DE2158329A1 - Verfahren zur Herstellung von Natriumsulfat - Google Patents
Verfahren zur Herstellung von NatriumsulfatInfo
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Description
"Verfahren zur Herstellung von Natriumsulfat"
Priorität: 26. November I97O, Italien, Nr. J2208-A/70
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Natriumsulfat
aus Eisen(II)-sulfat. Insbesondere betrifft die
vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Herstellung von Natriuinsulfab
verbesserter Reinheit aus den im wesentlichen aus Eisen" (Il)-sulfat-heptahydrat bestehenden Nebenprodukten, die bei der
Herstellung von Titandioxid aus Ilmenit über das Sulfat anfallen.
IJa das so gewonnene Eisen(II)-sulfat-heptahydrat jedoch
nur begrenzb verwendbar ist, hauptsächlich wegen seines hohen
Gehalbs an Verunreinigungen, und seine direkte Ableitung in Gewässer starke Verschmutzungen verursacht, muß es in Produkbe
umgov/andelfc werden, die diesen Nachbeil nicht aufweisen. Vorzugsweise
sollen diese Produkte gewerblich verwendbar sein.
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Eisen(II )~sulfat-heptahydrat kann durch Behandlung mit Natriumhydroxid
in Natriumsulfat umgewandelt werden. Als Nebenprodukt entsteht Eisenhydroxid. Das so erhaltene Hafcriumsulfat
wird z.B. in der Papierindustrie, zur Herstellung von Hilfsstoffen
für die Textilindustrie sowie bei der Herstellung von synthetischen
Textilfasern und Wasehmitteln verwendet. Das aus dem Eisen(Il)-oulfat-heptahydrat des Titandioxid-Verfahrens aus
Ilmenit gewonnene Natriumsulfat läßt sich jedoch nicht direkt z.B. bei der Glasherstellung oder bei der Herstellung von pharmazeutischen
Präparaten einsetzen, da hier ein hoher Reinheitsgrad erforderlich ist. Für derartige Zwecke müßte dieses Natriumsulfat
zahlreichen Reinigungsprozessen unterworfen v/erden, die jedoch aufgrund der damit verbundenen Schwierigkeiten unwirtschaftlich
sind.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Verfügung zu
-heptahydrat
stellen, bei dem das Eis en (II )-sulfay direkt in hochreines Natriumsulfat
umgewandelt werden kann, das z.B. bei der Glasherstellung und insbesondere bei der Herstellung von pharmazeutischen
Präparaten Verwendung findet.
Weiterhin ist es Aufgabe der Erfindung, Natriumsulfat mit den
-heptahydrat vorstehend beschriebenen Eigenschaften aus Eisen(II)-sulfal/
herzustellen, das als Nebenprodukt bei der Gewinnung von Titandioxid aus Ilmenit über das Sulfat anfällt.
Gegenstand der Erfindung ist somit ein Verfahren zur Herstellung von Natriumsulfat aus Eisen(II)-sulfatt das dadurch gekennzeichnet
ist, daß man Eisen(II)-sulfat und eine wäßrige
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Lösung, die Natriumhydroxid in einer solchen Menge enthält, daß nach beendeter Umsetzung ITa SO in einer Konzentration von 22
bis 28 Gewichtsprozent vorliegt, zusammen mit Kohlendioxid in einer Menge, die geringer ist als die zur Bildung von Eisen(II)-carbonat
stöchiometrisch erforderliche Menge, in ein mit einem
Rührwerk versehenes Reaktionsgefäß einspeist, das ausgefällte
(hydroxid
Eisen'von der wäßrigen Lösung abtrennt, der verbleibenden Lösung
Natriumhydroxid zur Ausfällung von Natriumsulfat zuführt
und das ausgefällte Natriumsulfat gewinnt.
Das erfindungsgemäße Verfahren besteht im wesentlichen darin,
-heptahydrat
daß das Eisen(II)-sulfat/und die v/äßrige Natriumhydroxidlösung
in einer solchen Menge verwendet v/erden, daß nach beendeter Reaktion Na SO^ in einer Konzentration von 22 bis 28 Gewichtsprozent,
vorzugsweise von 24- bis 26 Gewichtsprozent vorliegt. Vorzugsweise wird das Verfahren bei Temperaturen von 60 bis
1000C durchgeführt.
Das Kohlendioxid wird in einer solchen Menge eingesetzt, daß das Molverhältnis von Kohlendioxid zum Eisen(II)-sulfat-heptahydrat
0,2 : 1 bis 0,7 : 1, vorzugsweise 0,4 : 1 bis 0,6 : 1 beträgt.
Zur kontinuierlichen Durchführung des Verfahrens werden da.c3
-heptahydrat
EisonfII)-sulfal/und das Natriumhydroxid zusammen mit dem Kohlendioxid
im vorstehend {angegebenen Temperaturbereich derart
in uas ReaktionsgeiViR eingespeist, daß pich «in pH-'..'crt von
8 bis 12, vorzugsweise von 9 bis 11 einstellt.
? 0 9 8 7 7 / JO 8 7 2
-hydroxid
Auf diese Art und V/eise lassen sich Eisen sowie andere Verunreinigungen
in Form eines leicht filtrierbaren Niederschlags vollkommen abtrennen. Die Filtration wird dadurch besonders
erleichtert, vor allem kann mit hoher Filtriergeschwindigkeit
gearbeitet werden. Die Filtrierbarkeit des Niederschlags kann noch verbessert werden, wenn man das Molverhältnis von Kohlendioxid
zum Eisen(II)-sulfat-heptahydrat auf 0,7 : 1 erhöht. Über diesen Maximalwert hinaus lassen sich keine weiteren Verbesserungen
erzielen.
Man darf jedoch nicht annehmen, daß sich die Filtrierbarkeit
des Niederschlags durch Änderung der chemischen Beschaffenheit des Niederschlags selbst verbessern läßt. Es wurde nämlich
überraschenderweise gefunden, daß das Molverhältnis von Eisen-(Il)-carbonat
zu Eisenhydroxid im Niederschlag nicht über etwa 0,25 : 1 steigt, wenn man das Molverhältnis von GOp zum
Eisen(Il)-sulfat~heptahydrat anhebt.
Bei der kontinuierlichen Durchführung des Verfahrens wird der
'hydroxids -
nach dem Ausfällen des Eisen verbleibenden Lösung Natriumhydroxid hinzugefügt, damit ein Teil des Natriumsulfats ausfällt,
das dann abgetrennt.wird, während die restliche Lösung in das
-heptahydrat
Eisen(II)-sulfat/enthaltende Beaktionsgefäß zurückkehrt. Natriumhydroxid
wird dabei in Form einer Lösung vorzugsweise in einer solchen Menge und Konzentration verwendet, daß das Gewicht
sverhältnis von Natriumhydroxid zu Natriumsulfat in der flüssigen Phase zwischen 0,16 : 1 un.1 17,3 : 1 liegt.
? 0 9 B 2 7 / Π Β 7 2
Dor Natriumsulfatniederschlag kann nach bekannten Methoden,
z.B. durch Abschleudern, abgetrennt werden. Die Mutterlauge wird kontinuierlich, nach erforderlicher Zugabe von Natriumhydroxid,
in das Keaktionsgefäß zurückgeführt.
Besonders günstige Ergebnisse werden erzielt, wenn man in das
-heptahydrat
Eisen(II)-sulfat/enthaltende Reaktionsgefäß die Nebenprodukte einspeist, die bei der Herstellung von Titandioxid aus Ilmenit über das Sulfat anfallen. Bei Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens gewinnt man aus diesen Nebenprodukten auf einfache | und wirtschaftliche V/eise hochreines Natriumsulfat in einer Ausbeute von 90 bis 99 Prozent sowie ein Produkt, das im wesenblichen aus Eisenhydroxid und. Eisen(II)-carbonat besteht, das keine UmweltVerschmutzung hervorruft.
Eisen(II)-sulfat/enthaltende Reaktionsgefäß die Nebenprodukte einspeist, die bei der Herstellung von Titandioxid aus Ilmenit über das Sulfat anfallen. Bei Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens gewinnt man aus diesen Nebenprodukten auf einfache | und wirtschaftliche V/eise hochreines Natriumsulfat in einer Ausbeute von 90 bis 99 Prozent sowie ein Produkt, das im wesenblichen aus Eisenhydroxid und. Eisen(II)-carbonat besteht, das keine UmweltVerschmutzung hervorruft.
Die Beispiele erläutern die Erfindung.
Ein niLb einem Rührwerk versehener Dreihalskolben wird mit einer
12,10 Gewichtsprozent NaOH und 10,68 Gewichtsprozent NSO
enthaltenden Lösung sowie mit dem aus der Aufarbeitung von II-meni.t;
gewonnenen Eisen(II)-sulfat-heptahydrat in solchen Mengen
beschickt, daß nach Beendigung der Umsetzung des Eisen(II)-
-heptrciydraLs
sulfat;/ mi L NaOH Na S0; in einer Konzentration von 23 Gewichtsprozent
vorliegt. Das ELsen(II)-sulfat-heptahydrat hat einen
Gehall an Eisenionon von 18 Prozent und on Sulfationen von 32
Ir-ozont;. Es stellt sich ein pll-V/ert von 9 ein. Die Umsetzung
v/.;.rd bei einer Temperatur von 100 0 durchgeführt. Das Eisen(ll)-r.ulfal.-h£!pbah;/:lrab
wird mit einer Geschwindigkeit von
' 2 0 9 8 2 7/0872
BAD ORIGINAL
O,5 kg/Stunden eingespeist. Anschließend wird das Reaktionsgemisch
30 Minuten stehen gelassen, um ein Absetzen der Fällung
zu ermöglichen. Das Gemisch wird dann in einem aus Stahlgewebe bestehenden, mit Gummidichtung versehenen Filter filtriert.
Mit einer mechanischen Pumpe wird ein Restdruck von 20 Torr gehalten. Bildet sich auf dem Filter eine 19 mm dicke Schicht,
so bedeutet dies eine spezifische Filtrationsleistung von IYJ kg/m /Stunde.
Das J'iltrat wird dann in einem Reaktionsgefäß bei einer Temperatur
von 80 C mit 50prozentiger Natriumhydroxidlösung versetzt,
um die Reaktionslösung des Eisen(II)-sulfat-heptahydrats
zu regenerieren. Das ausgefällte Natriumsulfat wird abzentrifugiert,
mit einer natriumsulfathaltigen Lösung gewaschen
und getrocknet. Es weist folgende Zusammensetzung auf:
Fe = 4 ppm
Ca <C 0,5 ppm
Mn <T 2 ppm
Cr <T 0,5 ppm
Al <C 0,5 ppm
Mg = 1,5 ppm
Ti <C 1 ppm
Die Ausbeute beträgt c)2 Prozent der Theorie.
Beispiel 1 wird wiederholt, jedoch wird zusätzlich zu der NaOH und Na-SO. enthaltenden Reaktionslösung Kohlendioxid zusammen
mit dem Eisen(II)-sulfat-heptahydrat in einer solchen
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Menge in das Keaktionsgefäß'eingespeist, daß sich ein Molverhältnis von Kohlendioxid zu Eisen(II)-sulfat-heptahydrat von
0,2 : 1 ergibt. Die spezifische Filtrationsleistung beträgt
129 kg/m"/Stunde. Das Molverhältnis von Eisen(II)-carbonat zu
Eisenhydroxid im erhaltenen Niederschlag beträgt 0,13 : 1· Das Filtrat wird anschließend, wie in Beispiel 1 behandelt.
Das so erhaltene Natriumsulfat weist folgende Zusammensetzung auf:
Fe = 5»0 ppm g
Ca <C 0,5 ppm
Mn <^ 0,5 ppm
Cr <^ 0,5 ppm
Al <^ 0,5 ppm
Mg = 0,8 ppm
Ti < 1 ppm
Die Ausbeute beträgt mehr als 99 Prozent der Theorie.
Beispiel 2 wird wiederholt, jedoch wird das Kohlendioxid in einer solchen Menge eingesetzt, daß sich ein Molverhältnis von
Kohlendioxid zu Eisen(II)-sulfat-heptahydrat von 0,4- : 1 ergibt.
Die spezifische FiltiTat ions leistung beträgt 160 kg/m /
Stunde. Das Molverhältnis von Eisen(II)-carbonat zu Eisenhydroxid im Niederschlag beträgt 0,22 : 1. Das als Endprodukt
erhaltene Natx'iumsulfat weist folgende Zusammensetzung auf:
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Pe = 2 ppm
Ca < 0,5 ppm
Mn < 0,5 ppm
Cr <^ 0,5 ppm
Al <C 0,5 ppm
Wg < 0,5 ppm
Ti < Λ ppm
Die Ausbeute beträgt mehr als 99 Prozent der Theorie.
Beispiel 2 wird wiederholt, jedoch wird das Kohlendioxid in einer solchen Menge eingesetzt, daß sich ein Molverhältnis von
Kohlendioxid zu Eisen(II)-sulfat-heptahydrat von 0,6 : 1 er-
, 2 ' gibt. Die spezifische Filtrationsleistung beträgt 177 kg/m /
Stunde. Das Molverhältnis von Eisen(II)-carbonat zu Eisenhydroxid im Niederschlag beträgt 0,24 : 1. Das als Endprodukt
erhaltene Natriumsulfat weist folgende Zusammensetzung auf:
Fe | < | 2 | ppm |
Ca | < | 0,5 | ppm |
Mn | < | 0,5 | ppm |
Cr | < | 0,5 | ppm |
Al | 0,5 | ppm | |
Mg | < | 0,7 | ppm |
Ti | 1 | ppm | |
Die Ausbeute betragt 98,5 Prozent der Theorie.
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Beispiel 2 wird wiederholt, jedoch wird das Kohlendioxid in einer solchen Menge eingesetzt, daß sich ein Molverhältnis
von Kohlendioxid zu Eisen(II)-sulfat-heptahydrat von 1:1
2 ergibt. Die spezifische Filtrationsleistung beträgt·196 kg/m /
Stunde. Das Molverhältnis von Eisen(II)-carbonat zu Eisenhydroxid
im Niederschlag beträgt 0,25 : 1· Bas als Endprodukt
erhaltene natriumsulfat weist folgende Zusammensetzung auf:
Fe = 4· ppm
Ca < 0,5 ppm
Mn < 0,5 ppm
Cr < 0,5 ppm
Al <" 0,5 ppm
Mg = 1 ppm
Ti < 1 ppm
Die Ausbeute beträgt etwa 9855 Prozent der Theorie.
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Claims (6)
1. Verfahren zur Herstellung von Natriumsulfat aus Eisen(II)-sulfat,
dadurch gekennzeichnet , daß man Eisen(II)-sulfat und eine wäßrige Lösung, die Natriumhydroxid
in einer solchen Menge enthält, daß nach beendeter Umsetzung Na2SO2, in einer Konzentration von 22 bis 28 Gewichtsprozent
vorliegt, zusammen mit Kohlendioxid in einer Menge, die geringer ist als die zur Bildung von Eisen(II)-carbonat
stöchiometrisch erforderliche Menge, in ein mit
einem Rührwerk versehenes Reaktionsgef äii einspeist, das
hydroxid
ausgefällte Eisen von der wäßrigen Lösung abtrennt, der verbleibenden Lösung Natriumhydroxid zur Ausfällung von Natriumsulfat zuführt und das ausgefällte Natriumsulfat gewinnt.
ausgefällte Eisen von der wäßrigen Lösung abtrennt, der verbleibenden Lösung Natriumhydroxid zur Ausfällung von Natriumsulfat zuführt und das ausgefällte Natriumsulfat gewinnt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man das Eisen(II)-sulfat und die Natriumhydroxidlösung bei Temperaturen
von 60 bis 100 C zusammen mit dem Kohlendioxid in einer solchen Menge einspeist, daß das Molverhältnis von
Kohlendioxid zu Eisen(II)-sulfat 0,2:1 bis 0,7 : 1 beträgt.
3.. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man das Eisen(II)-sulfat und die Natriumhydroxidlösung in solchen
Mengen einsetzt, daß nach beendeter Umsetzung Na2SO^ in
einer Konzentration von 24 bis 26 Gewichtsprozent vorliegt,
und man das Kohlendioxid in einer solchen Menge einsetzt, daß das Molverhältnis von Kohlendioxid zu Eisen(II)-sulfat
0,4- : 1 bis 0,6 : 1 beträgt. ' 209827/0 872
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man
zur kontinuierlichen Durchführung des Verfahrens das Eisen-(II)-sulfat
und die wäßrige Natriumhydroxidlösung derart in das Reaktionsgefäß einspeist, daß sich ein pH-Wert von 8
bis 12, vorzugsweise von 9 bis 11 einstellt, wobei das Molverhältnis von Kohlendioxid zu Eisen(II)-sulfat im Bereich '
von 0,2 : 1 bis 0,7 : 1> vorzugsweise von 0,4 : 1 bis 0,6 : 1,
und die Temperaturen im Bereich von 6o bis 1000C liegen.
5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4-, dadurch gekennzeichnet, f
chydroxids daß man der nach dem Ausfällen des Eiseü verbleibenden
wäßrigen Lösung Natriumhydroxid in einer solchen Menge und Konzentration zuführt, daß das Gewichtsverhältnis von Natriumhydroxid
zu Natriumsulfat in der flüssigen Phase zwischen 0,16 : 1 und 17,5 : 1 liegt.
6. Verfahren nach Anspruch 1 bis 5i dadurch gekennzeichnet,
daß man als Eisen(II)-sulfat die bei der Gewinnung von Titandioxid
aus Ilmenit über das Sulfat anfallenden Nebenprodukte verwendet, die im wesentlichen aus dem Eisen(II)-sulfat-heptahydrat
bestehen.
209827/0872
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