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Verfahren zur Herstellung von Bariumhydroxyd Nach dem Verfahren gemäß
vorliegender Erfindung wird Bariumhydroxyd aus Lösungen von Bariumsulfid durch Reaktion
mit Kupfer(I)-oxyd hergestellt.
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Es ist bekannt, Bariumhydroxyd aus Lösungen von Bariumsulfid durch
Umsatz mit Zinkoxyd herzustellen. Diesem Verfahren haften aber die folgenden schwerwiegenden
Nachteile an: 1. Zinkoxyd ist in den durch die Umsetzung gebildeten Lösungen
von Bariumhydroxyd löslich und kann auf diese Weise das Endprodukt verunreinigen,
wenn ein Überschuß davon angewandt wird.
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2. Die Reaktion mit Zinkoxyd erfordert eine Mindesttemperatur von
95'C bei einem Zeitbedarf von 60 Minuten. Bei dem Herstellungsprozeß von
Bariumsulfid durch Reduktion von Schwerspat mit Kohle liegt aber die übliche Temperatur
der Lösung von Bariumsulfid nach dem Auslaugen aus Rohbariumsulfid bei
50 bis 60'C,
so daß für den Umsatz mit Zinkoxyd aufgeheizt werden müßte.
Außerdem neigen die Bariumsulfidlösungen bei höheren Temperaturen und längeren Reaktionszeiten
zur Bildung von Polysulfiden und Thiosulfaten.
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3. Der Umsatz kommt bei maximal 97 "/, zum Stillstand,
so daß das entstehende Bariumhydroxyd nicht sulfidfrei erhalten werden kann. Bei
Anwendung eines größeren Überschusses von Zinkoxyd ist es zwar möglich, an
98 bis 99 0/, Umsatz heranzukommen, die Bariumhydroxydlösung enthält
dann aber größere Mengen von Zink als Bariumzinkat gelöst.
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4. Die Filtriergeschwindigkeit des bei der Reaktion gebildeten Zinksulfids
ist sehr klein.
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5. Das entstehende Zinksulfid bindet einen relativ hohen
Prozentsatz des Bariums in wasserunlöslicher Form. Es ist weiter bekannt, daß sich
Bariumsulfidlösung mit Kupfer(I1)-oxyd zu Bariumhydroxyd umsetzt. Auch nach diesem
Verfahren werden aber größere Mengen von Barium wasserunlöslich gebunden. Industriell
ist diese Umsetzung nie verwertet worden, da Kupfer(11)-oxyd als Reaktionskomponente
für großtechnische Prozesse deshalb nicht in Frage kommt, weil es kein wohlfeiles
Handelsprodukt ist.
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Nach dem Verfahren gemäß vorliegender Erfindung werden die aufgeführten
Nachteile, welche bei der Verwendung von Zinkoxyd bzw. von Kupfer(II)-oxyd entstehen,
vermieden. Das Verfahren besteht darin" Kupfer(1)-oxyd bei Temperaturen unter
90'C, vorzugsweise bei etwa 60'C, mit einer wäßrigen Lösung von BariumsulÜd
entsprechend folgender Reaktionsgleichung umzusetzen: Cu20 + BaS
+ Wasser -> Cu.S + Ba(OH), + Wasser Das gebildete Kupfer(1)-sulfid
wird dann von der Bariumhydroxydlösung in bekannter Weise abgetrennt und aus der
Lösung Bariumhydroxyd-g-hydrat auskristallisiert.
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Die Vorteile dieses Verfahrens sind folgende: 1 . Kupfer(I)-oxyd
ist ebenso wie das entstehende Kupf-er(I)-sülfid in der Bariumhydroxydlösung völlig
unlöslich, so daß ohne weiteres ein geringer Überschuß von Kupfer(I)-oxyd angewendet
werden kann, um eine praktisch quantitative Umsetzung des Bariumsulfids zu erreichen.
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2. Die Reaktionsgeschwindigkeit des Kupfer(I)-oxyds mit der Bariumsulfidlösung
ist sehr hochbeispielsweise ist bei einer Reaktionstemperatur von 60'C die
Umsetzung in 10 Minuten beendet. Von größter technischer Bedeutung ist aber
der Umstand, daß die Umsetzung bereits bei Temperaturen von 50 bis 60'C mit
genügender Geschwindigkeit erfolgt. Die aus dem Laugeprozeß kommenden Bariumsulfidlösungen
brauchen deshalb nicht zusätzlich geheizt zu werden.
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3. Die Umsetzung verläuft hundertprozentig.
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4. Das gebildete Kupfer(I)-sulfid ist sehr gut filtrierbar. Seine
Filtriergeschwindigkeit ist zehn- bis zwanzigmal größer als die des Zinksulfids
wie auch des Kupfer(11)-sulfids. Man kann es sogar, ohne zu filtrieren, lediglich
durch Absitzen abtrennen, weil es sehr dicht und spezifisch schwer ist.
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5. Der Gehalt des Kupfer(I)-sulfids an wasserunlöslichen
Bariumverbindungen ist, verglichen mit dem Zink- und auch Kupfer(II)-sulfidniederschlag,
von 18 auf 5 0/, erniedrigt, so daß nur kleine Verluste an Barium
entstehen. Wegen der Säureunlöslichkeit des Kupfer(I)-sulfids ist es außerdem gegebenenfallg
möglich, die säurelöslichen Bariumverbindungen aus dem Niederschlag herauszulösen.
Das
erfindungsgemäße Verfahren ist unter anderem auch deshalb besonders interessant,
weil bei einem neueren Verfahren zur Kupfergewinnung das Kupfer(1)-oxd in großen
Mengen als Zwischenprodukt erzeugt wird. Es kann, entsprechend den folgenden Beispielen,
ohne weitere A-ufbereitung, und ohne getrocknet zu werden, für die Reaktion mit
Bariumsulfld angewandt werden, während das entstehende Kupfer(1)-sulfid wieder der
chlorierenden Röstung zugeführt wird. Es werden deshalb bei diesem Verfahren praktisch
keine Chemikalien verbraucht.
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Beispiel 1
253 kg Kupfer(1)-oxyd, als 620/,iger wäßriger
Teig vorliegend, wurden mit 230 kg Bariumsulfidlösung der Konzentration 13,70/,
zu einer homogenen Masse verrührt. Dazu wurden 1000 kg der eben genannten
Bariumsulfidlösung gegeben und der gesamte Ansatz bei einer Temperatur von
60'C 10 Minuten lang gerührt. Die Umsetzung war hundertprozentig, Sulfidionen
waren in der Lösung nicht mehr nachzuweisen. Nach dem Abfiltern des gebildeten Kupfer(1)-sulfids
wurde das Filtrat zwecks Auskristallisation des Bariumhydroxyds abgekühlt, der Filterkuchen
wurde gewaschen.
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Es wurden erhalten:
| 186 kg Kristallisat (Ba(OH), - 8H,0) 101 kg Ba(OH), |
| 830 kg Filtrat ................... 32 kg Ba(OH), |
| Zweimal 230 kg Waschwasser ..... 27 kg Ba(OH), |
| Unlöslich im Cu,S-Filterkuchen .... 10 kg
Ba(OH), |
| 170 kg Ba(OH), |
Beispiel 2 Die gleiche Menge Kupfer(I)-oxyd wie im Beispiel
1
wurde bei
60'C in
1056 kg Bariumsulfidlösung der Konzentration 16,00/, eingetragen
und
10 Minuten lang gerührt. Dann wurde weiter wie im Beispiel
1
verfahren.
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Es wurden erhalten:
| 186 kg Kristallisat (Ba(OH), - 8H,0) 101 kg Ba(OH), |
| 692 kg Filtrat ................... 26 kg Ba(OH), |
| Zweimal 230 kg Waschwasser ..... 33 kg Ba(OH), |
| Unlöslich im Cu,S-Filterkuchen .... 10 kg
Ba(OH)2 |
| 170 kg Ba(OH), |
Beispiel 2a Das Kristallisationsfiltrat und Waschwasser aus Beispie12 wurde angewandt,
um aus 230kg Roh-Bariumsulfid,
70 0/, BaS enthaltend, das Bariumsulfid herauszulösen.
Die entstehende Lösung enthielt
59 kg
Ba(OH), und
151 kg BaS. In diese
Lösung wurden
226 kg des im Beispiel
1 und 2 angewandten Kupfer(1)-oxyds
eingetragen. Wiederum war die Umsetzung nach weniger als
10 Minuten bei
60'C vollständig.
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Es wurden erhalten:
| 251,5 kg Kristallisat (Ba(OH)2 - 8HpO) 137 kg
Ba(OH), |
| 934,0 kg Filtrat .................. 35 kg Ba(OH), |
| Zweimal 205 kg Waschwasser ..... 31 kg Ba(OH), |
| Unlöslich im Cu,S-Filterkuchen ... 8 kg Ba(OH), |
| 211 kg Ba(OH)j, |
Die Ausbeute an Ba(OH),
- 8H2O-Kristallen betrug, bezogen auf die in der
Mutterlauge vorhandene Gesamtmenge an Barium, 64,7
0/.. Da jedoch Filtrat
und Waschwasser wieder rückgeführt werden, kann mit einer Ausbeute an Gesamt-Ba(OH)2
von
95,70/, gerechnet werden.