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Herstellung von Bariumcarbonat Bariumcarbonat, das durch Umsetzung
von Bariumsulfid oder Bariumsulfhydrat oder anderen Barium- und Schwefelverbindungen
mit Kohlendioxyd hergestellt ist, neigt dazu, daß es Schwefelverbindungen in solcher
Menge enthält, daß diese eine Verunreinigung bilden, die für die Verwendungszwecke
des Carbonates schädlich ist, so z. B. für den Zweck der Herstellung von Bariumperoxyd
oder anderen Bariumverbindungen oder für die Verwendung als ein Mischungsbestandteil
zur Glaserzeugung oder als Material bei der Einsatzhärtung von Metallen.
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Um die Umsetzung von Bariumsulfid oder Bariumsulfhydrat mit Kohlendioxyd
herbeizuführen, wird gewöhnlich so verfahren, daß man Kohlendioxyd, das im wesentlichen
frei von Sauerstoff ist, in eine Bariumsulfidlösung einführt, die io bis 2o °/o
Sulfid, als Bariumsulfid berechnet, enthält. Das so erzeugte Bariumcarbonat enthält
etwa 0,3 bis o,¢ °J, Schwefel in Form von Schwefelverbindungen. Dies ist
ein schädlicher Mengenanteil. Selbst wenn die Bariumsulfidlösung sehr verdünnt ist,
ist der Schwefelgehalt des Carbonates hoch genug, um schädlich zu wirken. Gemäß
der Erfindung wird die Umsetzung zwischen Bariumschwefelverbindung und Kohlendioxyd
dadurch bewirkt, daß man z. B. Bariumsulfid zu einer Lösung von Kohlendioxyd oder
Bariumbicarbonat in Wasser zugibt. Auf diese Weise wird das Bariumsulfid in Bariumcarbonat
umgewandelt, während Kohlendioxyd oder Bariumcarbonat im Lberschuß anwesend ist
und ein Verbleiben von Bariumsulfid oder einer anderen Bariumschwefelverbindung
neben Bariumcarbonat im wesentlichen vermieden wird.
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Wenn das zugefügte Bariumsulfid in Bariumcarbonat übergeführt worden
ist, kann von neuem Wasser, das mit Kohlendioxyd gesättigt ist, zugefügt und der
Vorgang wiederholt werden.
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Das Verfahren läßt sich mehr oder weniger ununterbrochen ausführen,
indem man Kohlendioxyd und Bariumsulfid zu dem Wasser gleichzeitig in solchem Mengenverhältnis
zufügt, daß das Sulfid im wesentlichen im gleichen Verhältnis, wie es zugeführt
wird, in Carbonat umgewandelt wird.
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Gewünschtenfalls kann man das Verfahren unter Druck ausführen.
Offenbar
ist die Anwesenheit von Schwefelverbindungen in dem Bariumcarbonat, wie sie gewöhnlich
bei der in Frage stehenden Umsetzung auftritt, auf Adsorption von Bariumsulfid o.
dgl. in dem Bariumcarbonat zurückzuführen. - -Diese Adsorption wird bei Anwendung
der Erfindung mehr oder weniger vermieden, so daß das Erzeugnis sehr wenig Schwefelverbindung
enthält.
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Ein weiterer Vorteil der Erfindung ist, daß man es nicht nötig hat,
das Kohlendioxyd vollständig von Sauerstoff zu befreien.
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Nachstehend sind Ausführungsbeispiele der Erfindung angegeben. -Beispiel
i Diskontinuierliches Verfahren :1,54 kg Kohlendioxyd werden in 4543 1 kalten Wassers
gelöst. Dazu werden unter Umrühren 72,71 einer 2oQ/Qigen Bariumsulfidlösung gegeben.
Nunmehr werden weitere 4,54 kg Kohlendioxyd in der Mischring gelöst: und weitere
72,71 2o°/ige Bariumsulfidlösung zugesetzt. Dieses abwechselnde Zufügen von Kohlendioxyd
und Bariumsulfid erfolgt, bis 42161 der Bariumsulfidlösung zugesetzt sind. Es werden
etwa 1r86 kg Bariumcarbonat erzeugt. Letzteres kann durch Filtrieren oder auf irgendeine
andere geeignete Weise von der Flüssigkeit getrennt werden. Während des Verfahrens
wird der entwickelte Schwefelwasserstoff entfernt und in irgendeiner bekannten Weise
verarbeitet; z. B. kann der Schwefelwasserstoff in einem Claus-Ofen zu Schwefel
verbrannt werden oder man kann ihn zu Schwefeldioxyd verbrennen und dieses in Schwefelsäure
umwandeln.
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Beispiel 2 Kontinuierliches Verfahren Etwa 4,54 kg Kohlendioxyd werden
dadurch in 4543 1 Wasser gelöst, daß man 11,35 kg eines Gases einführt, das 4o Gewichtsprozente
Kohlendioxyd enthält. Darauf werden Kohlendioxyd und Bariumsulfid gleichzeitig in
folgender Weise zugefügt: Man führt Kohlendioxyd mit einer Geschwindigkeit von 45,4
kg in der Stunde ein, d. h. 113,5 kg in der Stunde eines Gases mit 4o Gewichtsprozenten
Kohlendioxyd, und ferner wird 2o°/oige Bariumsulfidlösung mit einer Geschwindigkeit
von 727 1 in der Stunde zugesetzt.
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Wenn so viel Kohlendioxyd und Bariumsulfid zugeführt ist, daß die
gesamte Menge von Flüssigkeit und Bariumcarbonat ungefähr go861 beträgt, dann wird
die Menge auf diesem Stande erhalten. Es findet zwar weitere gleichzeitige Zuführung
von Kohlendioxyd und Bariumsulfidflüssigkeit statt, gleichzeitig wird aber Bariumcarbonatschlamm
mit einer Geschwindigkeit von etwa 7271 in der Stunde abgeführt. Oder es wird in
der Stunde eine solche Menge Bariumcarbonat entfernt, wie der sonst in der Stunde
zugefügten Bariumsulfidmenge entspricht. Der Bariumcarbonatschlamm kann in ein rotierendes
Vakuumfilter gepumpt und so das Verfahren vollständig ununterbrochen gestaltet werden.
Dies ermöglicht ein unbegrenztes Arbeiten mit ununterbrochener Gewinnung von Bariumcarbonat
mit einem niedrigen Schwefel-Behalt. Es ist ein wesentliches Merkmal der Erfindung,
daß die in dem Absorber überstehende Flüssigkeit einen Überschuß an Kohlendioxyd
enthalten muß, das als Bariumbicarbonat oder Kohlensäure vorhanden ist, und ferner,
daß die Lösung im wesentlichen frei von Bariumsulfid oder Bariumsulfhydrat oder
sonstigen Bariumschwefelverbindungen sein muß. Ein Kontrollhilfsmittel besteht darin,
daß man den pH-Wert der überstehenden Flüssigkeit feststellt. Ein Bariumcarbonat
mit der gewünschten, im wesentlichen vollständigen Schwefelfreiheit wird erhalten,
wenn man bei einem pH-Wert unter 7, z. B. von 6,3, arbeitet. Der pH-Wert läßt sich
mittels des bekannten B. D. H.-Kapillators bestimmen. Die Reaktion kann in dem bekannten
Solvay-Turm oder in dem Honigmann-Carbonator oder in abgeänderten Ausführungen der-letzteren
erfolgen. Natürlich kann man die Erfindung auch auf viele andere Arten ausführen.
Wenn z. B. ein Gas mit einem Gehalt von etwa 35 oder weniger Volumprozenten Kohlendioxyd
verwendet wird, kann der Schwefelwasserstoff, der aus dem Kohlendioxydabsorber erhalten
wird, in eine Lösung von Bariumsulfid geleitet werden. Dadurch wird Bariumsulfhydrat
gebildet, das als Bariumquelle zur Speisung des Absorbers dienen kann. Durch diese
Maßnahme wird ein Gas von höherem Schwefelwasserstoffgehalt erhalten. Dies ist von
Vorteil für die Umwandlung des Schwefelwasserstoffes in Schwefel oder Schwefeldioxyd.
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Während es sich im Hinblick auf die Größenbemessung der Anlage empfiehlt,
mit einem Gas zu arbeiten, das einen möglichst hohen Prozentgehalt an Kohlendioxyd
enthält, so werden aber auch mit einem Feuerungsgas, das z. B. io Volumprozente
Kohlendioxyd enthält, befriedigende Ergebnisse erhalten. Falls der Kohlendioxydgehalt
niedrig ist, muß man der verringerten Löslichkeit des Kohlendioxyds infolge seines
geringeren Partialdruckes Rechnung tragen und daher die Bariumsulfidlösung langsamer
zusetzen oder eine größere Anlage benutzen.
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Folgende Vergleichsbeispiele veranschaulichen, in wie starkem Maße
der Reinheitsgrad, des nach dem neuen Verfahren hergestellten Bariumcarbonats
den
Reinheitsgrad des Bariumcarbonats übertrifft, das durch Einführen von Kohlendioxyd
in Bariumsulfid dargestellt ist.
| a |
| Das bekannte Verfahren, Bariumcarbonat |
| durch Einführen von Kohlendioxyd in Barium- |
| sulid herzustellen |
| Stärke der Schwefelgehalt des |
| Bariumsulfidlösung Produkts |
| io bis :zo°!o in der Größenordnung |
| von o,3:4. 0/0 |
| 2,501o in der Größenordnung |
| von o,26 °(o |
| b |
Bei Anwendung der Erfindung gemäß den obigen Ausführungsbeispielen i und 2 wird
ein Bariumcarbonat erhalten, das einen Schwefelgehalt in der Größenordnung von nur
o,o5n'o aufweist.