DE2807394A1

DE2807394A1 - Verfahren zum konzentrieren und reinigen von waessrigen schwefelsaeureloesungen

Info

Publication number: DE2807394A1
Application number: DE19782807394
Authority: DE
Inventors: Franco Cappello; Mario Mortigliengo
Original assignee: Escher Wyss AG; Montedison SpA
Current assignee: Montedison SpA
Priority date: 1977-09-21
Filing date: 1978-02-21
Publication date: 1979-03-29
Also published as: FR2403972A1; GB2004853A; IT1086097B; CH638466A5; GB2004853B; NL7809475A; JPS6335562B2; RO76234A; US4169054A; NL190780C; DE2807394C2; NL190780B; JPS5461095A; FR2403972B1

Description

DR. STEPHAN G. BESZEDES PATENTANWALT

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(VIA Bayerisch· Landesbank

Qlrozentrile, München)

P 1 046

Beschreibung

zur Patentanmeldung

MONTEDISON S.p.A.

Milano, Italien

und

ESCHER WYSS Aktiengesellschaft

Zürich, Schweiz

betreffend

Verfahren zum Konzentrieren, und Reinigen γόη wäßrigen Schwefelsäurelösungen

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Konzentrieren und Reinigen von wäßrigen Sehwefelsäurelösungen

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mit einem Gehalt an Magnesium und gegebenenfalls anderen Verunreinigungen, insbesondere Aluminium, Eisen, Chrom, Vanadium und/oder
Mangan.

Wäßrige Schwefelsäurelösungen, beispielsweise mit Konzentrationen von mehr als 65 Gew.-%, können durch Eindampfen von verdünnten schwefelsäurehaltigen Lösungen jeglichen Ursprunges und jeglicher Konzentrationen erhalten werden.

Im allgemeinen sind die am häufigsten verfügbaren Lösungen diejenigen, welche von Verfahren zur Herstellung von Titandioxyd über das Sulfat oder von Beizbehandlungen von Metallen herkommen.

Solche Lösungen enthalten üblicherweise 5 bis 25 Gew.-% Schwefelsäure sowie verschiedene Verunreinigungen, wie Magnesium und gegebenenfalls Aluminium, Eisen, Calcium, Chrom, Vanadium und/oder Mangan.

Beispielsweise haben die von der Herstellung von Titandioxyd über das Sulfat herkommenden Lösungen im allgemeinen die folgende Zusammensetzung:

15 bis 23 Gew.-% H₂SO₄ ,

0,07 bis 0,4 Gew.-% Mg ,

1 bis 5 Gew.-% Pe und 0,06 bis 0,6 Gew.-%

sowie auch andere Verunreinigungen, wie Calcium, Mangan, Aluminium, Vanadium und Chrom.

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Wenn eine verdünnte wäßrige Schwefe]£äureilDaing mit einem bestimmte! Gehalt an Magnesium unter Verwendung von irgendwelchen bekannten Verfahren (beispielsweise durch Konzentrieren durch Eindampfen unter Vakuum oder mittels einer Unterwasserflamme) über 65 Gew.-% konzentriert wird, ergibt sich, daß die Fällung des Magnesiums mit der Zeit sehr langsam erfolgt. Dieselbe Erscheinung kann, obschon in kleinerem Ausmaß, beobachtet werden, wenn Aluminium, Eisen, Vanadium, Chrom und/oder Mangan zugegen sind.

Im besonderen wird, wenn Aufschlämmungen mit einer Schwefelsäurekonzentration von 65 bis 75 Gew.-%, welche 0,1 bis 0,5 Gew.-% Magnesium enthalten, filtriert werden, ein Filtrat, welches am Ende des Filtrierarbeitsganges klar erscheint, jedoch anschließend wieder trüb wird und oft sogar eine gelartige Konsistenz annimmt, erhalten. Im Filtrat fallen nämlich fortgesetzt während mehrerer Tage feste Stoffe, welche überwiegend aus Magnesiumsulfaten bestehen, aus.

Die so ausgefallenen festen Stoffe sind in Form von Kristallen mit einer Höchstgröße von nicht über 10 /u, das heißt sie sind äußerst fein und voluminös, weshalb ein etwaiges Filtrieren sich als schwierig erweisen und Kuchen mit einer sehr ausgeprägten Quellung ergeben würde«

Andererseits ist die konzentrierte Schwefelsäure praktisch unbrauchbar, wenn das in der Suspension vorliegende feste Material nicht abgetrennt wirdc

•Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, unter Behebung der Nachteile des Standes der Technik ein Verfahren

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zu schaffen, welches das Filtrieren der wäßrigen Schwefelsäureaufschlämmungen mit einem Gehalt an Magnesium und gegebenenfalls anderen Verunreinigungen, insbesondere Aluminium, Eisen, Chrom, Vanadium und/oder Mangan, und so die Herstellung von Schwefelsaurelosungen, beispielsweise mit Konzentrationen von 65 bis 70 Gew.-%, gestattet, welche Lösungen zeitlich beständig klar bleiben.

Es wurde nun überraschenderweise festgestellt, daß die obige Aufgabe gelöst werden kann, wenn passend gesteuerte Zeiten und Temperatürstufen zum Verringern der Temperatur der durch das Konzentrieren erhaltenen Aufschlämmung von der Temperatur des Konzentrierens (welche vorzugsweise größer als 100⁰C ist) auf die Filtriertemperatur sowie zweckmäßig auch beim Filtrieren der Aufschlämmung selbst und beim Herabsetzen der Temperatur des Filtrates von der«, Filtriertemperatur auf die Lagertemperatur eingehalten werden.

Gegenstand der Erfindung ist daher ein Verfahren zum Konzentrieren und Reinigen von wäßrigen Schwefelsäurelösungen mit einem Gehalt an Magnesium und gegebenenfalls anderen Verunreinigungen, insbesondere Aluminium, Eisen, Chrom, Vanadium und/oder Mangan, durch Eindampfen und Filtrieren der dabei erhalten Aufschlämmungen, welches dadurch gekennzeichnet ist, daß vor dem Filtrieren der Aufschlämmung

m. 5 m,

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a) die durch, das Konzentrieren erhaltene Aufschlämmung auf eine Temperatur von 10 "bis 25°C abgekühlt wird und

b) diese Aufschlämmung während einer Zeit

dauer von mindestens 12 Stunden auf einer Tem]
ten wird.

einer Temperatur von 10 bis 25°C gehal-

Das erfindungsgemäße Verfahren bringt vor allem den großen technischen Fortschritt mit sich, daß es zeitlich beständig klare Scnwefelsäurelösungen, beispielsweise mit Konzentrationen voü 65 bis 70 Gew.-%, erreichen läßt. Außer dem Vorteil der Erzielung eines zeitlich beständig klaren Filtrates gestattet das erfindungsgemäße Verfahren als weiteren Vorteil die Durchführung des Filtrates mit einer ziemlich hohen Geschwindigkeit in irgendeiner bekannten Art von Vorrichtungen; so werden in der Praxis Filtriergeschwindig-

keiten von mindestens 3OO l/Stunde · m Filterfläche erzielt.

Vorzugsweise wird das Abkühlen der Aufschlämmung auf 10 bis 25°C während einer Zeitdauer von mindestens 3 Stur durchgeführt.

Es ist auch bevorzugt, das Halten der Temperatur der 3chlämmung auf 10 bis 25°C währer mindestens 20 Stunden durchzuführen.

Aufschlämmung auf 10 bis 25°C während einer Zeitdauer von

Vorzugsweise wird als Temperatur, auf welche die Auf= schlämmung abgekühlt wird, und als Temperatür, auf welcher sie gehalten wird, 15 bis 20⁰C gewählt„

Das Abkühlen der obigen Stufe a) kann durch Übergehen von der Temperatur des Konzentrieren auf die Temperatur

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- S-

von 10 bis 25 C in einer einzigen Stufe durchgeführt werden¹, wobei besonders bei dieser Alternative vorzugsweise dafür Sorge getragen wird, daß die Dauer des Abkühlens mindestens 3 Stunden beträgt, oder es kann in mehreren Stufen durchgeführt werden.

So wird nach einer vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens das Abkühlen der Aufschlämmung von deren Anfangstemperatur auf 10 bis 25°C in der Weise durchgeführt, daß sie zunächst in höchstens 1 Stunde auf 40 bis 50°C abgekühlt wird, diese Temperatur während mindestens 3 Stunden gehalten wird und dann die Aufschlämmung in höchstens 1 Stunde auf 10 bis 25°C abgekühlt wird.

Das Filtrieren der Aufschlämmung kann entweder bei 10 bis 25°C oder vorzugsweise bei höheren Temperaturen durchgeführt werden. Nach dieser letzteren Alternative wird zweckmäßigerweise die Aufschlämmung vor dem Filtrieren erhitzt und nach dem Filtrieren das Filtrat in höchstens 1 Stunde auf 10 bis 25°C abgekühlt. Anders ausgedrückt wird also in diesem letzteren Fall nach der Stufe b) die Aufschlämmung erhitzt, das Filtrieren bei der so erreichten Temperatur durchgeführt und das Filtrat in einer Zeit von höchstens 1 Stunde auf 10 bis 25°C abgekühlt. Vorzugsweise wird als Temperatur, auf welche die Aufschlämmung vor dem Filtrieren erhitzt wird, 40 bis 50⁰G gewählt. Zweckmäßig werden das nach der Stufe b) durchgeführte Erhitzen und das anschließende Filtrieren in kurzer Zeit, insbesondere während einer Zeit von höchstens"1 Stunde, durchgeführt.

Die Erfindung wird an Hand der folgenden Beispiele näher erläutert·

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Beispiel Es wurde eine Lösung der folgenden Zusammensetzung:

55,0 Gew.-% H₂SO₄ ,

0,20 Gew.-% Mg ,

0,20 Gew.-% Fe ,

0,26 Gew.-% Al.,

0,04 Gew.-% V ,

0,04 Gew.-% Cr und

0,05 Gew.-96 Mn

durch Eindampfen bei 115°C konzentriert, bis eine Aufschlämmung erhalten wurde. Die Flüssigkeit dieser Aufschlämmung hatte die fo.lgende Zusammensetzung;

72,83 Gew.-% ^H2^S04

0,19 Gew.-% Mg ,

0,12 Gew.-% Fe ,

0,33 Gew.-% Al ,

0,06 Gew.-% V ,

0,06 Gew.-% Or und

0,02 Gew.-% Mn .

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Die so erhaltene Aufschlämmung wurde in 15 Minuten auf 4-5 C abgekühlt und dann 3 Stunden lang auf dieser Temperatur gehalten, worauf sie in 15 Minuten auf 15°G weitergekühlt und 20 Stunden lang auf dieser Temperatur gehalten wurde. Schließlich wurde die Aufschlämmung 15 Minuten lang auf 4-5⁰C erhitzt und in 30 Minuten filtriert.

Das in 15 Minuten auf 20⁰C gekühlte Filtrat hatte die folgende Zusammensetzung:

72,75 Gew.-% H₂SO₄.,

0,12 Gew.-% Mg ,

0,067 Gew.-% Fe ,

0,30 Gew.-% Al ,

0,05 Gew.-% V ,

0,06 Gew.-% Cr und

0,007 Gew.-% Mn .

Seine Trübung begann erst nach etwa 100 Stunden, es blieb aber in einem Zustand, der als im wesentlichen klarer

Zustand anzusehen ist. YerKleichsbeispiel A

Das Beispiel wurde unter Verwendung derselben Verfahrensweise bis zur Erzielung der Aufschlämmung wiederholt.

Sie so erhaltene Aufschlämmung wurde in 20 Minuten auf 15°0 abgekühlt und dann 1 Stunde lang auf dieser Temperatur

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gehalten. Daraufhin wurde sie 20 Minuten lang auf 4-5⁰C erhitzt und dann in 30 Minuten filtriert.

Die Filtriergeschwindigkeit ergab sich zu 0,4· nr/Stunde · m Filterfläche. Schon nach etwa 3 Stunden nach dem Filtrieren begann die Trübung des Filtrates und nach 12 Stunden nahm es eine gelartige Konsistenz an.

Vergleichsbeispiel B

Das Beispiel wurde unter Verwendung derselben Verfahrensweise bis zur Erzielung der Aufschlämmung wiederholt.

Die so erhaltene Aufschlämmung wurde in 10 Minuten auf 4-5⁰C abgekühlt und dann 3 Stunden lang auf dieser Temperatur gehalten, worauf sie in 10 Minuten auf 15°C abgekühlt und 1 Stunde lang auf dieser Temperatur gehalten wurde. Schließlich wurde die Aufschlämmung in 10 Mim und dann während 4Φ Minuten filtriert.

lieh wurde die Aufschlämmung in 10 Minuten auf 4-5⁰C erhitzt

JL ρ

Die Filtriergeschwindigkeit betrug 0,6 nr Stunde . m Filterfläche. Schon nach etwa 4· Stunden nach dem Filtrieren begann die Trübung des klaren Filtrates und nach 12 Stunden war eine häufige Menge von abgeschiedenem festem Material vorhanden.

Patentansprüche

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Claims

Patentansprüche

1.) Verfahren zum Konzentrieren und Reinigen von wäßrigen Schwefelsäurelösungen mit einem Gehalt an Magnesium und gegebenenfalls anderen Verunreinigungen, insbesondere Aluminium, Eisen, Chrom, Vanadium und/oder Mangan, durch Eindampfen und Filtrieren der dabei erhaltenen AufschTämmuDgen, dadurch gekennzeichnet, daß man vor dem Filtrieren der Aufschlämmung

a) die durch das Konzentrieren erhaltene Aufschlämmung auf eine Temperatur von

10 bis 25⁰C abkühlt und

b) diese. Aufschlämmung während einer Zeitdauer von mindestens 12 Stunden auf einer Temperatur von 10 bis 25°C hält.

2.) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man das Abkühlen der Aufschlämmung auf 10 bis 25°C während einer Zeitdauer von mindestens 3 Stunden durchführt.

3.) Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß man das Halten der Temperatur der Aufschlämmung auf 10 bis 25°0 während einer Zeit dauer von mindestens 20 Stunden durchfuhr^,

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- rf.

4.) Verfahren nach Anspruch 1 bis 3» dadurch gekennzeichnet, daß man als Temperatur, auf welche man die Aufschlämmung abkühlt, und als Temperatur, auf welcher man sie hält, 15 bis 20⁰C wählt.

5.) Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß man das Abkühlen der Aufschiämmung auf 10 bis 25°C in der Weise durchführt, daß man sie zunächst in höchstens 1 Stunde auf 40 bis 50⁰C abkühlt, diese Temperatur während mindestens 3 Stunden hält und dann die Aufschlämmung in höchstens 1 Stunde auf 10 bis 25°C abkühlt. .

6.) Verfahren nach Anspruch 1 bis 5i dadurch gekennzeichnet, daß man die Aufschlämmung vor dem Filtrieren erhitzt und nach dem Filtrieren das Filtrat in höchstens 1 Stunde auf 10 bis 25°C abkühlt.

7«) Verfahren nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß man als Temperatur, auf welche man die Aufschlämmung vor dem Filtrieren erhitzt, 40 bis 5O⁰C wählt und dieses Erhitzen und das Filtrieren während einer Gesamtdauer von höchstens 1 Stunde bewerkstelligt·

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