DE274346C

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KAISERLICHESIMPERIAL

PATENTAMT.PATENT OFFICE.

PATENTSCHRIFTPATENT LETTERING

KLASSE 12«. GRUPPECLASS 12 «. GROUP

Patentiert im Deutschen Reiche vom 13. Juli 1913 ab.Patented in the German Empire on July 13, 1913.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Einrichtung, mittels deren Salpetersäure unmittelbar aus Torfmooren gewonnen werden kann. Die so gewonnene Salpetersäure dient insbesondere zur Herstellung von Nitraten, die als Dünger verwendet werden können. Zur Zeit werden die Nitrate, aus dem Moorboden in der AVeise gewonnen, daß der feuchte Torf auf eine Tiefe von etwa 2 m ausgestachen wird, und darauf in Behälter befördert wird, in denen er ausgelaugt wird. Darauf \vird der Torf gepreßt, um ihm den Überschuß an Wasser zu entziehen, und schließlich wird er wieder nach Benetzung mit Salpeterfermenten (Erreger zur Salpetererzeugüng) in das Moor gebracht. Die aus dem Torf gewonnene Flüssigkeit ist sehr unrein. Sie muß zahlreichen Arbeitsvorgängen unterworfen werden, ehe sie das in der Landwirtschaft verwendbare Natriumnitrat abgibt.The invention relates to a method and a device by means of their nitric acid can be obtained directly from peat bogs. The nitric acid obtained in this way is used in particular for the production of nitrates, which can be used as fertilizer. At the moment the nitrates are being removed from the peatland obtained in the manner that the moist peat was cut to a depth of about 2 m and is then transported into containers in which it is leached. Thereon The peat is pressed to remove the excess water from it, and finally it becomes again after wetting with saltpeter ferments (pathogen for the production of saltpeter) brought into the moor. The liquid obtained from the peat is very impure. She must numerous operations are subjected to before they do that in agriculture releases usable sodium nitrate.

Dieses bekannte \^erfahren erfordert also eine große Anzahl von kostspieligen Arbeitsvorgängen, so daß das erhaltene Natriumnitrat doch noch nicht billiger ist, als der aus Chile oder Norwegen kommende natürliche Salpeter.This well-known experience therefore requires a large number of costly operations, so that the sodium nitrate obtained is not yet cheaper than the natural one from Chile or Norway Saltpetre.

Der Erfindung gemäß wird die Salpetersäure unmittelbar aus den natürlichen Salpetergruben, beispielsweise dem Torfmoor, durch Elektrolyse gewonnen.According to the invention, the nitric acid is obtained directly from the natural nitric mines, for example the peat bog, obtained by electrolysis.

Zu diesem Zwecke setzt man unmittelbar in den salpeterhaltigen Boden poröse Behälter, die eine dünne Lösung von Salpetersäure und eine Füllung von Koks enthalten, welch letztere bei der Elektrolyse als Anode dient.For this purpose, porous containers are placed directly in the nitric soil, which contain a thin solution of nitric acid and a filling of coke, which the latter serves as an anode in electrolysis.

Die Salpetersäure, die durch die Elektrolyse der Nitrate, des Bodens erhalten wird, sammelt sich in diesen Behältern, während die Alkalien oder alkalischen Erden, die man durch die Elektrolyse erhält, zu den Kathoden wandern. Diese bestehen aus Platten aus Gußeisen oder Blech, die in die Salpetergrube versenkt sind.The nitric acid, obtained by the electrolysis of the nitrates of the soil, collects in these containers, while the alkalis or alkaline earths that one through the Electrolysis receives, migrate to the cathodes. These consist of plates made of cast iron or Sheet metal sunk into the saltpeter mine.

Die Zeichnung veranschaulicht ein Ausführungsbeispiel einer zur Ausführung des Verfahrens geeigneten Einrichtung. Fig. 1 ist ein Schnitt durch ein elektrolytisches Element, das in einer für die Durchführung des Verfahrens dienenden Anlage Verwendung findet, und Fig. 2 eine schematische Darstellung der Anlage.The drawing illustrates an embodiment of one for carrying out the method suitable facility. Fig. 1 is a section through an electrolytic element, which is used in a system used to carry out the procedure, and FIG. 2 shows a schematic representation of the plant.

Jedes Element besteht aus einem porösen Behälter α aus grobem Ton, beispielsweise aus Ziegellehm, der durch.einen vor dem Brennen erfolgten Zusatz von staubförmigem Brennstoff porös gemacht ist. Diese Behälter besitzen vorzugsweise zylindrische Form. Ihre Wandung ist möglichst dünn. Sie besitzen beispielsweise eine Höhe von 2 bis 3 m und einen lichten Durchmesser von 40 cm. Sie werden in Löcher gesetzt, die in den Torf gegraben und am Boden festgestampft sind, damit die Behälter nicht in den Torf versinken. Die Behälter sind mit gewaschenem Koks b gefüllt, der in ziemlich kleine Stücke zerbrochen ist. In die Mitte des Kokses b wird eine Anode c gesetzt, die aus einer dicken Stange von Graphit besteht. Außerdem ragen in die Koksschicht zwei Rohre e und d aus Glas. Das Rohr d ragt bis ungefähr auf den Boden des Behälters a, während das Rohr e kurzEach element consists of a porous container α made of coarse clay, for example brick clay, which is made porous by adding powdered fuel before burning. These containers are preferably cylindrical in shape. Your wall is as thin as possible. For example, they have a height of 2 to 3 m and a clear diameter of 40 cm. They are placed in holes dug in the peat and pounded to the ground to keep the containers from sinking into the peat. The containers are filled with washed coke b , which has been broken into rather small pieces. In the middle of the coke b , an anode c is placed, which consists of a thick rod of graphite. In addition, two tubes e and d made of glass protrude into the layer of coke. The tube d protrudes approximately to the bottom of the container a, while the tube e is short

unter die Oberfläche mündet. Mittels des Rohres d zieht man das salpetersäurehaltige Wasser ab, während man durch das Rohr c eine entsprechende Menge Wasser zusetzt. Jeder Behälter wird von einem Ringraum / umgeben, der mit Kalziumkarbonat oder Kalkmilch gefüllt ist. Am Umfang des Raumes befinden sich geteerte Pfähle g aus Holz,-welche den Torf zurückhalten und das KaIkbett einschließen.flows under the surface. The water containing nitric acid is drawn off by means of pipe d , while a corresponding amount of water is added through pipe c. Each container is surrounded by an annulus / filled with calcium carbonate or milk of lime. At the perimeter of the room are tarred piles g of wood, peat -which retain and enclose the KaIkbett.

Die Kathoden h bestehen aus rohem Gußeisen. Sie besitzen oben eine Vertiefung i, in die eine Blei-Antimonlegierung gegossen wird, in die die Stromleitung / eingelötet ist. Das ganze wird sorgfältig geteert, damit die Feuchtigkeit keine Wirkung ausüben kann. Die Kathoden // werden in einem Abstand von etwa 10 cm voneinander angeordnet und an eine gemeinschaftliche Stromzuführung k angeschlossen (Fig. 2).The cathodes h are made of raw cast iron. They have a recess i at the top into which a lead-antimony alloy is poured into which the power line / is soldered. The whole thing is carefully tarred so that the moisture cannot have any effect. The cathodes // are arranged at a distance of about 10 cm from one another and connected to a common power supply k (Fig. 2).

Die Wirkungsweise der Anlage ist wie folgt:The system works as follows:

Der Boden des Torfmoores kann einem Elektrolyten gleichgestellt werden, dessen Widerstand pro Kubikmeter im Mittel ungefähr 3 Ohm beträgt. Man läßt einen elektrischen Strom durchtreten, dessen elektromotorische Kraft etwa 10 Volt beträgt, und der etwa von einem Stromerzeuger m über die Anoden c und die Kathoden h geführt wird.The soil of the peat bog can be equated with an electrolyte, the resistance of which per cubic meter averages about 3 ohms. An electric current is allowed to pass through, the electromotive force of which is about 10 volts, and which is conducted by a current generator m via the anodes c and the cathodes h .

Unter der Wirkung des Stromes erhält man an der Anode Salpetersäure und an der Kathode Kalk. Die Reaktion geht wie folgt von statten:Under the action of the current, nitric acid is obtained at the anode and nitric acid at the cathode Lime. The reaction is as follows:

Ca (NO₃), + H₂O r= 2 HNO₃ + CaO.Ca (NO ₃ ), + H ₂ O r = 2 HNO ₃ + CaO.

Die Salpetersäure bleibt in Lösung in dem Behälter a, während sich an der Kathode Kalk bildet. Die Salpetersäurelösung wird mittels Pumpen η durch die Rohre d abgezogen, und darauf wird durch die kürzeren Rohre e Wasser eingefüllt. Die durch die Rohre d abgezogene Lösung von Salpetersäure wird durch die Pumpen η in einen Sammelbehäl-1er ο geleitet. In dem letzteren versetzt man die freie Säure mit Kalzium-, Kalium- oder Natriumkarbonat, wodurch sie in Kalzium-, Natrium- oder Kaliumnitrat übergeführt wird.The nitric acid remains in solution in the container a, while lime forms on the cathode. The nitric acid solution is drawn off through the tubes d by means of pumps η , and water is then poured in through the shorter tubes e. The solution of nitric acid drawn off through the pipes d is passed through the pumps η into a collecting container ο. In the latter, calcium, potassium or sodium carbonate is added to the free acid, which converts it into calcium, sodium or potassium nitrate.

Die Lösung wird in Kesseln verdampft, welche durch Verbrennen des getrockneten Torfes geheizt werden. Man erhält durch Kristallisation Kalziumnitrat.The solution is evaporated in kettles, which by burning the dried Peat can be heated. Calcium nitrate is obtained by crystallization.

Der Boden der Salpetergruppe kann beliebiger Art sein. Indessen sind die natürlichen Torfmoore der schnellen und kräftigen Ent-Avicklung von Salpetersäure am günstigsten. Der Torf enthält tatsächlich 2 Prozent von seinem Gewicht an Stickstoff, welcher durch die gleichzeitige Wirkung der Salpeterfermente des in dem porösen Torf eingeschlossenen Luftsauerstoffes, des Wassers und der durch den elektrischen Strom entwickelten Hitze in salpetersaure Salze umgewandelt wird.The bottom of the saltpetre group can be of any type. However, they are natural Peat bogs are most favorable to the rapid and powerful development of nitric acid. The peat actually contains 2 percent of its weight in nitrogen, which through the simultaneous action of the nitric ferments trapped in the porous peat Oxygen in the air, water and the heat generated by the electric current are converted into nitric acid salts will.

Außerdem empfiehlt es sich, dem Torf Kalziumkarbonat in Form von gemahlenem Kalkstein beizumengen. Das Kalzium hat die Wirkung, die Salpetersäure bei ihrer Entstehung zu binden und Kalziumnitrat zu bilden. It is also advisable to give the peat calcium carbonate in the form of ground Add limestone. Calcium has the same effect as nitric acid in its formation to bind and form calcium nitrate.

Ein saurer Boden ist für das Verfahren und für die Entwicklung der Salpeterfermente ungeeignet. Außerdem empfiehlt es sich, in dem Boden die Entstehung von Fermenten zu vermeiden, welche die Wirkung der salpetersauren Fermente aufheben können. Dies läßt sich dadurch machen, daß man die salpetersauren Fermente von Zeit zu Zeit erneuert, indem man besondere Fermente ausstreut, welche besonders hergestellt werden. Der Moorboden wird durch den Überschuß an Kalk oder Kalziumkarbonat alkalisch gehalten, welcher sich in dem den porösen Behälter umgebenden Ringraum / befindet. Unter der Einwirkung des Stromes bewegen sich die Kalziumionen von der Anode zur Kathode. Sie halten hierbei den Boden alkalisch. Der Vorrat an Kalziumkarbonat wird in dem Maße ersetzt, wie er sich erschöpft.An acidic soil is unsuitable for the process and for the development of the nitric ferments. It is also advisable to avoid the formation of ferments in the soil, which can neutralize the effect of the nitric acid ferments. This can be make by renewing the nitric acid ferments from time to time by one sprinkles special ferments, which are specially produced. The bog soil is kept alkaline by the excess of lime or calcium carbonate, which is in the annular space surrounding the porous container / is located. Under the influence of the current, the calcium ions move from the anode to the cathode. You keep doing this alkaline the soil. The supply of calcium carbonate is replaced to the extent that he exhausts himself.

Bei einer Temperatur von 25° C. hat der Erreger zur Salpetererzeugung seine größte Wirkung. Er unterstützt hierbei die Verbindung des Stickstoffes und des Torfes mit dem Sauerstoff des Wassers, und der Luft mit dem Kalk.At a temperature of 25 ° C, the pathogen for producing saltpetre has its greatest Effect. He supports the connection of the nitrogen and the peat with the Oxygen of the water, and of the air with the lime.

2 N + 5 O +
2 H NO, 2 N + 5 O +
2 H NO,

,O = 2(HNO_S),
+ CaOCO,, O = 2 (HNO _S ),
+ CaOCO,

— Ca (NO₃), + H₂OCO₂.- Ca (NO ₃ ), + H ₂ OCO ₂ .

Ein Moorboden, der einen Gehalt von 2 Prozent Stickstoff besitzt, liefert jährlich 800 bis 900 t Nitrat bei einer mittleren Tiefe von 2 m. Wenn man den Moorboden mit Jauche begießen kann, so läßt sich die Produktion bis auf 5 bis 6000 t steigern.A bog soil, which has a content of 2 percent nitrogen, supplies annually 800 to 900 tons of nitrate at an average depth of 2 m Can pour liquid manure, the production can be increased up to 5 to 6000 tons.

Das Verfahren geht ohne Unterbrechung von statten, sobald die Temperatur 8° C. übersteigt. Denn die Bildung der Salpetersäure beginnt erst bei dieser Temperatur und erreicht ihr Maximum bei einer Temperatur von etwa 25° C.The process continues without interruption as soon as the temperature exceeds 8 ° C. Because the formation of nitric acid only begins and reaches this temperature their maximum at a temperature of about 25 ° C.

Die Joulesche Wärme, die durch den Durchtritt des Stromes durch den Moorboden entsteht, hält die Temperatur in diesem in einer Tiefe von 15 bis 20 cm unter der Oberfläche auf etwa 25° C. Die Bildung von Nitrat erfolgt also zu jeder Jahreszeit unter den günstigen Verhältnissen.The Joule heat that is created by the passage of the current through the peatland, keeps the temperature in this at a depth of 15 to 20 cm below the surface to about 25 ° C. The formation of nitrate takes place in every season under the favorable Circumstances.

Man ordnet auf einem Hektar Moorboden etwa 2500 poröse Gefäße und 3600 Gußeisenkathoden von einem Gesamtgewichte von 13 t an.About 2500 porous vessels and 3600 cast iron cathodes are arranged on one hectare of peatland from a total weight of 13 t.

Im praktischen Betriebe empfiehlt es sich, einen Strom von no oder 120 Volt zu verwenden, da dieDynamomaschinen im allgemein nen die Spannung besitzen und die Stromzuführungen entsprechend schwach gehalten werden können. Man kann außerdem einen Strom von solcher Spannung verwenden, indem man das Moor in 10 oder 20 Abteilungen unterteilt,, die derart miteinander verbunden sind, daß die an den beiden Enden einen Spannungsunterschied von 110 oder 220 Volt besitzen, in jeder Abteilung aber eine Spannung von nur 10 Volt verbrauchen.In practical operation it is recommended to use a current of no or 120 volts, since the dynamo machines generally have the voltage and the power supplies can be kept correspondingly weak. One can also use a current of such voltage by using the bog is divided into 10 or 20 compartments, which are connected to each other in such a way that that the two ends have a voltage difference of 110 or 220 volts, but only consume a voltage of 10 volts in each department.

Claims

Patent Claims:

i. Process for the direct extraction of nitric acid from peatland, characterized in that one has cathodes which are embedded directly in the ground, and anodes which separated from the ground by calcareous insulation, an electric current directs.

2. The method according to claim 1, characterized in that the peat soil through Lime or calcium carbonate is kept alkaline, which is placed between the anodes and the bog soil.

3. The method according to claim 1, characterized in that the stream developed Joule heat to maintain a constant, for the pathogen is used for the most favorable temperature for the production of saltpetre.

4. Device for carrying out the method according to claim 1, characterized in that in the bottom porous container (a) are inserted at suitable intervals, which have an anode made of graphite and coke and a dilute solution of sal-pitric acid and a water inlet pipe (c) and an acid suction tube (d) , and are closed by a calcareous bed (/) from the bog soil, in which the cathodes are directly sunk.

1 sheet of drawings.