DE570230C

DE570230C - Production of potassium nitrate by digesting leucite with nitric acid or nitrous gases

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Publication number: DE570230C
Application number: DEJ37635D
Authority: DE
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Priority date: 1928-04-18
Filing date: 1929-04-10
Publication date: 1933-02-13

Description

Herstellung von Kaliumnitrat durch Aufschluß von Leucit mit Salpetersäure bzw. nitrosen Gasen Es ist bereits bekannt, Leucit zur Gewinnung von Kali- und Natronsalzen mit Salpetersäure aufzuschließen. Das hierbei erhaltene Reaktionsprodukt besteht neben geringen Mengen von Verunreinigungen im wesentlichen aus einer Mischung von Kaliumnitrat bzw. \ atriumnitrat, Aluminiumnitrat, Eisennitrat und Siliciumoxyd. Zur Gewinnung eines hochwertigen Düngemittels ist bereits vorgeschlagen worden, dieses Reaktionsprodukt auf höhere Temperatur zu erhitzen, so daß sich die Nitrate des Aluminiums und Eisens unter Entwicklung nitroser Gase zersetzen und in unlösliche Oxyde übergehen. Man kann dann aus dem Rüek'stand durch Auswaschen reines Kaliumnitrat gewinnen.Production of potassium nitrate by digesting leucite with nitric acid or nitrous gases It is already known to use leucite for the production of potassium and sodium salts to be digested with nitric acid. The reaction product obtained in this way exists in addition to small amounts of impurities, essentially from a mixture of Potassium nitrate or \ atrium nitrate, aluminum nitrate, iron nitrate and silicon oxide. To obtain a high-quality fertilizer, it has already been proposed that heat this reaction product to a higher temperature, so that the nitrates of the aluminum and iron decompose with the evolution of nitrous gases and convert them to insoluble Oxides pass over. You can then wash out pure potassium nitrate from the residue to win.

Es ist nun gefunden worden, daß pulverförmiger Leucit nicht nur durch Salpetersäurelösung, sondern auch durch gasförmige Salpetersäure und auch schon durch nitrose Gase in Gegenwart von Luft und Wasser mit einer Ausbeute von 9701, der Salpetersäure wirksam aufgeschlossen werden kann. Infolgedessen können gemäß der vorliegenden Erfindung jene Gase, die sich bei der trockenen Zersetzung der Eisen- und Aluminiumnitrate entwickeln, zur Aufschließung von Leucit benutzt werden.It has now been found that leucite in powder form can be effectively digested not only by nitric acid solution, but also by gaseous nitric acid and even by nitrous gases in the presence of air and water with a yield of 9701 of nitric acid. As a result, in accordance with the present invention, those gases which develop during the dry decomposition of the iron and aluminum nitrates can be used for the digestion of leucite.

Selbstverständlich muß natürlich diejenige Menge Salpetersäure, die bei der ersten Aufschließung zur Bildung von Kaliumnitrat verbraucht worden ist, wieder ersetzt werden. Jedenfalls läßt sich aber aus der vom Annielder ermittelten Tatsache, daß L eucit leicht durch gasförmige Salpetersäure und durch nitrose Dämpfe angegriffen wird, die Aufschließung wesentlich verbilligen, wenn man hierzu an Stelle der wäßrigen Salpetersäure die nitrosen Gase verwendet, aus denen jene erst hergestellt werden müßte.Of course, the amount of nitric acid that was consumed during the first digestion for the formation of potassium nitrate, to be replaced again. In any case, however, it can be determined from the information provided by Annielder The fact that L eucit easily through gaseous nitric acid and through nitrous vapors is attacked, the unlocking significantly cheaper, if you do this in place the aqueous nitric acid used the nitrous gases from which they were first produced would have to be.

Gemäß der Erfindung erfolgt nun die Aufschließung des Leucits mit Salpetersäure bzw. nitrosen Gasen in der Weise, daß der Aufschluß kontinuierlich in einem Drehrohrofen stattfindet, wobei das Reaktionsgemisch im oberen Drittel des Ofens auf Temperaturen von 2o bis zoo°, in der mittleren Ofenzone auf Temperaturen von roo bis 150 und im unteren Drittel des Ofens auf Temperaturen von 15o bis 5oo° erhitzt wird. Bei dieser Behandlung wird der #Leucit in der ersten Ofenzone mit Säure aufgeschlossen, in der mittleren Ofenzone getrocknet und schließlich in der dritten Ofenzone zur Zersetzung der gebildeten Eisen- und Aluminiumnitrate geröstet. Die sich bei der dritten Arbeitsstufe entwickelnden Gase werden zur Aufschließung neuer Mengen Leucit benutzt.According to the invention, the leucite is now also broken down Nitric acid or nitrous gases in such a way that the digestion is continuous takes place in a rotary kiln, with the reaction mixture in the upper third of the oven to temperatures of 20 to zoo °, in the middle oven zone to temperatures from roo to 150 and in the lower third of the oven to temperatures of 15o to 5oo ° is heated. During this treatment, the #Leucite in the first oven zone is also included Opened acid, dried in the middle oven zone and finally in the third oven zone to decompose the iron and aluminum nitrates formed. The gases that develop in the third stage of work are used for decomposition new amounts of leucite are used.

Vorzugsweise kann das neue Verfahren in der Weise ausgeführt werden, daß in das Drehrohr oben ein wäßriger Brei von gepulvertem oder gekörntem Leucit eingetragen und im unteren Teil des Rohres ein Gemisch von nitrosen Gasen und Luft eingefiihrt wird, wozu vorzugsweise die bei der Luftstickstoffoxydation oder Ammoniakverbrennung anfallenden heißen Gase unmittelbar zur Anwendung kommen.The new method can preferably be carried out in such a way that that in the top of the rotary tube an aqueous paste of powdered or granular leucite entered and in the lower part of the pipe a mixture of nitrous gases and air is introduced, to which preferably that in the case of atmospheric nitrogen oxidation hot gases arising from ammonia combustion are used directly.

Wenn die frisch zugeführten nitrosen Gase aus einer Fabrik zur Herstellung von Anmoniak herrühren, so kann die Fabrikanlage selbst vereinfacht und die Gestehungskosten herabgesetzt werden, indem man die Oxydation des Ammoniaks im Augenblick seiner Einführung in den Ofen in folgender Weise vornimmt: Das mit einer geeigneten Menge Luft vermischte Ammoniak wird über einen nach bekannten Verfahren bereiteten Katalysator geleitet, wobei eine vollkommene Mischung von Salpetersäure, nitrosen Gasen und Wasserdampf entsteht. Diese Mischung kann sofort in noch heißem Zustande zum Aufszhließen des Leucits in den Drehofen eingeleitet werden. Hierdurch wird es ermöglicht, die kostspielige Anlage für die Gewinnung von Salpetersäure in den Türmen als auch die Kosten für' die Heizung des Drehofens in Fortfall zu bringen.When the freshly supplied nitrous gases from a factory for manufacture derive from ammonia, the plant itself can be simplified and the prime costs be minimized by reducing the oxidation of ammonia at the moment of its Introduce into the oven in the following way: That with an appropriate amount Ammonia mixed with air is passed over a catalyst prepared by known methods conducted, being a perfect mixture of nitric acid, nitrous gases and Water vapor is created. This mixture can be poured on immediately while it is still hot of the leucite are introduced into the rotary kiln. This enables the costly facility for the recovery of nitric acid in the towers as well To bring costs for the heating of the rotary kiln in discontinuation.

Ebenso können auch die durch Bindung von Luftstickstoff in einem elektrischen Lichtbogenofen gewonnenen nitrosen Gase unmittelbar in den Drehofen eingeführt werden. Diese Gase allein reichen zum Heizen des Ofens aus, so daß hierdurch die Kosten für den Brennstoff erspart werden.Likewise, by binding atmospheric nitrogen in an electrical The nitrous gases obtained from the electric arc furnace are introduced directly into the rotary kiln. These gases alone are sufficient to heat the furnace, thus reducing costs for fuel can be saved.

Falls erforderlich, wird der Leucit in den Ofen mit einer derartigen Wassermenge befeuchtet eingeführt, die den regulären Bedingungen zur Reaktion mit den nitrosen Gasen entspricht.If necessary, the leucite is put in the oven with such a Amount of water humidified introduced, which the regular conditions to react with corresponds to the nitrous gases.

In der Zeichnung ist ein zur Ausführung des Verfahrens geeigneter Drehofen in einer beispielsweisen Ausführung schematisch dargestellt.In the drawing, a suitable one for carrying out the method is shown Rotary furnace shown schematically in an exemplary embodiment.

Abb. i zeigt einen senkrechten Längsschnitt und Abb. 2 einen Querschnitt durch den Ofen. Der Ofen besteht aus einer langen Röhre a, die aus einem äußeren Gehäuse b, z. B. aus Stahlblech bestehend, und aus einer inneren Auskleidung c aus gegen Salpetersäure widerstandsfähigen Steinen, z. B. Sandstein oder Platten aus siliciumhaltigem Gußeisen oder emailliertem Gußeisen oder Aluminium o. dgl., gebildet wird. Diese Steine oder Platten sind an der Außenhülle der Röhren entweder durch einen geeigneten Zement oder durch Bolzen befestigt.Fig. I shows a vertical longitudinal section and Fig. 2 shows a cross section through the oven. The furnace consists of a long tube a, which consists of an outer Housing b, e.g. B. consisting of sheet steel, and an inner lining c from stones resistant to nitric acid, e.g. B. sandstone or slabs silicon-containing cast iron or enameled cast iron or aluminum or the like will. These stones or plates are either through to the outer shell of the tubes a suitable cement or fastened by bolts.

Der aufzuschließende Leucit ist in einem Behälter untergebracht, der mit einem Rühr er e zum Mischen des Leucits vor der Einführung in den Ofen mit Wasser oder mit Salpetersäure je nach den besonderen Arbeitsbedingungen versehen ist. Der Füllbehälter d ist aus gegen Salpetersäure beständigem Material hergestellt und kann mit Kühlvorrichtungen ausgestattet sein. Er dient zur Kondensation und chemischen Bindung der Salpetersäure, der nitrosen Gase und der Wasserdämpfe zwecks deren vollständiger Rückgewinnung.The leucite to be digested is housed in a container that use a stirrer to mix the leucite with water before putting it in the oven or with nitric acid depending on the particular working conditions. Of the Filling container d is made of material resistant to nitric acid and can be equipped with cooling devices. It is used for condensation and chemical Binding of nitric acid, nitrous gases and water vapors in order to make them more complete Recovery.

Soll der Leucit als trockenes Pulver in den Ofen eingeführt werden, so kann die Zuführung durch eine Förderschnecke erfolgen; wird er dagegen teigförmig eingeführt, so kann er schon durch sein eigenes Schwergewicht aus dem Behälter d durch das Verbindungsrohr f hinabfließen; seine Förderung kann auch durch eine Rotationspumpe g erleichtert werden.If the leucite is to be introduced into the oven as a dry powder, so the supply can be done by a screw conveyor; on the other hand, it becomes doughy introduced, he can already by his own heavy weight from the container d flow down through the connecting pipe f; it can also be conveyed by a rotary pump g be relieved.

Der durch das Zuführungsrohr f in den Ofen eintretende Leucit durchschreitet zunächst eine erste ZoneA, die von außen durch Luft oder Wasser gekühlt wird. Die Temperatur in der ersten Zone kann z. B. zwischen ioo° und 2o° oder zwischen ioo° und 9o° gehalten werden, je nachdem die Behandlung des Leucits durchgeführt werd=n soll.The leucite entering the furnace through the supply pipe f passes through it first a first zone A, which is cooled from the outside by air or water. the Temperature in the first zone can e.g. B. between 100 ° and 20 ° or between 100 ° and 90 °, depending on the treatment of the leucite being carried out = n target.

Wenn die Temperatur zwischen ioo° und ao° gehalten wird, so empfiehlt es sich, da bei dieser Temperatur die aus dem unteren Teil des Ofens aufsteigenden Wasser- und Salpetersäuredämpfe sich fast vollkommen kondensieren, den Leucit als ziemlich trockenes Pulver einzuführen, um nicht den Wassergehalt in der Masse unnötig zu erhöhen.If the temperature is kept between 100 ° and 100 °, so recommends it is because at this temperature the rising from the lower part of the furnace Water and nitric acid vapors condense almost completely, the leucite as To introduce fairly dry powder, so as not to unnecessarily increase the water content in the mass to increase.

Wird die Temperatur dagegen zwischen ioo° und 9o° gehalten, so werden die sich nicht kondensierenden Säure- und Wasserdämpfe beim Durchgang durch die Röhre 1a, die an dem Füllbehälter d angebracht ist, zur Kondensation gebracht. In diesem Falle wird der Leucit in feingepulverter Form in den Behälter d eingeführt und darin mit den kondensierten Dämpfen vermischt, worauf der erhaltene Teig mit Hilfe einer Pumpe ä in die erste Zone A des Ofens befördert wird.If, on the other hand, the temperature is kept between 100 ° and 90 °, then the non-condensing acid and water vapors when passing through the Tube 1a attached to the hopper d is brought to condensation. In In this case the leucite is introduced into the container d in a finely powdered form and mixed therein with the condensed vapors, whereupon the resulting dough with With the help of a pump ä is conveyed into the first zone A of the furnace.

In dieser ersten Zone wird der L eucit von den nitrosen Gasen, dem Wasser und der Salpetersäure in Gegenwart eines Überschusses an Luft rasch aufgeschlossen.In this first zone, the l eucite is separated from the nitrous gases, the Water and nitric acid are rapidly digested in the presence of an excess of air.

Der teilweise aufgeschlossene Leucit gelangt langsam fortschreitend in die zweite Zone des Ofen B, in der die Temperatur höher ist (zwischen ioo bis i50°) und in der der Aufschluß vollendet und mit der Trocknung des erhaltenen Produktes begonnen wird.The partially digested leucite arrives slowly and progressively in the second zone of furnace B, where the temperature is higher (between 100 to 150 °) and in which the digestion is completed and with the drying of the product obtained is started.

Die getrocknete Mischung gelangt in die dritte Ofenzone C, die von einer Temperatur von i5o° bis auf q.oo bis 5oo° C erhitzt wird und in der die Zersetzung des Eisen- und Aluminiumnitrates erfolgt.The dried mixture goes into the third oven zone C, which is from a temperature of 150 ° to 400 ° to 500 ° C and in which the decomposition of iron and aluminum nitrate takes place.

Sowohl in der Trockenzone B als auch in der Zersetzungszone C können feststehende Metallstäbe angebracht oder Silexsteine oder Schindeln frei angeordnet werden, die die Masse zerkleinern und dadurch ein Anhaften der Masse an den Innenwandungen verhindern.Both in the drying zone B and in the decomposition zone C can fixed metal rods attached or flint stones or Clapboard be arranged freely, which crush the mass and thereby an adhesion of the mass prevent on the inner walls.

Die Zone C des Ofens wird von außen geheizt. Zu diesem Zweck ist um den Ofen eine Heizkammer h angebracht, die mit einem beliebigen Heizstoff gefeuert werden kann.Zone C of the furnace is heated from the outside. To this end is around a heating chamber h is attached to the furnace, which is fired with any fuel can be.

In der Zone B kann der Ofen mit Hilfe der Abgase geheizt werden: es genügt aber auch, ihn an dieser Stelle mit einer wärmeundurchlässigen Auskleidung i zu versehen.In zone B, the furnace can be heated with the help of the exhaust gases: es however, it is also sufficient to cover it with a heat-impermeable lining at this point i to provide.

Im Gegensatz hierzu wird der Ofen in der Zone A abgekühlt, entweder durch einfache Ausstrahlung, indem man die Außenhülle unbedeckt läßt, oder durch Zuführung von Luft oder Wasser.In contrast, the furnace is cooled in zone A, either by simply radiating by leaving the outer shell uncovered, or through Supply of air or water.

Am Ende der Zone C fällt <las erhaltene Produkt a- in eine geschlossene Entladungskammer in Herab, aus der es mit Hilfe einer Förderschnecke st entfernt wird.At the end of zone C, the product a- obtained falls into a closed one Unloading chamber in Down, from which it is removed with the help of a screw conveyor will.

An der Entladungskammer endigt die Leitung p, durch die die für den AufSChluß erforderlichen nitrosen Gase zugeführt werden. Diese Gase vermischen sich mit den in der Zone C entwickelten nitrosen Gasen und treffen mit jenen, im Ofen entlang hochsteigend, auf den noch nicht aufgeschlossenen Leucit in der Zone A oder werden gegebenenfalls sogar vermischt mit dem Leucit in dem Füllbehälter d.At the discharge chamber ends the line p, through which the for the Upon closure, the nitrous gases required are supplied. These gases mix with the nitrous gases developed in zone C and meet with those in the furnace ascending along to the not yet digested leucite in zone A or are possibly even mixed with the leucite in the filling container d.

Wenn in dein vorstehend beschriebenen Kreislauf überschüssiger Wasserdampf vorlianden ist. so können zu dessen Entfernung folgende Maßnahmen ergriffen werden: Die Abkühlung der ersten Zone A des Ofens wird verringert, gleichzeitig wird die Einführung von Salpetersäure durch die Leitung p zeitweise eingestellt und der Wasserdampf durch die Auslaßröhre q, die gewöhnlich durch ein Ventil r geschlossen ist, aus dein Ofen herausgelassen.If there is excess water vapor in your circuit described above is available. the following measures can be taken to remove it: The cooling of the first zone A of the furnace is reduced, at the same time the Introduction of nitric acid through line p temporarily ceased and the water vapor through the outlet pipe q, which is usually closed by a valve r let your stove out.

Das aus der Entladungskammer in entnominene Produkt, das aus einer Mischung von Kaliumnitrat. Aluminiumoxyd, Siliciumoxvd und einer geringen Menge Eisenoxyd besteht, kann unmittelbar als Düngemittel verwendet werden. Man kann aber auch das lösliche Kaliumnitrat herauslösen und die unlöslichen Rückstände für andere Zwecke verwenden. Beispiel Leucit mit einem ungefähren Gehalt von 18» !s K=O, 22l,', A1.03 und 58 °,!s Kieselsäure wird mit einem großen Überschuß an Salpetersäure, i2oo kg je Tonne Leucit, in den Drehofen eingeführt. Die Salpetersäure beginnt das Kali als Kaliumnitrat und die Tonerde in Form von Al.,(.\-03)s aufzulösen.The product withdrawn from the discharge chamber that is produced from a Mixture of potassium nitrate. Aluminum oxide, silicon oxide and a small amount Iron oxide can be used directly as a fertilizer. But you can also dissolve out the soluble potassium nitrate and the insoluble residue for others Purposes. Example leucite with an approximate content of 18 »! S K = O, 22l, ', A1.03 and 58 °,! S silica is mixed with a large excess of nitric acid, i2oo kg per tonne of leucite introduced into the rotary kiln. The nitric acid starts that Potash as potassium nitrate and the clay in the form of Al., (. \ - 03) s to dissolve.

Bei der Temperatur über i 5o' C in der 3. Zone des Ofens wird die an die Tonerde gebundene Säure frei, so daß nur Kaliumnitrat, an das aq.i kg Salpetersäure gebunden sind, gemischt mit Tonerde und Kieselsäure übrigbleibt, während die 959 kg im Überschuß angewendete Salpetersäure in den Kreislauf zurückkehren.When the temperature in the 3rd zone of the furnace is over 150 ° C, the acid bound to the clay free, so that only potassium nitrate, to the aq.i kg nitric acid are bound, mixed with clay and silica remains, while the 959 kg of nitric acid used in excess are returned to the circulation.

Der Arbeitsgang kann in einer Zeit von 2 bis 3 Stunden, gerechnet vom Eintritt in den Ofen bis zum Austritt aus dein Ofen, durchgeführt werden.The process can be calculated in a time of 2 to 3 hours from entering the oven to exiting your oven.

Die Speisung des Drehofens mit Leucit und Salpetersäure wird fortgesetzt, indem nach Ingangsetzen des Ofens nur 241 kg Salpetersäure in der Form von im Handel erhältlicher Säure je Tonne neu eingeführten Leucits zugesetzt werden. Wenn nach einigen Stunden Betriebsdauer der Salpetersäure enthaltende Wasserdampf anfängt, in der warmen Zone im C`berscbuß vorhanden zu sein, wird er abgesaugt und am oberen Eintritt des Ofens eingelassen, um ihn dort gegebenenfalls zri kondensieren und in den Türmen der nitros°n Dämpfe zur Bindung einer neuen Menge dieser Dämpfe in Form von Salpetersäure zu verwerten:The feeding of the rotary kiln with leucite and nitric acid is continued, after starting the furnace, only 241 kg of nitric acid in the form of commercially available available acid per tonne of newly introduced leucite. If after several hours of operation of the nitric acid-containing water vapor begins, To be present in the warm zone in the upper body, it is sucked off and on the upper part Entrance of the furnace let in to condense it there if necessary zri and in the towers of the nitros ° n vapors to bind a new amount of these vapors in To utilize the form of nitric acid:

Claims

PATENT ANczPRicHR: i. Production of potassium nitrate by digestion of leucite with nitric acid and thermal decomposition of the decomposition product in a mixture consisting essentially of potassium nitrate, alumina and silica, characterized in that the digestion is carried out continuously in a rotary kiln in the way is carried out that the reaction mixture in the upper third to temperatures from 2o to 100 °, in the middle oven zone to temperatures from 100 to 15o 'and in the lower third of the oven is heated to temperatures of 150 to 500 ° C. z. Embodiment of the method according to claim i, characterized in that in the Rotary tube above an aqueous.? Entered pulp of powdered or granular leucite and a mixture of bitrose gases and air was introduced into the lower part of the tube is used, including preferably that of atmospheric nitrogen oxidation or ammonia combustion arising hot gases come into use immediately.