DE585938C - Herstellung von Kieselsaeure - Google Patents

Herstellung von Kieselsaeure

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DE585938C
DE585938C DEI40660D DEI0040660D DE585938C DE 585938 C DE585938 C DE 585938C DE I40660 D DEI40660 D DE I40660D DE I0040660 D DEI0040660 D DE I0040660D DE 585938 C DE585938 C DE 585938C
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DE
Germany
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slag
silica
acid
tower
porous
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Expired
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DEI40660D
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English (en)
Inventor
Dr Josef Koenig
Dr Fritz Stoewener
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IG Farbenindustrie AG
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IG Farbenindustrie AG
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Publication date
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B33/00Silicon; Compounds thereof
    • C01B33/113Silicon oxides; Hydrates thereof
    • C01B33/12Silica; Hydrates thereof, e.g. lepidoic silicic acid
    • C01B33/124Preparation of adsorbing porous silica not in gel form and not finely divided, i.e. silicon skeletons, by acidic treatment of siliceous materials

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Solid-Sorbent Or Filter-Aiding Compositions (AREA)
  • Processing Of Solid Wastes (AREA)

Description

  • Herstellung von Kieselsäure Es- ist bekannt, daß man Schlacke, z. B. Hochofenschlacke, mit Säuren unter Bildung von Kieselsäure zersetzen kann. Man pflegt dabei' die Zersetzung so zu leiten, daß entweder unmittelbar 'oder unter intermediärer Bildung eines Sols eine Kieselgallerte erhaften @ wird. Dieses Verfahren besitzt den Nachteil, daß, da Sole und Gallerte im allgemeinen sehr wasserreich sind und selbst die konzentriertesten ' Gallerten noch über 70 °l, Wasser aufweisen, zur Umsetzung der Schlacke, insbesöndere"aber zum Waschen der Gallerte, unverhältnismäßig große Gefäße erforderlich sind. Beim Trocknen tritt weiterhin ein starkes" Schrumpfen der Gallerte ein, so -daß große, nur schlecht ausnutzbare Trockenräume benötigt werden, und da die Gallerten beim Schrumpfen überdies meist in kleine Stücke zerspringen lassen sich gröbere Stücke meist- überhaupt nicht herstellen: Solche werden aber überall dort verlangt, wo das Fertigprodukt "bei seiner Verwendung einer Behandlung mit strömenden Gasen oder Flüssigkeiten unterworfen wird und wo der Gas- oder Flüssigkeitswiderstand klein gehalten werden soll: Es wurde 'nun gefunden, daß man Kieselsäure in sehr vorteilhafter Weise ohne die genannten Schwierigkeiten erhält, wenn man poröse'Schlacken töpöchemisch zersetzt, d. h. derartig, daß -die erhaltene Kieselsäure die Gestalt und Struktur der Ausgangsschlacke aufweist; diese Kieselsäure schrumpft beim Trocknen überhaupt nicht oder in nur geringem Maße ein. Da genügend poröse Schlacken infolge ihrer zahlreichen Poren den Zersetzungsmitteln besonders leicht zugänglich sind, tritt eine rasche Zersetzung auch dann ein, wenn man die Schlacke in großen Stücken anwendet, so daß man die Herstellung stückiger Kieselsäure von beliebiger Größe ganz in der Hand hat. Als Ausgangsmaterial sind besonders die bei der thermischen Herstellung von Phosphor aus Calciumphosphaten, Kohle und Kieselsäure erhaltenen Calciumsilikatschlacken geeignet, vor allem dann, wenn sie durch Abschrecken mit Wasser, unter Aufgießen der geschmolzenen Schlacke auf ein poröses, mit Wasser getränktes Beet aus Sand u. dgl., in stark poröser Form erzeugt sind; jedoch sind auch aridere, i. B. Hochofen-, Abstichgeneratorenschlacken oder tonerdereiche Phösphorschlakken, die bei der thermischen Phosphorherstellung unter Verwendung von Kieselsäure und Tonerde oder Aluminiumsilikaten erhalten wurden, 'verwendbar, sofern sie genügende Porosität besitzen: Um eine topochemische Zersetzung zu erreichen, muß vor allem die Konzentration der zu .verwendenden Säure innerhalb bestimmter verhältnismäßig enger Grenzen gehalten werden, die, ebenso wie die Temperatur, von Fall zu Fall, je nach Art der Schlacke, der Natur der Säure und der sonstigen Arbeitsbedingungen, ermittelt werden müssen. Im allgemeinen wird am zweckmäßigsten Salpetersäure benutzt, die zugleich den Vorteil der Gewinnung besonders wertvoller Nebenprodukte bietet, und zwar verwendet man die Säure in der Regel in einer Konzentration von 2o bis so 0%, wobei vorzugsweise Zersetzungstemperaturen von 4o bis 5o° angewandt werden. Als Zersetzungsmittel lassen sich auch, wenn auch im allgemeinen weniger günstig, andere Säuren, z.13. Salzsäure, Phosphorsäure, Schwefelsäure, ferner Salze, z. B. Bisulfate und saure Phosphate sowie gasförmige Säuren oder säurebildende Gase, gegebenenfalls zusammen mit evtl. überhitztem oder gespanntem Wasserdampf, benutzen. In manchen Fällen kann der Aufschluß der Schlacke zweckmäßig auch unter Druck erfolgen.
  • Beim Aufschließen größerer Schlackenstücke kann es vorkommen, daß im Innern der Schlacke noch ein kleiner Rest unverändert bleibt, zu dessen Zersetzung eine unverhältnismäßig lange Einwirkungsdauer der Säure nötig wäre, was aber mitunter unwirtschaftlich ist. Aber auch bei leicht zersetzlichen Schlacken ist es oft zweckmäßig, z. B. bei der Herstellung eines Trägermaterials für Katalysatoren, die Zersetzung unvollständig durchzuführen, so däß in dem aufzuschließenden Kieselsäurestück ein unzersetzter Kern vorhanden bleibt, der eine größere Härte des Katalysators bewirkt. In diesen Fällen erhält man Massen, die außer Kieselsäure noch andere Substanzen enthalten. Das gleiche ist auch dann der Fall, wenn man zum Aufschluß Schwefelsäure oder Phosphorsäure verwendet, wobei unlösliche Calciumsalze innerhalb der Poren der Kieselsäure eingelagert bleiben können. Erfolgt nach der Zersetzung tonerde- oder eisenhaltiger Schlacken mit Salz- oder Salpetersäure vor dem Auswaschen des porösen Skelettes eine Trocknung bei 25o°, so gehen die in den Poren noch vorhandenen Chloride oder Nitrate der Tonerde bzw. des Eisens in unlösliche Verbindungen über, so daß nach einem Waschprozeß, bei dem die Calciumsalze entfernt werden, eine tonerde- bzw. eisenoxydhaltige poröse. Kieselsäure hinterbleibt.
  • Die in der beanspruchten Weise erhaltene poröse Kieselsäure bzw. die Kieselsäure enthaltenden porösen Massen sind, insbesondere flach etwaigem Trocknen oder Calcinieren durch Adsorptionsvermögen und große Reaktionsfähigkeit ausgezeichnet und können in stückiger Form oder gemahlen, z. B. als künstliche Bleicherde, als Adsorbentien, als Katalysatoren, Reinigungsmassen, z. B. für. Montanwachs bzw. als Träger für Kontaktmassen oder Reinigungsmassen, zur Herstellung von Wasserglas und Wasserglasisoliermassen, von Basenaustauschern, keramischen Massen, Baustoffen, ferner als Mittel zur Entchlorung und Entölung von Wasser, zur Filtration von Flüssigkeiten, zur Entschwefelung von Gasen, Ölen usw., als Füllmittel für Isoliermassen, Beton, Schaumbeton, Kautschuk,- Papier, Seifen, als Packmaterial, z. B. für Isoliermatratzen gegen Schall und Wärme, ferner zur Erzeugung von Kunstmassen, insbesondere zusammen mit organischen Stoffen, z. B. rohem oder gebleichtem Montanwachs, verwendet werden. Sie kommen als Aufsaugematerial für Flüssigkeiten, z. B. für hygienische Zwecke, oder für Elektrolyte, z. B. in Trockenelementen, ferner für Benzin, Spiritus u. dgl., für Acetylen, Nitroglycerin oder Blausäure, Phosgen, Brom usw. in Betracht und können demnach als Verfestigungsmittel, z. B. für Brennstoffe, als Mittel zur Verhinderung von Explosionen oder beim Transport von Giftstoffen bzw. als Schädlingsbekämpfungsmittel Verwendung finden. Mit Löschmitteln, z. B. Tetrachlorkohlenstoff, getränkt, können sie als Feuerlöschmittel benutzt werden. Auch bei der Herstellung von Farben, z. B. Mineralfarben, Druckfarben, Ölfarben, Tapetenfarben, Farben für Buntpapier u. dgl., oder von Schleif- und Schmiermitteln können sie Verwendung finden sowie für alle Zwecke, für die man bisher Kieselgör zu benutzen pflegte (s. beispielsweise K r ä t z e r : »Wasserglas und Infusorienerde«, 1922).
  • Die Massen eignen sich insbesondere auch als das Zusammenbacken verhindernde Zusatzstoffe bz-w. als Träger für Düngemittel, z. B. Phosphorsäure, Harnstoff usw. Wird Salpetersäure als Aufschlußmittel verwendet, so erhält man neben der Kieselsäure noch wertvolle Nitrate, insbesondere Calciumnitrat. Beispiel i Drei gemauerte, mit säurefestem Material ausgekleidete oder aus Chrom-Nickelstahl (sog. V 2 A-Legierung) bestehende Türme werden mit je i t poröser Calciumsilikatschlacke, die 49,30lo Si02, 43,7% Ca 0, 2,4% Ah O3 und o,80/, Mg 0 enthält und auf Walnußgröße gebrochen ist, gefüllt. Sie stellt ein Abfallprodukt der thermischen Phosphorherstellung dar -und ist in bereits erwähnter Weise in größeren zusammenhängenden Stücken durch Aufgießen der Schlackenschmelze in dünner Schicht auf ein mit Wasser getränktes Kiesbeet erhalten worden, dessen Wassergehalt nicht wesentlich von dem Gewicht der aufzublähenden Schlacke abweicht. In den ersten Turm werden 2,75 t einer q.o°/oigen, etwa 50° warmen Salpetersäure gepumpt, worauf diese durch Einblasen von Luft mit der Schlacke in intensive Berührung gebracht wird. Nach etwa dreistündiger Reaktionsdauer wird die Säure in den zweiten Turm übergeführt, während der erste Turm mit frischer Säure beschickt wird. Die im zweiten Turm befindliche Säure kommt nach weiteren 3 Stunden in den dritten Turm, während die jetzt im ersten Turm befindliche Säure dann in den zweiten Turm gepumpt und der erste Turm erneut mit Säure gefüllt wird. Aus dem dritten Turm wird nach weiteren 3 Stunden eine Kalksalpeterlauge von der Dichte 1,35 abgezogen, die praktisch keine freie Säure mehr enthält. Sobald die Schlacke im ersten Turm genügend umgesetzt ist, wird sie mittels Dampf ausgelaugt, bis die in den Poren der Masse enthaltene bzw. äußerlich anhaftende Kalksalpeterlauge entfernt ist, worauf der Turm I entleert - wird. Nach erneuter Füllung mit frischer Schlacke wird dieser als letzter wieder in das System eingeschaltet. Bei dauerndem Betrieb wird in dieser Weise jede Turmfüllung fünfmal mit Säure ausgelaugt, wobei eine weitgehende Umsetzung stattfindet.
  • Die ausgelaugte Schlacke stellt ein Kieselsäureskelett dar, das genau die Form der ursprünglichen Schlacke hat. Nach dem Trocknen mit heißen strömenden Gasen bei Too bis 15o° erhält man ein Produkt, das durch hohe Adsorptions- und Reaktionsfähigkeit ausgezeichnet ist. Die Kalksalpeterlauge enthält noch etwa 0,5 bis 1,o °/o des Schlakkengewichtes an gallertiger Kieselsäure sowie die in der Schlacke enthaltene Tonerde als Nitrat. Sie wird mit der zur Fällung von Tonerde nötigen Ammoniakmenge versetzt, wobei sich so viel Ammoniumnitrat bildet, daß eine' zur Herstellung von Kalksalpeter als Düngesalz, zweckmäßig unter Verspritzen, günstige Zusammensetzung der eingedickten und evtl. filtrierten Lauge entsteht.
  • Beispiel e In einem säurefesten gemauerten Turm wird i t der in Beispiel i angegebenen Cal-. ciümsilikatschlacke mit 1,9 t einer 45 °/oigen Salpetersäure zur Einwirkung gebracht. Die Temperatur steigt dabei infolge der Reaktionswärme rasch auf etwa go°; sie wird mittels Heizdampf noch mehrere Stunden. auf etwa 7o° gehalten. Die Säure wird währenddessen mehrmals langsam im Kreislauf durch den Turm gepumpt, bis die entstehende Salpeterlauge eine Dichte von 1,5 besitzt. Sodann wird die :Lauge abgelassen. Die in ihr noch vorhandenen geringen Mengen freier Säure werden mit Kalk oder auch Schlackenpulver umgesetzt, worauf die erhaltene dicke Lösung auf festen Kalksalpeter verarbeitet wird.
  • Der im Turm vorhandene poröse Rückstand wird gewaschen und durch Lagern an der Luft getrocknet. Er kann in bekannter Weise, z. B. auf Wasserglas, weiterverarbeitet werden.

Claims (2)

  1. PATENTANSPRÜCHE: i. Verfahren zur Herstellung von Kieselsäure oder diese enthaltenden Stoffen aus Schlacken, dadurch gekennzeichnet, daß man poröse .Schlacken topochemisch zersetzt.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß man die Zersetzung mittels Salpetersäure, vorzugsweise bei 4.o bis 5o°, durchführt.
DEI40660D 1931-02-12 1931-02-12 Herstellung von Kieselsaeure Expired DE585938C (de)

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DEI40660D DE585938C (de) 1931-02-12 1931-02-12 Herstellung von Kieselsaeure

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DEI40660D DE585938C (de) 1931-02-12 1931-02-12 Herstellung von Kieselsaeure

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DE585938C true DE585938C (de) 1933-10-18

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DEI40660D Expired DE585938C (de) 1931-02-12 1931-02-12 Herstellung von Kieselsaeure

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DE (1) DE585938C (de)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE950063C (de) * 1952-10-26 1956-10-04 Dr Hans Schrader Verfahren zur topochemischen Herstellung einheitlicher oder gemischter, kieselsaeurehaltiger Metallsilicate
US3110564A (en) * 1958-07-09 1963-11-12 Knapsack Ag Process for the manufacture of active silicic acid from a high percent silicate slag

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE950063C (de) * 1952-10-26 1956-10-04 Dr Hans Schrader Verfahren zur topochemischen Herstellung einheitlicher oder gemischter, kieselsaeurehaltiger Metallsilicate
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