DE2419822A1

DE2419822A1 - Verfahren zum calcinieren von strontiumcarbonat

Info

Publication number: DE2419822A1
Application number: DE2419822A
Authority: DE
Inventors: Richard Lee Coatney; Merton Lawrence Van Dreser; Lloyd Marvin Housh
Original assignee: Kaiser Aluminum and Chemical Corp
Current assignee: Kaiser Aluminum and Chemical Corp
Priority date: 1973-07-17
Filing date: 1974-04-24
Publication date: 1975-02-06
Also published as: JPS5028494A; US3875298A; CA1003188A; GB1406057A

Description

i-i>:-:.i--iT.w»ite Gase 5809

Dr. L. Bnoif'->er

ι·· lh. Β<·remit ^⁴ I

υ ^;> .^iinehri. 3 0

ι - :i liin-Sir. oil, Ti-!. 17 "1 55

üJIi ALUiill.üi; ^ C^i-IIULL ΟϋϋΌχίΑΐϊϋΙί, 300 Laliieoide Drive, ana, Cnl.94öO4 (Y.Ut.Λ.)

Verfahren zum Calcinieren von Strontiumcarbonat

Die vorliegende Erfindung betrifft die thermische Zersetzung von Strontiumcarbonat insbesondere in einem Drehrohrofen.

Es ist bekannt, Strontiumcarbonat dadurch zu reinigen, daß man es bei erhöhten Temperaturen zersetzt, um Strontiumoxyd zu bilden, man das Oxyd in heissem Wasser löscht, um eine Lösung von Strontiumhydroxyd zu bilden, man die unlöslichen Verunreinigungen abtrennt und Strontiumcarbonat durch Carbonisieren wieder ausfällt, wie es im Detail in der USA-Patentschrift 3 7^3 69I beschrieben ist.

Wie festgestellt wurde, neigt die Charge dann, wenn die Calcinierung in einem Drehrohrofen durchgeführt wird, dazu, bei einer Temperatur zwischen etwa 1100 und 1150⁰C zu schmelzen, also bei einer Temperatur, die überschritten werden muß, um das Strontiumcarbonat innerhalb einer

409886/0858

wirtschaftlich tragbaren Zeit zu zersetzen. Man kann annehmen, daß das Schmelzen dann eintritt, wenn der Kohlendioxyd-Partialdruck über dem sich zersetzenden Carbonat und dem entstehenden Oxyd zu hoch ist. Bei 99,9 % reinem SrCCU beträgt der kritische Partialdruck des CO₂ wenig mehr als 1 Atmosphäre, doch bei einem Material von geringerer Reinheit (z.B. 85 ^igem SrCO^,) beträgt er augenscheinlich weniger, nämlich et^T«ia 0,4 Atmosphären.

Es ist bereits vorgeschlagen worden, Strontiumcarbonat in einem geschlossenen Ofen in Gegenwart von Ruß zu zersetzen, wie es in den USA-Patentschriften 1 782 830 und

2 382 909 beschrieben ist. Es ist ferner vorgeschlagen worden, Strontiumcarbonat in Gegenwart von Kohlenstoff in einer Wasserstoffatmosphäre zu zersetzen, wie es in der USA-Patentschrift 1 947 952 beschrieben ist, und auch in einem geschlossenen Gefäß unter Vakuum, wie es in der USA-Patentschrift 1 729 428 offenbart ist. Nach den Angaben in dieser letztgenannten Patentschrift wirkt der verwendete Kohlenstoff ausdrücklich als Katalysator, und er wird während der Calcinierung nicht verbraucht. In ähnlicher Weise ist bereits vorgeschlagen worden, Bariumcarbonat in einem Drehrohrofen unter Zusatz sowohl von Kohlenstoff als auch von gebranntem Kalk zu zersetzen, wie es in der USA-Patentschrift 2 OI6 529 beschrieben ist, und ferner Bariumcarbonat und Kohlenstoff in Form von Pellets, die mit einem Alkalicarbonat hergestellt sind, in einem Fließbett zu calcinieren, wie es in der USA-Patentschrift

3 059 999 offenbart wird.

Jedes dieser zum Stand der Technik gehörigen Verfahren ist jedoch mit Nachteilen verbunden. So verlaufen bei-

409886/0858

spielsweise diskontinuierlich betriebene Prozesse verhältnismäßig langsam, und die Aufrechterhaltung einer speziellen Atmosphäre oder eines Vakuums erfordert eine aufwendige apparative Ausrüstung. Ferner ist Wasserstoff bekanntlich explosiv, und von seiner Verwendung wird daher bei technischen Verfahren nach Möglichkeit abgesehen. Ebenso ist auch der Betrieb eines Fließbett-Reaktors in der Regel weit kostspieliger als der eines Drehrohrofens, und der Zusatz von anderen. Bestandteilen, wie Kalkstein oder Alkalicarbonat, erhöht die Kosten des Verfahrens und setzt dessen Ausbeute herab.

Die vorliegende Erfindung ist demzufolge auf ein Verfahren zum Calcinieren von Strontiumcarbonat in einem Drehrohrofen ohne Eintritt eines Schmelzens gerichtet, wobei ein Zusatz von Kohlenstoff zur Charge erfolgt.

Die vorliegende Erfindung beruht auf der Entdeckung, daß man das Problem des Schmelzens des Strontiumcarbonats während des Calcinierens in einem Drehrohrofen überwinden kann, wenn man den Prozeß in der Weise durchführt, daß man

(1) von einem Strontiumcarbonat ausgeht, dessen Gesamtmenge im wesentlichen durch ein 200-Maschensieb hindurchgeht und von dem wenigstens 85 % ein J525-Maschensieb passieren, man

(2) das Strontiumcarbonat mit wenigstens 8 Gew.-^, bezogen auf.das.Strontiumcarbonatgewicht, eines Kohlenstoffe mischt, der im wesentlichen in seiner Gesamtheit ein 65-Masehensieb passiert, von dem 75 % durch ein 100-Maschensieb hindurchgehen und wenigstens 25 % auf einem 200-Maschensieb zurückgehalten werden, man

409886/0858

das Gemisch in einen Drehrohrofen einspeist und (4) das Gemisch bei einer Temperatur von wenigstens 115O⁰C unter Bedingungen caleiniert, die nicht weniger als 2 % brennbare Stoffe im Abgas des Ofens erzeugen.

Beim Calcinieren von Strontiumcarbonat, wie es bislang erfolgte, ist beobachtet worden, daß bei dem Material in zwei bestimmten Temperaturbereichen eine Flüssigkeits-Bildung und als Folge hiervon ein Festkleben an der Ofenauskleidung erfolgt.

Die erste Bildung einer Flüssigkeit tritt bei etwa bis 900⁰C ein, und es ist anzunehmen, daß sie auf dem Schmelzen von nicht entferntem Natriumsulfat, das in dem Strontiumcarbonat noch vorhanden ist, beruht. Die Flüssigkeits-Bildung ist in diesem Temperaturbereich verhältnismäßig unbedeutend, kann aber immerhin ausreichen, um das Festkleben der Beschickung an der Ofenwand und so den Aufbau einer Beschichtung bzw. eines Überzuges zu verursachen. Man kann annehmen, daß das feine Vermählen der Strontiumcarbonat-Ofenbeschickung die Überzugsbildung bei dieser niedrigeren Temperatur dadurch unterbindet, daß es frühzeitig eine Agglomeration der Beschickung im Ofen Zustandekommen läßt.

Der zweite Temperaturbereich des Schmelzens liegt zwischen 1100 und 1150^oC, wobei die genaue Temperatur von der Reinheit des verwendeten Strontiumcarbonats abhängt. Das in dieser Stufe eintretende Schmelzen ist weit extensiver und kann sogar ein totales Schmelzen sein, wenn der COg-Druck hoch genug ist. Im einschlägigen Schrifttum ist angegeben, daß ein derartiges Schmelzen bei hoch-

409886/0858

reinen Materialien eintritt, wenn der COp-Partialdruck über dem System mehr als etwa 1,1 Atmosphären beträgt. Dieses in zweiter Stufe eintretende Schmelzen kann zu einem massiven Aufbau von Ringen in dem Drehrohrofen führen. Man kann annehmen, daß durch die Anwesenheit des Kohlenstoffes in der Charge bei dieser höheren Temperatur ein derartiges Schmelzen und die Ringbildung verhindert wird.

Der Kohlenstoff in der Charge spielt offenbar zumindest zwei bestimmte Rollen bei der Verhinderung des Schmelzens bei der hohen Temperatur. Zunächst einmal tritt er mit dem bei der Zersetzung des Strontiumcarbonats freigesetzten Kohlendioxyd in Reaktion, bildet Kohlenmonoxyd und hält den Partialdruck des Kohlendioxyds unter dem kritischen Wert, wodurch das Schmelzen verhindert wird. Darüber hinaus hinterläßt der Kohlenstoff, nachdem er aus den Aggregaten ausgebrannt ist, Kanäle, durch welche das bei der Zersetzung des Strontiumcarbonats freigesetzte Gas aus den Agglomeraten austreten kann, und hierdurch wird abermals der Partialdruck des Kohlendioxyds am Ort der Zersetzungsreaktion herabgesetzt.

Außerdem kann man annehmen, daß die reduzierende Atmosphäre die Verflüchtigung des Na₂SO^, das bei diesen Temperaturen geschmolzen ist und daher dazu beiträgt, die Permeabilität der sich zersetzenden Charge zu verschlechtern, beschleunigt. Enthält die Charge keinen Kohlenstoff, so bildet sich, wie man annehmen kann, bei der Calciniertemperatur auf der Oberfläche der Aggregate ein glasartiger Überzug, der alles weiter freigesetzte Kohlendioxyd in den Aggregaten einschließend wegfängt, wodurch der Partialdruck des Kohlendioxyds innerhalb der Aggre-

409886/0858

gate erhöht und ein vollständiges Schmelzen des Materials herbeigeführt wird.

Das nach der erfindungsgemäßen Arbeitsweise zu calcinierende Strontiumcarbonat kann aus jeder beliebigen Quelle stammen. Die Erfindung hat sich als besonders nützlich bei ihrer Anwendung auf ein Strontiumcarbonat erwiesen, das durch Umsalzung von angereichertem Cölestin (Strontiumsulfat) mit Natriumcarbonat unter Bildung von Natriumsulfat und Strontiumcarbonat gewonnen wurde, d.h. nach einem Verfahren, welches dem Fachmann an sich geläufig ist.

Das Strontiumcarbonat soll im wesentlichen ein 200-Maschensieb passieren, und wenigstens 85 %, vorzugsweise wenigstens 95 %, müssen durch ein 325-Maschensieb hindurchgehen. Wie gefunden wurde, hat die Einstellung der Teilchengröße des Strontiumcarbonats in der Weise, daß wenigstens 85 % und vorzugsweise wenigstens 95 % einer Feinheit von minus 325 Maschen entsprechen, zur Folge, daß die Kugeln oder Aggregate, die kurz nach dem Einspeisen der Beschickung in den Drehrohrofen gebildet werden, in ihrer Festigkeit gestärkt und gehärtet werden. Durch das Sintern der feinen SrCO^-Partikel zu harten, groben Agglomeraten wird die Überzugsbildung auf der Ofenwand in der ersten Stufe der Flüssigkeits-Bildung verhindert und die Oxydationsgeschwindigkeit des Kohlenstoffes unter etwa 1000⁰C herabgesetzt. Falls das Strontiumcarbonat nicht den erforderlichen feinen Teilchengrößenbereich aufweist, kann es in irgendeiner der bekannten Mahlvorrichtungen, wie einer Kugelmühle, einer "Vibro-Energy"-Mühle und dergleichen, gemahlen werden. Zu dem erforderlichen feinen Teilchengrößenbereich kann man jedoch auch gelangen, wenn

409886/0858

-if..

man das SrCO^, durch Umsalzen herstellt, oder in einer früheren Prozeßstufe durch Mahlen des Roherzes, z.B. des Cölestins.

Durch die feine Teilchengrößen-Klassierung und die folgerechte Agglomeration der Charge in dem Ofen wird der Kohlenstoff in die Aggregate eingeschlossen und so eine frühzeitige Oxydation des Kohlenstoffs dann, wenn die Charge mittlere Temperaturen, d.h. solche von 500 bis 1000⁰C, erreicht, verhindert. Auf diese Weise bleibt der Kohlenstoff an seinem Platz und wird während des Preisetzens des COp aus dem SrCO^- durch Reduktion des COp zu CO oxydiert,und hierdurch wird der Partialdruck des Kohlendioxyds herabgesetzt.

Zusätzlich zum SrCO, enthält das Strontiumcarbonat normale Verunreinigungen, wie nicht umgesetztes Strontiumsulfat, Bariumsulfat, Bariumcarbonat, Calciumcarbonat, Silikate und mitgerissenes Natriumcarbonat und Natriumsulfat. Die Natrium-Verunreinigung sollte weniger als 2 % NapO betragen.

Wird das Strontiumcarbonat mittels der oben angeführten Umsalzungsreaktion gewonnen, so liegt es im allgemeinen in Form einer eingedickten Anschlämmung oder eines Filterkuchens mit z.B. 70 bis 90 Gew.-^ Feststoffgehalt vor. Muß es gemahlen werden, um die für eine Verwendung bei der vorliegenden Erfindung als notwendig spezifizierte Teilchengröße zu erreichen, so wird das Vermählen vorzugsweise durchgeführt, ehe der Zusatz des Kohlenstoffs erfolgt. Es kann sich als notwendig erweisen, das durch Umsalzung gewonnene Strontiumcarbonat z.B. auf eine Anschlämmung mit einem Feststoffgehalt von 70 % zu verdünnen, um es mahlen zu

409886/0858

können. Auf jeden Fall wird stets ein Strontiumcarbonat der erforderlichen Teilchengröße mit dem Kohlenstoff vermischt, vorzugsweise als eine wäßrige Anschlämmung. Ein gründliches Vermischen des SrCO, mit dem Kohlenstoff ist, wie festgestellt wurde, wesentlich, um ein Schmelzen des SrCO^ zu verhindern. Ein solches Vermischen kann bequem mit einem Kreiselmischer in einem Tank erfolgen. Welcher Mischmethode man sich auch immer bedienen mag, die entstandene Anschlämmung wird in der Regel filtriert, z.B. bis auf einen Wassergehalt von 15 bis l8 %, bezogen auf das Gesamtgewicht von Wasser und Feststoffen, ehe man sie in den Drehrohrofen einspeist. Wie gefunden wurde, ist ein im stärker trockencen Bereich, z.B. einem_A I5 % Wasser aufweisenden Bereich, liegender Filterkuchen bei einem Material, von dem 90 % durch ein 325-Maschensieb gehen, besser zur Bildung von Knollen bzw. Aggregaten im Ofen befähigt. Selbstverständlich hängt die genaue Wassermenge, die erforderlich ist, um einen Kuchen des gewünschten Trockengrades zu erhalten, von der Teilchengrößen-Feinheit der Beschickung ab in dem Sinne, daß feinere Materialien mehr Wasser für eine gegebene Festigkeit des Kuchens benötigen.

Der bei der praktischen Durchführung der vorliegenden Erfindung verwendete Kohlenstoff kann zwar ein beliebiges Material sein, doch wird hierfür vorzugsweise Petrolkoks, ein bekanntes, im Handel erhältliches Material, verwendet, am besten calcinierter Petrolkoks. Der Kohlenstoff soll eine solche Teilchengröße aufweisen, daß er im wesentlichen in seiner Gesamtheit durch ein 65-Maschensieb hindurchgeht, daß wenigstens 75 % ein 100-Maschensieb passieren und wenigstens 25 % auf

409886/0858

einem 200-Maschensieb zurückgehalten werden. Der Kohlenstoff besteht vorzugsweise aus der unter Bezeichnung "gebremster" (delayed) Koks bekannten Type, doch kann auch die Type, die als "fließgerechter" (fluid) Koks bekannt geworden ist, verwendet werden. Auf jeden Fall soll der Koks vorzugsweise calciniert sein, so daß er weniger als j5,0 % flüchtige Bestandteile enthält. Ein niedriger Gehalt an flüchtigen Bestandteilen ist kennzeichnend für einen Koks, der stark calciniert worden und daher verhältnismäßig inert gegenüber Sauerstoff ist. Vorzugsweise enthält er auch weniger als 2 ^ Schwefel und weniger als 2,5 % Asche. Eine typische Analyse eines geeigneten calcinierten Petrolkokses weist folgende Werte auf: 0,02 % Wasser, 0,17 % flüchtige Bestandteile, 0;26 % Asche, 0,02 % Fe, 0,04 % V und weniger als 1,7 % Schwefel, während der Rest aus Kohlenstoff besteht." Ein Koks mit niedrigem Schwefelgehalt ist erwünscht, da ein Koks mit hohem Schwefelgehalt, wie gefunden wurde, leichter mit Op und weniger leicht mit CO₂ reagiert, wohingegen die erfindungsgemäße Arbeitsweise einen Kohlenstoff benötigt, welcher einer Umsetzung mit irgendwelchem Sauerstoff im Ofen widersteht, aber mit COp reagiert, um dieses zu CO zu reduzieren und so den COp-Partialdruck herabzusetzen.

Es ist von wesentlicher Bedeutung, daß der Kohlenstoff den spezifizierten Teilchengroßenbereich aufweist. Ein gröberes Material ist nicht so gut brauchbar, offensichtlich deshalb, weil es sich nicht in genügend enger Nachbarschaft zu dem sich zersetzenden SrCO., befindet, um so einen hinreichend niedrigen COp-Partialdruck aufrecht zu erhalten; und auch ein feineres Material ist nicht gut brauchbar, augenscheinlich deshalb, weil es sich dank sei-

409886/0858

ner großen spezifischen Oberfläche zu schnell bei mittleren Temperaturen oxydiert.

Der Ausdruck "Prozentsatz brennbarer Stoffe" in seiner Anwendung auf die aus dem Drehrohrofen austretenden Gase nimmt Bezug auf eine mit einem Meßgerät durchgeführte Standardmethode, bei der sämtliche brennbaren Materialien im Abgas verbrannt werden und die erzeugte Wärme bestimmt wird. Die End-Ablesung am Gerät ist in Volumenprozent Wasserstoff (oder - gewünschtenfalls eines anderen Standardgases) im Gas geeicht, welches die gleiche Wassermenge wie Wasserstoff entwickeln würde, falls dieser als einziges brennbares Gas vorhanden wäre. Offensichtlich können auch andere brennbare Gase, z.B. Kohlenmonoxyd, im Abgas vorhanden sein, und die End-Ablesung am Gerät hängt vom Brennwert aller vorhandenen Gase ab. Jedoch bezieht sich für die Zwecke dieser Erfindungsbeschreibung der Ausdruck "Prozentsatz brennbarer Stoffe" auf eine Ablesung, bei der Wasserstoff als Standardgas verwendet wird.

Ist der Prozentsatz der brennbaren Stoffe im Abgas zu klein, so verbrennt der Kohlenstoff in der Beschickung zu früh im Ofen (d.h. bei einer zu niedrigen Temperatur), und es tritt das Schmelzen der Charge bei der Zersetzungstemperatur ein. Ist der Prozentsatz der brennbaren Stoffe, die im Abgas vorhanden sind, zu hoch, und zwar aufgrund einer reduzierten Sekundärluft, so liegt die heisse Zone nahe am Entladungsende bzw. am unteren Ende des Ofens, und es wird nicht der gesamte Kohlenstoff im Ofen ver braucht. In diesem Fall enthält das aus dem Ofen entla dene feste Material freien Kohlenstoff, der beim Kontakt

409886/0858

mit der Luft verbrennt und auch das Ofenprodukt verunreinigen kann. Enthalten die Abgase die korrekten Mengen an brennbaren Stoffen, dann kann eine begrenzte Flamme über der Charge beobachtet werden, da das aus dem Bett austretende Kohlenmonoxid beim Kontakt mit der Luft, insbesondere Sekundärluft, im Ofen nahe am Entladungsende verbrennt. Es ist wünschenswert, daß dieses "CO-Feuer" in einer Entfernung von etwa 6,1 bis 10,7 m (20 - 35 feet) vom Entladungsende eines Ofens von 51*82 m (170 feet) Länge brennt. Im letzten Abschnitt des Ofens unter dem CO-Feuer liegt infolge der Anwesenheit von Sekundärluft eine oxydierende Atmosphäre vor; diese oxydierende Atmosphäre neigt dazu, alle vorhandenen Sulfide zu Sulfaten zu oxydieren, die bei der nachfolgenden Verarbeitung unlöslich sind.

Es versteht sich von selbst, daß der Prozentgehalt der brennbaren Stoffe im Ofenabgas eingeregelt wird durch die Art und Weise, in welcher der Ofenbrenner betrieben wird, genauer gesagt durch die Stärke des Zuges in der Ofengicht und die Menge der Primär- und Sekundärluft sowie durch die relativen Mengen derselben, die dem Ofen im "Verhältnis zur Brennstoffmenge zugeführt werden. In ähnlicher Weise kann der Ort des "CO-Feuers" innerhalb des Ofens durch Änderung der Menge der Sekundärluft eingestellt werden. Wenn auch die Menge der brennbaren Stoffe in den Abgasen bei dem Betrieb des Ofens ohne Schmelzen der Charge je nach den Feuerungsbedingungen schwankt, so.ist doch gefunden worden, daß sich der Prozentsatz der brennbaren Stoffe unter guten Betriebsbedingungen auf 2 bis 5 % beläuft. Natürlich wird man zur Ermittlung der wirtschaftlichsten Betriebsbedingungen Vorversuche durchführen, um den Ofen mit der Mindestmenge an brennbaren Stoffen in den

A09886/08 58

Abgasen zu betreiben, die noch ein Brennen der Charge ohne Schmelzen zuläßt.

Wenn auch die Zersetzung des Strontiumcarbonats bei etwa 1150°C eintritt, so ist es doch zur Erzielung praktisch befriedigender Zersetzungsgeschwindigkeiten vorteilhaft, wenn der Ofen bei einer Temperatur von wenigstens I3OO C betrieben wird. Übermäßig hohe Temperaturen, z.B. solche von oberhalb l400°C, sollten jedoch vermieden werden, da sie die Neigung der Charge zum Schmelzen verstärken, insbesondere zu einem Schmelzen aufgrund von Verunreinigungen, und da diese übermäßig hohen Temperaturen auch die Verluste an Strontiumwerten aufgrund einer Reaktion mit den Verunreinigungen und mit der Ofenauskleidung erhöhen. Wie festgestellt wurde, ist eine lange Verweilzeit im Ofen nicht von wesentlicher Bedeutung. Beispielsweise wurden in einem Versuchsofen bis zu 95 % des SrCO^ innerhalb von wenigen Minuten, im typischen Fall von weniger als 15 Minuten, zersetzt, nachdem das Material auf 1200⁰C oder eine noch höhere Temperatur erhitzt worden war. Demzufolge wird der Drehrohrofen bei einer verhältnismäßig hohen Drehgeschwindigkeit (z.B. von 1 bis 1,5 Umdrehungen pro Minute im Falle eines Ofens mit einem Innendurchmesser von 7,5 Fuß, d.h. 2,29 m) betrieben, um die Verweilzeit des Kohlenstoffs in dem Ofen bei den Temperaturen, bei denen er zu frühzeitig oxydiert werden könnte (d.h. bei Temperaturen von etwa 500 bis etwa HOO⁰C) so niedrig wie möglieh zu halten.

Beispiel

Es wurde Strontiumcarbonat durch Umsalzung von angereichertem Cölestinerz (SrSOh) mit Natriumcarbonat hergestellt.

409886/08 5 8'

Das so erzeugte Strontiumcarbonat wies die folgende typische analytische. Zusammensetzung auf: 6j5 % SrO, 28 % CO₂, 1,4 % BaO, 2,2 % CaO, 1,5 % SiO₃, 0,5 % A:

0,2 $ Fe₂O₃, 1,2 $ Na₂O und 2,2 % SO₃. Das Umsalzungsprodukt ging im wesentlichen in seiner Gesamtheit durch ein 28-Maschensieb und etwa 60 % desselben passierten ein 200-Maschensieb.

Das Material wurde in dem Sweco Modell Nr. M80 einer "Vibrο-Energy"-Mühle zermahlen, und zwar nachdem es auf eine Anschlämmung mit einem Feststoffgehalt von 7I Gew.-% verdünnt worden war. Auf je 45,4 kg (100 pounds) des gemahlenen trockenen Materials, das in der Anschlämmung enthalten war, wurden 4,54 kg (10 pounds) calcinierter, "gebremster" Petrolkoks zu der genannten Anschlämmung gegeben. Die Analyse des Petrolkokses ergab folgende typische Werte: 1,9 % flüchtige Bestandteile (bestimmt nach der ASTM-Vorschrift 0-271-71), 0,7 % Asche und 2,0 % Schwefel, Rest Kohlenstoff. Der gesamte Petrolkoks passierte ein 65-Maschensieb, und 50 % desselben gingen durch ein 200-Maschensieb hindurch.

Das Gemisch wurde filtriert, bis der Kuchen I5 % Wasser enthielt, und er wurde dann in einen Drehrohrofen eingespeist, dessen Innendurchmesser 2,29 m (7*5 foot) und dessen Länge 51*82 m (I70 feet) betrugen und der mit einer Drehgeschwindigkeit von 1,2 Umdrehungen pro Minute rotierte. Die Beschickung bildete, wie beobachtet werden konnte, Kugeln oder Aggregate innerhalb von 6,1 bis 12,2 m (20 40 feet) vom Einfüllende des Ofens. Die Spitzentemperatur im Ofen wurde auf etwa 1350⁰C gehalten und die Verbrennung so eingeregelt, daß die Ofenabgase wenigstens 3 % brennbare Bestandteile enthielten, wie mit Hilfe eines

409886/0858

Bailey-Abgasanalysators, der mit Wasserstoff geeicht war, bestimmt wurde. Die Charge lief durch den Drehrohrofen ohne Bildung von Ringen und ohne Schmelzen in der heissen Zone, d.h. von Erscheinungen, die im Ofen sehrfwohl beobachtet werden konnten, wenn das gleiche Material ohne Kohlenstoffzusatz bei der gleichen Temperatur gebrannt wurde.

Das vorangehend beschriebene Beispiel kann einem anderen Test vergleichend gegenübergestellt werden, bei dem das gleiche Beschickungsmaterial einschließlich des Kokszusatzes in genau der gleichen Weise verarbeitet wurde mit der einzigen Abänderung, daßdas Strontiumcarbonat vor der Zugabe des Kokses nicht einem Mahlprozeß unterworfen wurde und daher die Teilchengrößenverteilung des nicht gemahlenen Beschickungsmaterials derart war, daß 65 % eine Maschensiebfeinheit von plus 325 Maschen aufwiesen. Diese Beschickung bildete im Ofen Knollen bzw.·Klumpen, doch waren diese weich und ließen eine beträchtliche Staubentwicklung zu. Dieses feine Staubmaterial wurde bei etwa 90O⁰C klebrig und bildete einen Überzug auf der Ofenwand etwa 18,3 bis 30,5 m (60 - 100 feet) vom Brennerende des Ofens entfernt.

Das Beispiel kann auch einem Vergleichsversuch gegenübergestellt werden, bei dem dasselbe Material in der genau der gleichen Weise verarbeitet wurde mit der Abänderung, daß der Brenner und der Zug so eingestellt wurden, daß die Analyse der Abgase einen Gehalt an brennbaren Stoffen von nur 0,5 # ergab. Unter diesen Bedingungen schmolz die Charge bei etwa 1150⁰C und bildete einen Ring im Ofen in

409886/0858

einer Entfernung von etwa l8,j5 m (60 feet) vom Brennerende .

Die in der Beschreibung und in den Ansprüchen angegebenen Prozentzahlen bedeuten Gewichtsprozente und die Teile Gewichtsteile, sofern nichts anderes vermerkt ist. Die Maschensiebgrößen beziehen sich auf TyIer-Staridard-Maschensiebe, wie sie im "Chemical Engineers¹ Handbook" von John. H. Perry, Chefredakteur, 3.Auflage, 1950, herausgegeben von der McGraw Hill Book Company, auf Seite 96j5 angeführt sind, wonach z.B. ein 100-Maschensieb eine lichte Masehenweite von 147 Mikron und ein j525-Maschensieb eine solche von 44 Mikron aufweisen. Die Analysen der mineralischen Komponenten sind in der üblichen Weise durchgeführt und als einfache Oxyde, z.B. SrO und SiO₂, ausgedrückt worden, auch wenn die Komponenten in Wirklichkeit in Form.verschiedener Verbindungen, z.B. als Strontiumsilikat, vorliegen können.

409886/0858

Claims

Patentansprüche

Verfahren zum Calcinieren von Strontiumcarbonat in einem Drehrohrofen zwecks Bildung von Strontiumoxyd, dadurch gekennzeichnet, daß man

(1) von einem Strontiumcarbonat ausgeht, von dem im wesentlichen die Gesamtmenge durch ein 200-Maschensieb hindurchgeht und von dem wenigstens 85 % ein 325-Maschensieb passieren, man

(2) ein Strontiumcarbonat dieses Feinheitsgrades mit wenigstens 8 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht des Strontiumcarbonats, eines Kohlenstoffs mischt, von dem im wesentlichen die Gesamtmenge durch ein 65-Maschensieb hindurchgeht, von dem ferner wenigstens 75 % ein 100-Maschensieb passieren und wenigstens 25 % auf einem 200-Maschensieb zurückgehalten werden, man

(3) das Gemisch in einen Drehrohrofen einspeist und

(4) das Gemisch bei einer Temperatur von wenigstens 1150^oC unter Bedingungen calciniert, unter denen nicht weniger als 2 % brennbare Stoffe im Ofenabgas erzeugt werden.
2. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Strontiumcarbonat und der Kohlenstoff als eine wäßrige Anschlämmung miteinander vermischt werden.
3· Verfahren gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschlämmung filtriert wird, bis der Feststoffgehalt des Kuchens wenigstens 80 Gew.-^ beträgt, ehe er in den Drehrohrofen eingespeist wird.

409886/0858
4. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens 95 % des Strontiumcarbonats ein 325-Maschensieb passieren.
5. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kohlenstoff aus "gebremstem" (delayed) Petrolkoks besteht.
6. Verfahren gemäß Anspruch 5* dadurch gekennzeichnet, daß der Koks weniger als 3 ^ flüchtige Bestandteile, bezogen auf das Koksgewicht, enthält.
7· Verfahren gemäß Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Koks, bezogen auf das Koksgewicht, weniger als 2 ^ Schwefel und weniger als 2,5 % Asche enthält.
8. Verfahren gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Strontiumcarbonat und der Koks als eine wäßrige Anschlämmung miteinander vermischt werden.
9. Verfahren gemäß Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschlämmung filtriert wird, bis der Kuchen einen Feststoffgehalt von wenigstens 8o Gew.-% aufweist, ehe er in den Drehrohrofen eingespeist wird.
10. Verfahren gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet,

daß der Kohlenstoff aus "gebremstem" Petrolkoks besteht.
11. Verfahren gemäß Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Koks weniger als 3 % flüchtige Bestandteile, bezogen auf das Koksgewicht, enthält.
12. Verfahren gemäß Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Koks, bezogen auf das Koksgewioht, weniger als 2 % Schwefel und weniger als 2,5 % Asche enthält.

409886/0858
13· Verfahren gemäß Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Strontiumcarbonat und der Koks als wäßrige
Anschlämmung miteinander vermischt werden.
14. Verfahren gemäß Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschlämmung filtriert wird, bis der Filterkuchen einen Feststoffgehalt von wenigstens 8o Gew.-% aufweist, ehe er in den Drehrohrofen eingespeist wird.

15- Verfahren gemäß Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Koks weniger als 3 % flüchtige Bestandteile, bezogen auf das Koksgewicht, enthält.

l6. Verfahren gemäß Anspruch 15* dadurch gekennzeichnet, daß der Koks, bezogen auf das Koksgewicht, weniger
als 2 % Schwefel und weniger als 2,5 % Asche enthält.

409886/0858