DE122825C - - Google Patents
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Description
KAISERLICHES
PATENTAMT.
KLASSE
Es ist bekannt, dafs sich die Cyanverbindungen der Alkalimetalle in flüssigem Ammoniak
lösen (vergl. American chemical Journal, Bd. 20, 1898, S. 820, Franklin und Kraufs). Diese
Thatsache versuchte Wilton (vergl. die Patentschrift 113675, Kl. 12k, und englische Patentschrift
24307 vom Jahre 1899) zur Reinigung des technischen Alkalicyanids nutzbar zu machen.
Das technische Alkalicyanid enthält neben Kalium - und Natriumcyanid als hauptsächliche
Verunreinigungen Alkalicarbonate und Chloride, sowie mitunter Alkalicyanate, Rhodanate und
Sulfide. Nach der oben angeführten Litteraturstelle sind die erwähnten Verunreinigungen und
die Alkalicyanide in verflüssigtem Ammoniak löslich, jedoch ist die Löslichkeit der einzelnen
Körper verschieden. Auf dieser Thatsache der verschiedenen Löslichkeit der Alkalicyanide
und deren Verunreinigungen beruht das »Verfahren zum Reinigen von Alkalicyaniden« nach
Wilton. Weil die von Wilton behandelten Stoffe nur im Grade ihrer Löslichkeit von einander
verschieden sind, gelingt eine vollständige Reinigung des Alkalicyanids durch Anwendung
von verflüssigtem Ammoniak nicht. Ein weiterer Uebelstand des WiI to η'sehen Verfahrens
ist, dafs es von der jeweilig gewählten Methode zur Gewinnung des technischen Alkalicyanids
aus dem Rohmaterial abhängig ist und die Ausbeute an· technischem Alkalicyanid aus dem
Rohmaterial nicht beeinflussen kann.
Die vorliegende Erfindung geht im Gegensatz zu Wilton nicht von technischem Cyanalkali
aus, sondern von den Rohmaterialien der- Cyanalkalidarstellung, wie Metallcyaniden,
Eisencyaniden, Rhodanaten, Cyanaten oder Gemischen derselben, wie sie z. B. in Gasreinigungsmasse
und Blutlaugensalzschmelze und ähnlichen enthalten sind. Würde man z. B. ein cyanhaltiges Rohmaterial, in welchem neben
cyanfreien Verunreinigungen die Alkalicyanide im Verein mit den oben genannten cyanhaltigen
Verbindungen, z. B. Eisencyaniden, Rhodanaten und Cyanaten, enthalten sind, mit flüssigem
Ammoniak behandeln, so würde man einerseits ein sehr verunreinigtes Alkalicyanid
erhalten, weil die Verunreinigungen zum Theil auch in verflüssigtem Ammoniak löslich sind,
und andererseits würde die Ausnutzung des Rohmaterials zu ungenügend sein, weil neben
dem Verluste durch Lösung der die Cyangruppe enthaltenden Verbindungen, wie Alkalirhodanaten
und Cyanaten, noch dadurch ein Verlust eintritt, dafs ein Theil der im Rohmateriale
vorhandenen Cyanverbindungen, wie Eisencyanide, in verflüssigtem Ammoniak unlöslich
sind. Das vorliegende Verfahren bezweckt, die erwähnten Uebelstände zu vermeiden und
praktisch die gesammte, in den oben erwähnten cyanhaltigen Rohmaterialien vorhandene Cyanmenge
in Form von reinem Cyanalkali zu gewinnen. Entsprechend der vorliegenden Erfindung
wird das cyanhaltige Ausgangsmaterial, ehe es mit flüssigem Ammoniak ausgelaugt wird, mit solchen Agentien behandelt, welche
die gesammten Cyanverbindungen in Cyanalkali umsetzen und die gesammten Verunreinigungen
, welche den Werth des Endpro-
ductes beeinträchtigen würden, in solche Verbindungen
überführen, welche in flüssigem Ammoniak unlöslich sind.
Cyanhaltige Rohmaterialien können folgende Verbindungen enthalten, welche für die Umwandlung
in Betracht kommen: Alkalisulfide und freien Schwefel, welche in flüssigem Ammoniak
löslich sind, wie auch solche Verbindungen, welche die Bildung von Alkalisulfiden
hervorrufen können, ferner Rhodanate und Cyanate, welche in flüssigem Ammoniak löslich
sind, und schliefslich Ferro- und Ferricyanide, andere Metallcyanide, sowie Carbonylcyanide,
welche in flüssigem Ammoniak unlöslich sind.
Die ■ anzuwendenden Agenden sind solche, welche einerseits das gesammte vorhandene
Cyan in Alkalicyanid überführen und andererseits die von dem Cyan abgespaltenen Elemente
und Gruppen, sowie die löslichen Verunreinigungen in solche Verbindungen überführen,
welche in flüssigem Ammoniak unlöslich sind. Die in Betracht kommenden Agentien müssen demnach die Eigenschaft haben, Cyanate
zu Cyanid zu reduciren, aus Sulfocyaniden unter Bildung von Alkalicyanid und aus
Alkalisulfiden den Schwefel abzuspalten und diesen sowie vorhandenen freien Schwefel
in unlösliches Metallsulfid überzuführen, ferner aus den in Ammoniak unlöslichen Metallcyaniden
unter Abspaltung des Metalles Cyanalkali zu bilden. Geeignete Agentien, um die
oben gekennzeichnete Wirkung zu erzielen, sind stark reducirende Metalle oder Carbide,
wie z. B. Natrium, Kalium, Magnesium, Aluminium,
Eisen, Mangan oder Zink oder deren Carbide oder die Erdalkalicarbide oder Mischungen
der erwähnten Agentien unter einander, Mischungen der Oxyde oder Carbonate der oben genannten Elemente mit Kohle oder mit
Carbiden und, falls nicht genügend Alkali in dem Rohmaterial ist, um sämmtliches Cyan in
Alkalicyanid überzuführen, Mischungen der oben genannten Agentien mit Alkalicarbonaten
und Kohle oder Alkalicarbonaten und Carbiden. Bei der Auswahl der anzuwendenden Agentien wird man darauf Rücksicht nehmen,
dafs bei den Reactionen Bestandtheile aus dem Rohmaterial abgespalten werden können, welche
die oben gekennzeichneten Wirkungen auszuüben vermögen. Man wird in diesem Falle
die Zusätze einschränken können. Wenn beispielsweise Eisen oder Metalle aus dem Ferro-,
Ferri-jCarbonylcyanidenund den Metallcyaniden
abgespalten werden, welche geeignet sind, Schwefel unter Bildung von in Ammoniak unlöslichen
Metallsulfiden zu binden, so kann der Zusatz an solchen Agentien verringert oder
gänzlich unterlassen werden.
Die Ausführung des Verfahrens beginnt, falls wasserhaltiges Rohmaterial vorliegt, mit dem
Trocknen desselben. Die oben erwähnten Agentien werden dann mit dem zu verarbeitenden
Materiale gründlich gemischt und die Mischung unter Ausschlufs der Luft oder unter
Durchleiten eines inerten Gases erhitzt. Die aus dem Glühapparat kommende Masse läfst
man unter Luftabschlufs erkalten und extrahirt aus derselben in geeigneten Apparaten das
Alkalicyanid mit flüssigem Ammoniak.
Wie oben schon erwähnt, kommen als Ausgangsmaterial für die Cvanalkalidarstellung nicht
nur Gemische der verschiedenen Cyanverbindungen in Betracht, wie z. B. Gasreinigungsmasse,
Blutlaugensalzschmelze und andere bei der weiteren Reinigung des Gases gewonnene
cyanhaltige Producte, sondern auch die mehr oder weniger reinen oben genannten Cyanverbindungen,
wie Ferrocyansalze, Rhodanate, Cyanate und andere. Wenn auch die Spaltung der Rhodanate durch Carbide als neu angesehen
werden mufs, so ist die Anwendung von Metallen oder Metalloxyden zu diesem Zwecke bekannt.
Indessen wird durch diesen Vorgang der Spaltung aus den Rhodanaten kein gebrauchsfertiges
Alkalicyanid gewonnen, da dasselbe gemischt ist mit dem Sulfid der zur Entschwefelung
benutzten Metalle. An diesem Umstände ist bis jetzt die Gewinnung von Alkalicyanid aus
Rhodanaten gescheitert, denn behandelt man das aus Rhodanaten erhaltene Gemisch von
Alkalicyanid und Metallsulfid mit Wasser, so wird je nach der Art der anwesenden Metallsulfide
unter Bildung von Alkalisulfid Metallcyanid oder Metalldoppelcyanid sogar unter theilweiserRückbildung von Rhodanaten gebildet.
Nur durch die nachfolgende Behandlung dieses aus Rhodanaten erhaltenen Gemisches
von Alkalicyanid und Metallsulfid mit flüssigem Ammoniak wird aus Rhodanaten reines schwefel-
und rhodanfreies Alkalicyanid gewonnen. Aus diesem Grunde kann für das vorliegende Verfahren
auch reines Rhodansalz als ein Rohmaterial für die Cyanalkaligewinnung angesehen
werden.
Aehnlich liegen die Verhältnisse auch bei den übrigen Cyansalzen, wie z. B. Ferrocyankalium
und andere.
In der nachfolgenden Beschreibung sind, um die Erfindung klar darzustellen, als Beispiele
sowohl mit störenden Beimengungen belastete Gemische von cyanhaltigen Rohproducten
gewählt, wie auch in reinem Zustande vorliegende Cyanverbindungen, ζ. B. unter III. reines
Rhodannatrium.
Das folgende Beispiel schildert die Verarbeitung eines Rohmateriales, welches hauptsächlich
Ferrocyanverbindungen enthält. Das Material hat z. B. die folgende Zusammensetzung, wie
sie der Praxis entnommen ist.
Löslich in Wasser.
Ferrocyannatrium 3&i9l pCt.
Natriumcarbonat 3,50 „
Natriumchlorid 3,00 ,,
Natriumsulfat 0,48 ,,
Unlöslich in Wasser.
Berliner Blau 7,33 pCt.
Schwefeleisen 2,95 ,,
Schwefelmangan 0,18 „
Thonerde . 0,10 „
Calciumcarbonat 7,64 „
Magnesiumcarbonat 0,08 „
Gebundenes Wasser und organische Substanz . 3,05 ,,
Wasser 32;78 11
100,00 pCt.
Die Masse enthält demnach:
Die Masse enthält demnach:
Cyan vorhanden als Ferroc)ran-
alkali 19,96 pCt.
Cyan vorhanden als Berliner
Blau . . . 3,68 „
Gesammtcyan. . . 23,64 pCt.
Entsprechend Cyankalium löslich 50,00 pCt.
Entsprechend Cyankalium unlöslich 9,20 „
Gesammtcyankalium. . . 59,20 pCt.
100 Theile des Rohmateriales werden mit derjenigen Menge Soda vermischt, welche
wenigstens 2/3 des als Alkaliferrocyanid vorhandenen
Cyans entspricht, nämlich 2/3 von
19,96 = 13,34 Theilen. Hierzu kommt die
doppelte Gewichtsmenge Soda, welche dem als Berliner Blau vorhandenen Cyan entspricht,
nämlich das Doppelte von 3,68 = .7,36 Theile. Im Ganzen werden demnach rund 21 Theile
Soda verwendet, wovon diejenige Menge Soda, die bereits im Ausgangsmaterial vorhanden war,
nämlich 3,5 Theile, abgezogen werden, so dafs also thatsächlich der Sodazusatz rund 17,5 Theile
beträgt. An Stelle der Soda kann eine entsprechende Menge Pottasche verwendet werden.
Das Rohmaterial wird mit der Soda gut gemischt, getrocknet und gemahlen. Zu dem so vorbereiteten Rohmateriale werden 20 bis
50 Theile Zink in feinster Vertheilung zugesetzt. Die Mischung wird in einem geeigneten
Apparat unter Luftabschlufs auf gute Rothglut erhitzt, wobei Bedacht genommen werden mufs, dafs die Masse nicht zum
Schmelzen .kommt. Sind leicht schmelzbare Beimengungen vorhanden, so mufs man zur
Verhinderung des Zusammenschmelzens des Reactionsgemisches schwer schmelzbare Zusätze
machen, wie z. B. Erdalkalicarbonate. Das fein vertheilte Zink' hat einmal die Wirkung, die
Eisencyanide in Gegenwart von Soda in Natriumcyanid überzuführen, andererseits etwa aus dem
Natriumsulfat gebildetes Schwefelnatrium in Schwefelzink überzuführen, welches in verflüssigtem
Ammoniak unlöslich ist.
An Stelle des Zinks kann ein anderes Reductionsmittel verwendet werden, z. B. Calciumcarbid.
Man verwendet im vorstehenden Beispiel etwa 30 bis 70 Theile Calciumcarbid. Obgleich zu dem gekennzeichneten Zwecke
auch andere Metalle oder Carbide u. s. w. oder Gemische derselben verwendet werden können,
wird in der Praxis besonders Zink oder Calciumcarbid den Vorzug verdienen, weil diese
Materialien neben dem Vortheil der verhältnifsmäfsigen Billigkeit sich durch besondere Reactionsfähigkeit
auszeichnen.
Die aus dem Glühapparat kommende Masse enthält nunmehr praktisch alles Cyan an Alkali
gebunden in Gestalt von Alkalicyanid und wird unter Luftabschlufs erkalten gelassen. Letzteres
ist nothwendig wegen der stark pyrophorischen Eigenschaften des geglühten Reactionsproductes.
Ebenso mufs darauf Bedacht genommen werden, dafs die-Masse, ehe sie in den Extractionsapparat
kommt, keine Feuchtigkeit aufnimmt, da hierdurch eine Rückbildung von Ferroc)raniden
und Alkalisulfiden stattfinden würde. Nach dem Erkalten wird die pulverförmige Masse in geeigneten Extractionsapparaten mit
flüssigem Ammoniak ausgelaugt. Die Auslaugung geschieht zweckmäfsig in der bekannten
Weise systematisch und continuirlich. Hierbei gehen die Alkalicyanide in Lösung,
während die Verunreinigungen in dem Auslaugerückstand verbleiben. Die erhaltene Lösung
enthält je nach der Schnelligkeit der Circulation des zur Extraction verwendeten flüssigen Ammoniaks
20 bis 50 pCt. Cyanalkali, in dem vorliegenden Falle ausschliefslich Cyannatrium.
Mit Hülfe der zum Verflüssigen des Ammoniaks benutzten Pumpe wird das Lösungsmittel,
flüssiges Ammoniak, durch Vergasung entfernt, wobei das gelöste Cyanalkali in Form eines
feinen Pulvers oder als fester Kuchen zurückbleibt. Das vergaste Ammoniak wird durch
die Pumpe wiederum verflüssigt und zur weiteren Extraction benutzt. Dem bei der Auslaugung verbleibenden cyanfreien Rückstand
wird durch Vergasung das anhaftende flüssige Ammoniak entzogen, worauf derselbe aus den
Extractionsapparaten entfernt wird. Der Rückstand enthält neben einem Theil des Ueberschüsses
an zugesetzter Soda Zink bezw. Zinkverbindungen und die Verunreinigungen des ursprünglichen Rohmateriales und kann zur
Wiedergewinnung der überschüssigen Soda und des Zinks einer geeigneten Behandlung unterworfen
werden.
Es mufs besonders darauf Bedacht genommen werden, dafs das verwendete flüssige Ammoniak
bei der Extraction frei von Feuchtig-
keit ist, weil die Feuchtigkeit während des Extractionsprocesses eventuell die Rückbildung
von Natriumsulfid herbeiführen würde. Falls das flüssige Ammoniak nicht vollkommen
trocken sein sollte, oder falls durch irgend einen Umstand in dem Reactionsgemische sich
Spuren von Natriumsulfid gebildet haben sollten, kann man der Extractionsmasse Bleichlorid
oder ein anderes in flüssigem Ammoniak unlösliches Metallchlorid zusetzen, wodurch
die Bildung von Schwefelnatrium vermieden bezw. vorhandenes Schwefelnatrium zersetzt wird.
Liegt ein Rohmaterial mit niedrigem Cyangehalt vor, so hat es sich als zweckmäfsig gezeigt,
dasselbe vorher einer concentrirenden Operation zu unterwerfen. Als zweites Beispiel ist deshalb
Gasreinigungmasse gewählt. Es ist dies diejenige Masse, welche in Gasanstalten beim
Reinigen des Leuchtgases von Schwefel unter Anwendung von Eisenoxydhydrat u. dergl. gewonnen
wird. Gemäfs ihrer Gewinnungsweise enthält die ■ Gasreinigungsmasse das Cyan vorwiegend
in Form von Berliner Blau (Eisenferrocyanid). Als Verunreinigung enthält die Gasreinigungsmasse bis zur Hälfte ihres Gewichts
freien Schwefel. Eine directe Behandlung der Gasreinigungsmasse mit einem der oben angeführten Reactionsmittel würde zur
Bindung des vorhandenen freien Schwefels derartige grofse Mengen des . Reactionsmittels
erfordern, dafs der finanzielle Erfolg der Cyangewinnung aus dieser Masse in Frage gestellt
würde.
Die Zusammensetzung der Gasreinigungsmasse ist sehr verschieden, schwankt aber im Allgemeinen
zwischen den nachstehend angegebenen Grenzzahlen
Cyan 2 bis 6 pCt.,
Schwefel 40 „45 „
Eisenoxyd 45 „50 „ .
Die Gasreinigungsmasse wird mit einer schwachen Lösung von Aetznatron behandelt,
welche genügend ist, um das vorhandene in Wasser unlösliche Eisenferrocyanid in lösliches
Ferrocyannatrium überzuführen. Hierbei geht das gesammte Cyan hauptsächlich in Gestalt
von Ferrocyannatrium in geringer Menge als Rhodannatrium in Lösung. Als Verunreinigungen
enthält die Lösung, wenn auch in geringem Mafse, Schwefelnatrium, Polysulfide und
andere Schwefelverbindungen. Die von dem Rückstand getrennte Lösung wird zur Trockne
gedampft und in dem erhaltenen Trockenrückstand der Gehalt an Ferrocyannatrium, Rhodannatrium,
Schwefelnatrium und freiem Schwefel bestimmt. Je nach dem Mengenverhältnifs der verschiedenen
Componenten werden die Reactionsmittel nach Beispiel I bezw. III zugesetzt und die Mischung in der oben angegebenen Weise
weiter behandelt. Besonders bei diesem zweiten Beispiel ist der technische Effect, der mit dem
vorliegenden Verfahren im Vergleich zu den bisher benutzten Methoden erzielt wird, zu
erkennen.- Bei der bisherigen Verarbeitungsweise der Gasreinigungsmasse wurde die Masse
zunächst mit Aetznatronlösung ausgelaugt. Das in der Lösung vorhandene Ferrocyannatrium
wurde durch !Crystallisation gewonnen. In der Mutterlauge verblieb ein wesentlicher Procentsatz
des Cyans als Ferrocyannatrium und Rhodannatrium. Das krystallisirte reine Ferrocyannatrium
wurde getrocknet und mit Soda und Kohle oder metallischem Natrium geschmolzen und das Cyannatrium in Form einer
geschmolzenen Masse erhalten. Das oben erwähnte geschmolzene Cyannatrium wurde abgeschöpft,
und auf dem Boden des Schmelztiegels verblieb ein schwammiger Rückstand aus Eisen und Kohle, welchem ein erheblicher
Procentsatz des geschmolzenen Cyannatriums anhaftete. Wenn auch aus der Mutterlauge
und dem Schmelzrückstand das darin enthaltene Cyan zum geringen Theil wiedergewonnen
werden konnte, so waren die dazu erforderlichen Operationen einerseits sehr umständlich
und kostspielig, und andererseits verursachten sie grofse Verluste an Cyan. Das alte Verfahren
beruhte demnach darauf, dafs unter Verlust eines grofsen Theiles des Cyans zunächst
ein reines Zwischenproduct, das Ferrocyannatrium, gewonnen werden mufste, dessen
Verarbeitung, abgesehen von den Kosten des theueren Reductionsmittels, des Natriums,
wiederum zu grofsen Verlusten bei der hohen Schmelztemperatur und durch das Verbleiben
des Cyannatriums in dem Schmelzrückstande Anlafs gab. Wollte man Natrium, wie dies
früher vorwiegend geschah, durch die billigere Soda und Kohle beim Schmelzen ersetzen, so
mufste die Schmelztemperatur erheblich gesteigert werden. Hierdurch steigen die Cyanverluste
infolge der Zersetzung des Cyans bei hoher Temperatur, während der Verbrauch an Schmelztiegeln, der bereits bei der Anwendung
von Natrium sehr bedeutend ist, ebenfalls steigt. Die durch die Schmelzoperationen und die
Krystallisationen des Zwischenproductes nothwendige discontinuirliche Arbeit nach dem
alten Verfahren beansprucht ganz erhebliche Handarbeit.
Im Gegensatz hierzu wird bei dem neuen Verfahren die verlustbringende Reindarstellung
eines Zwischenproductes vermieden. Die durch Auslaugen mit Aetznatron erhaltene cyanhaltige
Lösung wird vollkommen zur Trockne eingedampft und dann mit dem Reactionsmittel gemischt und, da ein Schmelzen vermieden
werden mufs, in einem continuirlich arbeitenden Glühapparat zur. Reaction gebracht. Auch
Claims (3)
1. Verfahren zur Gewinnung von Alkalicyaniden aus Rohmaterialien, welche Metallcyanide
oder Doppelcyanide, Cyanate, Sulfocyanate für sich allein oder unter einander gemischt oder mit Alkalicyaniden
gemischt enthalten, dadurch gekennzeichnet, dafs die Rohmaterialien der Wirkung von
Mitteln ausgesetzt werden, welche das Cyan sowohl der in verflüssigtem Ammoniak unlöslichen
als auch der löslichen Cyanverbindungen in in verflüssigtem Ammoniak lösliche Alkalicyanide überführen und die
hierbei vom Cyan abgespaltenen Elemente und Verbindungen, sowie die in verflüssigtem
Ammoniak löslichen Verunreinigungen in in verflüssigtem Ammoniak unlösliche Stoffe überführen, worauf aus dem so vorbereiteten
Rohmateriale die Alkalicyanide durch Extrahiren mit verflüssigtem Ammoniak in ' reinem Zustande gewonnen
werden.
2. Die Ausführungsform des unter 1. geschützten Verfahrens, dadurch gekennzeichnet,
dafs die Behandlung des Rohmateriales mit den betreffenden Mitteln unter Erhitzen,
vortheilhaftest auf Rothglut, unter Vermeidung des Schmelzens unter Luftabschlufs
oder in einem die Alkalicyanide nicht zersetzenden Gase erfolgt, worauf nach dem Erkalten das gebildete Alkalicyanid
mit Hülfe von flüssigem Ammoniak aus der so vorbereiteten Masse ausgezogen wird.
3. Die Ausführungsform des unter 1. und 2. geschützten Verfahrens, dadurch gekennzeichnet,
dafs die Rohmaterialien der Einwirkung i. von Zink oder Eisen, oder 2.
deren mit Kohle oder Carbiden gemischten Oxyden oder Carbonaten, oder 3. von Carbiden der oben genannten Metalle oder
der Erdalkalimetalle, wenn nöthig unter Zusatz von Alkalicarbonaten, erhitzt werden,
worauf die so vorbereiteten Rohmaterialien zum Zwecke der Gewinnung der Alkalicyanide
mit flüssigem Ammoniak behandelt werden.
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