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Verfahren zur Gewinnung kristallisierter Sulfate des Eisens und anderer
Schwermetalle Bei der Aufarbeitung von schwefelsauren Salzlaugen verfährt man allgemein
so, daß man die freien Restsäuren neutralisiert, die Laugen eindampft, die beim
Abkühlen der gesättigten Laugen ausfallenden Kristalle abtrennt und die Mutterlauge
wieder zum Ansetzen neuer Löselaugen benutzt.
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Dieses Verfahren hat den großen Nachteil, daß die so angesetzten Frischlaugen
schon bei Beginn ihrer Wiederbenutzung einen verhältnismäßig hohen Salzgehalt haben.
Die Versuche, diesen Übglstand dadurch zu beseitigen, daß man die jeweiligen Mutterlangen
der vorherigen Kristallisation immer wieder eindampft, bis alles Salz abgeschieden
ist, sind zwar durch Wiederholung des Eindampfungs-und Kristallisationsvorganges
zu beheben, die Versuche sind aber an der Unwirtschaftlichkeit gescheitert, denn
es ist billiger und einfacher, jeweils neue Löselaugen herzustellen, als die Mutterlaugenreste
einzudampfen, weil einmal der Verschleiß der Eindampfapparate, die meist aus Blei
bestehen oder mit Blei ausgekleidet sind, bei Erreichung höherer Salzkonzentrationen
außerordentlich groß wird und dann, weil bei höheren Salzkonzentrationen die Heizflächen
schnell durch Abscheidung wasserärmerer Hydrate verkrusten, wodurch die Wärmeaufwandskosten
zu hoch ,werden.
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Diese Mängel vermeiden zwar die neueren Verfahren, die ohne Eindampfen
arbeiten und kurz als Regenerierverfahren bezeichnet werden. Dabei wird im allgemeinen
so gearbeitet, daß die ausgebrauchten heißen, säurehaltigen Salzlaugen jeweils mit
so viel frischer Säure versetzt und abgekühlt werden, daß
nach der Abtrennung
der beim Abkühlen ausfallenden Kristalle die Mutterlauge wieder als arbeitsfähige
Löselauge benutzt werden kann.
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Der Möglichkeit, diese Verfahren überall mit Erfolg anzuwenden, steht
aber in gewissen Fällen, z. B. bei der Blechbeizerei, die jeweilige Höhe des Salzgehalts
und Säuregehalts der durch Regenerieren erhaltbaren Mutterlaugen entgegen, deshalb
sind Regenerierverfahren dort nicht anwendbar, wo aus bestimmten Gründen, z. B.
wegen der Gefahr der Beizblasenbildung, mit Laugen gearbeitet werden muß, die verhältnismäßig
niedrige Anfangsgehalte an Salz und Säure haben.
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Es wurde nun gefunden, daß man auch in diesen Fällen die Regenerierverfahren
aus saurer Lösung anwenden kann, wenn man erfindungsgemäß so verfährt, daß man die
verhältnismäßig
metallsalzarmen Ablaugen in bekannter Weise auf
ein solches Volumen einengt, @u dem Konzentrat unter Innehaltung bestimmter Temperaturen,
Salz- und Säurekonzentrationen, so viel Säure hinzugibt, daß man nach Entfernung
der auskristallisierenden Salze und dem Wiederauffüllen der Mutterlaugen auf das
Volumen der uneingeengten Lauge wieder eine arbeitsfähige Lösung hat. Die Temperatur
und Salz- bzw. Säurekonzentrationsgrenzen, bei denen jeweils reine, d. h. mit kristallwasserärmeren
Kristallen nicht verunreinigte Hydrate ausfallen, sind z. B. für Schwefelsäure-Eisenvitriol-Lösungen:
| Fe S O; . 7H_ O H;, S O9 Temperatur |
| a |
| r.# |
| 40 5 95 |
| 40 l o 88 |
| -l.0 15 79 |
| 45 5 87 |
| 45 i0 79 |
| 45 15 68 |
| 50 5 79 |
| 50 10 70 |
| 50 15 69 |
| 55 5 71 |
| 55 5 64 |
Beispiel io cbm verdünnter Schwefelsäure mit 120 g H2 S044 werden zum Beizen von
Eisenfabrikaten benutzt. Nachdem die Beize ausbraucht ist, enthält sie a8i5oleg
FeS04# 72q -
285 g/1 und noch aoo kg H2 S04 = ao g!1. Will man diese Lauge
nach dem Regenerierverfahren verarbeiten, so muß man zu der obigen Menge iooo kg
Schwefelsäure hinzugeben. Man erhält dann eine Lösung mit i 14 gil freie Säure und
270g11 Eisenvitriol. Kühlt man diese Lösung ab auf o°, so fallen iooo kg Eisenvitriol
aus, und man erhält wieder io ooo 1 Mutterlauge mit iao g H,S04 und i85 g Fe S04
# 7 aq je Liter.
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Dampft man dagegen die Ausgangslauge auf 5 cbm ein, so enthält sie
570 g Fe S 04 # 7 aq/l und 40g H,S04/1. Kühlt man diese Losung auf o° ab,
so scheiden .sich 185o kg Fe S 04 # 7 aq ab, und es bleibt eine Mutterlauge voll
20001 mit iooo kg FeS04 # 7 aq =:250,-,11 und aoo leg H2 S04.= 5o g%1 zurück. Verdünnt
man diese Lösung wieder auf io cbm, so liegt der Eisenvitriolgehalt bei foo gll.
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Verfährt man dagegen nach dem Verfahren der Erfindung und setzt nach
dem Einengen der io cbm Beize auf 5 cbm zunächst die beim Beizen verbrauchte Schwefelsäure
- iooo kg wieder zu und kühlt auf o° ab, so erhält man 245o kg Eisenvitriol und
4240 1 Mutterlauge, die nach dem Auffüllen auf die ursprünglichen io cbm nur noch
einen Gehalt von 40 g Fe SO, # 7 aq/l aufweist.
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Demgemäß beträgt der Eisenvitriolgehalt weniger als ein Viertel bzw.
weniger als die Hälfte des obigen in der regenerierten Beize. Fernerhin wurden in
einem Arbeitsgang 245o kg statt iooo bzw. 185o kg Vitriol gewonnen.
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Das Verfahren der Erfindung stellt demnach eine Kombination der zwei
an sich bekannten Verfahren des Einengens und des Regenerierens aus saurer Lösung
dar. Diese Kombination ist neu; sie bringt gegenüber den einzelnen Kombinationsgliedern
wesentliche Vorteile, und zwar: i. daß man auf diese Weise salzarme Lösungen unter
Gewinnung reiner Salzhydrate im Kreislauf benutzen kann, die bisher durch Regenerieren
nicht verarbeitet werden konnten; a. daß als Zusatzsäure verhältnismäßig stark verdünnte
Lösungen benutzt werden können, ohne daß das Volumen der Arbeitslösung wächst; 3.
daß die Einengung innerhalb der Grenzen geschieht, bei denen die bisher beobachteten
Mißstände des großen Apparateverschleißes der Heizflächenverkrustung nicht auftritt;
4.. daß die bei der Regenerierung der eingeengten Salzlaugen erhaltbaren Mutterlaugen
jeweils so geringen Säure- und Salzkonzentrationen erreichbar werden, daß allen
in der Technik auftretenden Ansprüchen an eine untere Gehaltsgrenze genügt wird.