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Verfahren zur Behandlung von Eisenoxyden zur Verstärkung ihrer Wirkung
als Gasreinigungsmittel Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Behandlung von
Eisenoxyden zur Verstärkung ihrer Wirkung als Gasreinigungsmittel.
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Gemäß der Erfindung wird ein Eisen oder Eisenoxyde neben Verunreinigungen
enthaltendes Material, wie Anilinschlamm, mit einem Alkali gemischt, auf aoo bis
400' C bis 15 Stunden lang oder auf 75o bis z Zoo' C r bis 2 Stunden lang
erhitzt. Die erhaltene Masse wird dann in Wasser gelöscht, hierauf gemahlen und
durch Filtrieren von der alkalischen Lösung getrennt.
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Im Gegensatz zu bekannten Verfahren braucht das verwendete Eisenoxyd
nicht rein zu sein, so daß ein billiges Ausgangsmaterial, wie Anilinschlamm, verwendet
werden kann. Das derartig behandelte Eisenoxyd ist nach der Behandlung besonders
zur Einleitung neuer chemischer Reaktionen geeignet und kann wegen seiner hohen
Affinität zu Schwefelwasserstoff besonders für die Reinigung von Leuchtgas benutzt
werden. Es ist auch deswegen sehr vorteilhaft, weil es auch bei häufiger Wiederbelebung
seine volle Wirksamkeit stets wiedererlangt.
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In der Zeichnung ist schematisch eine Anlage zur Ausführung des Verfahrens
dargestellt.
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Das eisenoxydhaltige Material und ein Alkali werden einem Mischer
r zugeführt. Die Mischung wird aus dem Mischer in einen Ofen 2 weitergeleitet, aus
dem sie nach dem Erhitzen und nach dem Löschen in Wasser in eine Kugelmühle :3 gebracht
wird. Am Ausgang der Kugelmühle befindet sich ein Filter .4, in dem die Eisenoxyde
von der alkalischen Lösung getrennt werden.
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Das eisenhaltige Material kann von irgendwelcher Form der Zusammensetzung
sein, z. B. kann ein Nebenprodukt der Anilinfarbstoffindustrie, wie Anilinschlamin,
be-.iutzt werden. Dieser Schlamm enthält Eisen hauptsächlich in der Form eisenhaltiger
Oxyde, zusammen mit verschiedenen Verunreinigungen, wie Graphit, Kieselsäure, Phosphor
usw. Auch das Alkali oder die alkalische Lösung kann von verschiedener Reinheit
sein. Zweckmäßig wird ein ebenfalls der Anilinfabrikation entstammendes Nebenprodukt
gebraucht, das hauptsächlich Kalium- und Natriumkarbonate und geringe organische
Verunreinigungen enthält und billig ist. Soll das Endprodukt als Gasreinigungsmittel
Verwendung finden, so ist ein Gehalt von alkalischen Stoffen wünschenswert, um die
Reaktion mit Schwefelwasserstoff zu verstärken; das Material hat nämlich in Gegenwart
eines alkalischen Stoffes größere Aufnahmefähigkeit für Schwefelwasserstoff. Ein
gewisser Teil des Gesamtbetrages an Alkali, das für den obengenannten Zweck hinzugefügt
wird, verbleibt in dem Material, während der übrige Teil des alkalischen Stoffes
in gereinigteniZustand in einer
später beschriebenen Weise wiedergewonnen
wird. Aus diesem Grunde ist es wünschenswert, eine so große Menge von Alkali oder
konzentrierter alkalischer Lösung hinzuzufügen, als dies mit der Gesamtmenge des
behandelten Materials vereinbar ist.
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Nachdem der Anilinschlamm und das Alkali oder die Alkalilösung gründlich
gemischt worden sind, wird das Gemisch durch einen passenden Brennofen z geführt.
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Zweckmäßig kommt dafür ein Drehofen in Frage, der nach dem Gegenstromprinzip
arbeitet. In einem solchen Ofen wird das Material auf die gewünschte Temperatur
erhitzt.
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Beim Erhitzen des Materials ist es wichtig, die Temperatur im Ofen
so zu regeln, daß das Endprodukt die beabsichtigte chemische Aktivität erhält. Z.
B. wird bei Erhitzung des Materials auf eine Temperatur zwischen 2oo° C und 4oo°
C ein Produkt von hoher Aktivität erhalten. Diese Temperatur ist notwendig, um eine
Reaktion zwischen dem eisenhaltigen Material und dem Alkali einzuleiten. Wird hingegen
das Material auf eine Temperatur erhitzt, die zwischen ungefähr 400° C und ungefähr
76o° C liegt, so lwird ein Produkt von geringerer Aktivität erhalten. Die Erhitzung
auf eine Temperatur von ungefähr 76o° bis ungefähr i2oo° C ergibt ein Endprodukt
von besonders hoher chemischer Aktivität. Die Affinität dieses Materials mit Bezug
auf Schwefelwasserstoff, übertreffen weit die Aktivität ähnlicher, durch die bisherigen
Verfahren hergestellten Materialien. Es wird daher zweckmäßig das Material auf eine
Temperatur erhitzt, die ungefähr zwischen 76o° C und i2oo° C liegt.
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Durch die Erhitzung wird auch eine gründliche Reinigung erzielt, d.
h. Feuchtigkeit und andere flüchtige darin enthaltene Bestandteile werden angetrieben,
und etwa vorhandenes kohlenhaltiges Material wird zersetzt und entweicht als Kohlensäuregas
aus dem Ofen.
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Die Zeitdauer der Erhitzung des Materials richtet sich nach den Eigenschaften
der benutzten Bestandteile bzw. den gewünschten Eigenschaften des Endproduktes.
Die erforderliche Gesamtzeit zumT rocknen, Oxydieren und Erhitzen liegt ungefähr
zwischen i1/4 und i1/2 Stunden.
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Durch die Wärmebehandlung des Gemisches wird eineOxydation der eisenhaltigen
Oxyde herbeigeführt. Infolge der Gegenwart der Eisenoxyde im Gemisch und der hohen
Temperaturen, auf welche das Gemisch erhitzt wird, wird zum mindesten ein Teil des
aus Kalium- und Natriumcarbonaten bestehenden Nebenproduktes zersetzt und die Carbonate
werden in Kalium- und Natriumhydroxyde umgewandelt, welche sich mit den Eisenoxyden
verbinden und Klumpen von Natrium- und Kaliumferraten bilden, wie aus folgenden
Formeln hervorgeht:
| Na. 0 +Fe2 0, .@ Na, Fee 04 |
| K2 0 -f- F2 03 .Z h K2 Fe., 04 |
Wie angedeutet, ist obige Reaktion umkehrbar, wobei die Umkehrbarkeit von der Gegenwart
oder Abwesenheit von Wasser abhängt. Diese Tatsache wird ausgenutzt, indem das heiße
Material in Wasser geleitet wird, worauf die Eisenoxyde frei werden und eine Lösung
von Natrium- undKaliumhydroxyden gebildet wird. Die Einführung des Gemisches in
heißem Zustand in das Wasser ist vorteilhaft, denn die Erfahrung hat gezeigt, daß
beim Löschen des Materials die chemische Aktivität des die Eisenoxydle enthaltenden
Materials wesentlneh erhöht wird.
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Die Löschung des Materials und die Zersetzung desselben erfolgt zweckmäßig
in einer Kugelmühle 3, um seine Aktivität zu erhöhen. Das erhitzte Material kann
in die Kugelmühle entweder vor oder nach der Einführung in das Wasser ge#bmacht
werden. Zweckmäßig wird es nach dem Löschen in der Kugelmühle gemahlen, da die festen
Bestandteile (hauptsächlich Eisenoxyde) in der alkalischen Lösung leichter zerkleinert
werden. Die so gebildete Masse wird von der Kugelmühle in ein Filter 4 beliebiger
Konstruktion geleitet, in dem sich das feste Material als Rückstand ablagert. Dieser
Rückstand besteht hauptsächlich aus Eisenoxyden, während das Filtrat aus einer konzentrierten
Alkalilösung, hauptsächlich aus Natrium- und Kaliumhydroxyden, besteht. An dem abgelagerten
Material bleibt eine genügende Menge alkalischer Substanz haften, um die Reaktion
des Materials mit dem Schwefelwasserstoff bei der Gasreinigung zu verstärken.
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Die Zusammensetzung des Filtrats ist je nach den Umständen verschieden.
Gewöhnlich besteht es aus Natrium- und K.aliumhydroxyden. Wird hingegen gewünscht,
daß das Filtrat Natrium- und Kaliumcarbonat enthält, so muß eine größere Menge des
obenerwähnten Nebenproduktes. Verwendung finden, als durch die Erwärmung des Gemisches
einschließlich der Eisenoxyde bei hohen Temperaturen zersetzt werden kann. Wenn
ein derartiger überschuß des Kalium-und Natriumcarbonate enthaltenden Nebenproduktes
zugefügt wird, so gehen entsprechende Mengen der Natrium- und Kaliumcarbonate in
das Filtrat über. Natrium- und Kaliumcarbonate können auch durch Berührung der Natrium-
und Kaliumhydroxyde mit der Luft, wie obenerwähnt, erhalten werden. Weiterhin kann
ein Überschoß des
Carbonat enthaltenden Nebenproduktes auch ein
Filtrat zur Folge haben, das Carbonate und Hydroxyde enthält.
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Die Einfachheit des Verfahrens gestattet die billige Herstellung großer
Mengen des Endproduktes und die gleichzeitige Herstellung alkalischer Lösungen.
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Das folgende Ausführungsbeispiel soll zur weiteren Erklärung des Verfahrens
beitragen. Ein Gemisch von Eisenoxyd enthaltendem Material und Sodaasche wird auf
ungefähr io5o° C eine Stunde lang erhitzt. Dadurch wird Natriumferrat (Na. 0 # Fe.
0,) gebildet. Die relativen Gewichte der Rohstoffe werden durch ihre chemische
Analyse bestimmt, und das Gemisch wird so gewählt, daß die Ouantität des Natriumoxydes
etwas größer ist als der theoretische Betrag. Natriumferrat ist eine bestimmte Verbindung
von grüner Farbe, und bei Behandlung mit heißem Wasser zerfällt sie in Atznatron
und Eisenoxyd in fein zerteiltem Zustand gemäß der folgenden Formel: Na. 0 #
Fe. 0,H.0=2 Na OHFe,0, Das frisch gefällte Eisenoxyd wird von der Ätznatronlösung
durch Filtrnieren und Waschen entfernt, und die abgezogene Natronlösung kann wieder
in dem Verfahren benutzt werden. Das gewonnene Eisenoxyd hat eine ungewöhnlich hohe
Affinität zu Schwefelwasserstoff und verbindet sich mit diesem, wenn es mit dem
zu reinigenden Gas in Berührung gebracht wird.
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Andererseits kann das erzeugte Endprodukt leicht und schnell durch
Luft oxydiert werden, d. h. das Eisensulfid wird schnell bei Berührung mit Luft
in Eisenoxyd undSchwefel umgewandelt, worauf das Eisenoxyd enthaltende Material
wieder als Gasreinigungsmittel Verwendung finden kann. Die Umwandlung des Eisensulfids
in Eisenoxyd (Wiederbelebung) wird, wie allgemein bekannt, von Zeit zu Zeit wiederholt.