erzielung der gewünschten Trockenwirkung
in einer für den großtechnischen Betrieb tragbaren Zeit mit so hohen Luftgeschwindigkeiten
arbeiten müßte, daß dabei Alkalicyanidteilchen mitgerissen werden. Bei Luftgeschwindigkeiten,
die in einem Trommeltrockner tragbar sind, erzielt man mit Trockenluft von 90° C
nur etwa-20 % des Durchsatzes, der bei Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens
erreicht wird.
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Es ist bekannt, daß die Trocknungstemperatur des Natriumcyanids 65,6°
C nicht überschreiten darf, um eine Zersetzung gemäß der Gleichung
| NaCN +2H20 -+- HCOONa + NH3 |
| (Natriumcyanid) (Natriumformiat) |
zu vermeiden, und daß die Geschwindigkeit, mit der Natriumformiat gebildet wird,
schnell zunimmt, wenn die Temperatur des nassen Natriumcyanids während der Trocknung
ansteigt. Die Gesamttrocknungszeit ist ebenfalls von Einfluß, weshalb es sehr unzweckmäßig
ist, die Trocknung durch Wärmeübergangsflächen mit einer Höchsttemperatur von 65,6°
C durchzuführen.
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Es ist nun überraschend, daß die Bildung von Natriumformiat während
der Trocknung der Natriumcyanidkristalle mit Heißluft von einer Temperatur von weit
über 65,6° C vermieden werden kann. Wenn Heißluft als die einzige Wärmequelle bei
der Trocknung verwendet wird und für eine hinreichende Durchmischung gemäß vorliegender
Erfindung gesorgt wird, daß die Kristalloberflächen feucht bleiben, so steigt die
Temperatur eines nassen Natriumcyanidkristalls nicht über die adiabatische Sättigungstemperatur
der Luft über der verbleibenden Mutterlauge, so lange nur genügend Mutterlauge vorhanden
ist, um die Kristalloberflächen zu benetzen, selbst wenn die Temperatur der Luft
370° C oder mehr beträgt. Die Temperatur der Kristalle kann den Wert von etwa 65,6°
C nicht übersteigen, wenn man gemäß der Erfindung arbeitet, bis der durchschnittliche
Feuchtigkeitsgehalt der Kristalle auf einen Wert von unterhalb 2% abgesunken ist.
Dieses Verfahren ermöglicht die schnelle Trocknung von nassen Natriumcyanidkristallen
mit Luft von hoher Temperatur, z. B. 370° C oder sogar noch höher, ohne daß die
Temperatur der Natriumcyanidkristalle selbst etwa 65,6° C überschreitet. Infolgedessen
können die nassen Kristalle schnell getrocknet werden, ohne daß mehr als eine zu
vernachlässigende Zersetzung in Natriumformiat erfolgt. Das Festbacken der Kristalle
wird vermieden, und es ist auch nicht notwendig, die nassen Kristalle vor der Trocknung
mit bereits getrocknetem Produkt zu vermischen.
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Eine zur Durchführung der Erfindung vorzugsweise geeignete Vorrichtung
ist in der Zeichnung erläutert. Es wird eine Aufschlämmung von etwa 10% Natriumcyanidkristallen
und 90% Mutterlauge dem Vakuurntrockenfilter 10 zugeführt. Der größte Teil der Flüssigkeit
wird hier von den Kristallen entfernt. Diese bilden den nassen Filterkuchen 12,
der etwa 12 bis 13% Feuchtigkeit enthält. Das Filtrat wird aus dem Innenraum des
Filters durch Rohrleitung 14 abgezogen, die mit einem Vakuumsystem in Verbindung
steht, um den Innenraum des Filters in der üblichen Weise auf Unterdruck zu halten.
Der Filterkuchen wird von der Wandung mittels einer Rakete 16 abgestreift und fällt
in den Schaufelmischer 18. Dem Entleerungsende des Schaufelmischers wird durch Rohrleitung
20 Heißluft zugeführt, die im Gegenstrom zur Bewegung des Natriumcyanids durch den
Mischer in ein das Trommelfilter umgebendes Gehäuse 22 strömt. Dieses Gehäuse ist
an den Mantel 22 des Mischers angeschweißt, um Luftverluste zu vermeiden, und ferner
mit einer Entlüftungsleitung 24 ausgestattet, durch welche die Luft in geeignete
Einrichtungen ausströmt, um aus ihr die letzten Natriumcyanidteilchen zu entfernen,
z. B. einen. Entlüftungsr wäscher, bevor man die Luft in die Atmosphäre leitet.
Mit Ausnahme der Möglichkeit, Luft über das Natriumcyanid zu leiten, ist der Schaufelnischer
von üblicher Bauart. Er ist mit zwei horizontal angeordneten parallelen Wellen ausgestattet,
die über ein Getriebe miteinander verbunden sind und sich entgegengesetzt drehen
können. Auf den Wellen sind eine Mehrzahl von Schaufeln versetzt angeordnet. Die
Schaufeln sind wie Propeller schräggestellt, um eine intensive Rührung zu bewirken
und das Natriumcyanid in Richtung auf das Entleerungsende zu bewegen. Die Schaufeln
brechen jegliche Klumpenbildungen auf und setzen die Kristalle gleichmäßig der Heißluft
aus. Die Kristalle werden auf ihrem Weg durch den Schaufelmischer auf einen Feuchtigkeitsgehalt
von 5 bis 10, vorzugsweise 80/a, getrocknet. Die teilgetrockneten Kristalle verlassen
den Schaufelmischer durch die Entleerungsöffnung 36 und werden in den Trommeltrockner
38 gefördert. Der Schaufelmischer kann direkt in den Trockner entleert werden, das
Natiumcyanid kann auch mittels einer Förderschnecke 40 oder einer anderen hierfür
geeigneten Transporteinrichtung in den Trockner gefordert werden. Dieser Trockner
ist ein Trommeltrockner üblicher Bauart, der das Gut in einem Strom von heißem Gas
durchmischt. Dieser Trommeltrockne2 besteht im wesentlichen aus einer zylindrischen
Drehtrommel aus Stahl, die geneigt auf Stahlkränzen gelagert ist und durch Triebräder
um ihre Horizontal achle in Rotation versetzt wird. Schaufeln und Rohre sind in
Zwischenräumen um die Innenseite der Drehtrommel angeordnet, um das im Luftstrom
zu trocknende Natriumcyanid umzuwälzen. Das Abgabeende des Trockners ist von der
Haube 56 umschlossen, so daß Trocknungsluft durch die Trommel hindurchgeblasen werden
kann. Das Aufgabeende ist ebenfalls von einer Haube 58 umschlossen. Diese ist mit
einer Absaugleitung 60 ausgestattet, welche die Luft in eine Entstaubungseinrichtung
abzieht, in welcher Natriumcyanidstaub
aus ihr entfernt wird, bevor
sie in die Atmosphäre strömt.
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Die Trockenluft wird durch ein geeignetes Gebläse 62 zugeführt, z.
B. ein. Kreiselgebläse. Die Luft strömt vom Gebläse durch Rohrleitung 64 in den
Erhitzer 66. Dieser wird zweckmäßig mit Gas beheizt und erhitzt die Luft bis auf
eine Temperatur von etwa 370° C oder mehr. Gebläse und Erhitzungseinrichtung sollen
eine ausreichende Kapazität haben, um bis zu etwa 1812 m3 (1Atm., 0° C) Luft von
einer Temperatur von etwa 370° C je Tonne Natriumcyanid zu liefern. Die aufgeheizte
Luft verläßt die Erhitzungseinrichtung in zwei Rohrleitungen. Ein Teil der Luft
strömt in Rohrleitung 20 in den Schaufelmischer; ihre Menge wird durch das Drosselventil
68 geregelt. Der restliche Teil der aufgeheizten Luft strömt durch Rohrleitung 70
in die Haube 56 und von dort durch den Trommeltrockner im Gegenstrom zum Trocknungsgut.
In Rohrleitung 70 ist ein Ventil 72 vorgesehen, um diesen Luftstrom in der gewünschten
Weise zu regeln, damit das Endprodukt den gewünschten Trocknungsgrad hat und sich
nur eine minimale Staubmenge bilden.
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Man führt dem Schaufeltrockner zweckmäßig etwa 906 m3 auf etwa 370°
C oder noch höher erhitzte Luft je Tonne Natriumeyanid zu. Man kann. niese Vortrocknung
unterstützen, indem man einen Teil der aufgeheizten Luft durch den Filterkuchen
leitet. Wie in Fig. 1 gezeigt, strömt die Luft von dem Schaufelmischer in das das
Filter umgebende Gehäuse 22. Ein Teil dieses Luftstromes kann. in das Innere des
Trommelfilters abgezogen und zusammen mit dem Filtrat entfernt werden, wofür man
eine zweckentsprechende Vakuumpumpe verwendet. Wenn gewünscht, kann ein Teil der
aufgeheizten Luft für diesen Zweck direkt aus der Heizeinrichtung 66 in. den Filtermantel
geleitet werden.
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Zur weiteren Trocknung des Natriumeyanids im Trommeltrockner wendet
man etwa 906 m3 auf etwa 370° C oder darüber aufgeheizte Luft je Tonne Natriumcy
anid an.
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Wenn man das Natriumeyanid in der beschriebenen Weise trocknet, so
erfolgt während der Trocknung keine merkliche Zersetzung, und der Natriumformiatgehalt
des Endproduktes kann leicht unterhalb 0,3% gehalten werden. Das Natriumcyanid backt
nicht mehr im Trommeltrockner an, und man braucht auch nicht mehr trocknes Endprodukt
im Kreislauf in das Verfahren zurückzuführen und es mit nassem Filterkuchen zu vermischen.
Weil diese Kreislaufführung nicht mehr notwendig ist und nur ein Teil der Trocknung
im Trommeltrockner selbst erfolgt, ist die Belastung dieses Trockners ganz erheblich
verringert; ein viel kleinerer Trockner bewältigt die gleiche Produktmenge, oder,
mit anderen Worten, die Kapazität der gleichen Anlage ist erheblich vergrößert.
Die Qualität des Endproduktes ist erheblich verbessert, und die Herstellungskosten
sind verringert.