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Herstellung von Ätznatron Es ist bekannt, daß Gemische von Eisenoxyd
und Natriumnitrat bei höherer Temperatur in Gegenwart von Luft unter eventuellem
Zusatz von Wasserdampf Natriumferrit bilden, wobei Stickoxyde frei werden. Das Ferrit
kann durch Wasser zersetzt werden, wodurch Lösungen von Ätznatran und unlösliches
Eisenoxyd erhalten werden. Letzteres kann zur Zersetzung neuer Mengen von Natriumnitrat
Verwendung finden oder kann seiner besonders feinen Verteilung wegen als Farbstoff
benutzt werden.
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Es wurde nun gefunden, daß die Ausbeuten bei der Einwirkung von Eisenoxyd
auf Natriumnitrat viel günstiger gestaltet werden können, wenn der Mischung von
Eisenoxyd und Natriumnitrat amorphe Kieselsäure von großer Oberflächenentwicklung
zugesetzt wird. Dieses Gemisch wird dann in Gegenwart. von strömender Luft oder
anderen strömenden Gasen auf höhere Temperatur erhitzt.
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Als Rohmaterial für Eisenoxyd und amorphe Kieselsäure wird besonders
vorteilhaft das natürliche Mineral Limonit verwendet.
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Die Reaktion kann gegebenenfalls in Gegenwart von Wasserdampf vorgenommen
werden.
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Man kann auch neben Limonit weitere Zusätze von amorpher Kieselsäure
verwenden. Anscheinend bildet die amorphe Kieselsäure eine Verbindung mit dem .Atznatron
oder mit diesem.und dem Eisenoxyd, die katalytische Wirksamkeit besitzt und auch
bei der Behandlung des Reaktionsproduktes mit Wasser nicht zersetzt wird, so daß
das regenerierte Eisenoxyd, falls es wieder verwendet wird, eines neuerlichen Zusatzes
amorpher Kieselsäure nicht bedarf. Quarz ist für den Ablauf der Reaktion nicht günstig.
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Da die Zersetzung des Natriumferrits bei Gegenwart von Kieselsäure
erschwert ist, wird dieselbe in diesem Falle vorteilhaft mit Wasser unter erhöhtem
Druck bei einer ioo° übersteigenden Temperatur vorgenommen. Die Reaktion: Nag Fe.
04 ' H2 O - 2 Na O H -1- Fe203 ist eine umkehrbare. Es hat sich gezeigt, daß man,
wenn man bei der Siedetemperatur bei gewöhnlichem Druck arbeitet, höchstens Lösungen
erhält, die 400 g Na OH im Liter enthalten, während man bei höheren Temperaturen
die Konzentration weiter steigern kann. Diese Arbeitsweise hat somit auch den Vorteil,
daß Ätznatronlaugen von höherer Konzentration erzielt werden.
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Die erwähnte Zersetzung des Natriumnitrates läßt sich vorteilhaft
in einem kontinuierlichen Prozeß betreiben. Dazu wird das vorher mit Wasser angepastete
Gemisch nach eventueller Trocknung in stückiger oder pulveriger Form durch einen
von außen geheizten Ofen hindurchgeführt, durch den gleichzeitig
ein
eventuell mit Wasser angefeuchteter Luftstrom geleitet wird.
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Die Arbeit in kontinuierlicher Form bringt nicht nur den Vorteil eines
größeren Durchsatzes mit sich, sondern sie erlaubt auch eine Gewinnung der Stickoxyde
in gleichmäßiger Konzentration, was für deren Absorption besonders wichtig ist.
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Zur Ausführung des Verfahrens kann z. B. ein um seine Achse rotierender
horizontaler oder leicht geneigter Zylinder (Drehrohrofen) verwendet werden, wie
er zum Brennen des Zementes benutzt wird, der jedoch von außen geheizt wird. Doch
kann es von Vorteil sein, das Material im Innern des Zylinders mit Hilfe einer eingebauten
Schnecke zwangsyveise weiterzubefördern. Der Luftstrom kann in derselben Richtung
geführt werden, in der sich das Material bewegt, doch kann auch im Gegenstrom gearbeitet
werden. Verfährt man im Gleichstrom, so kann das Material in feuchtem Zustand in
den Ofen gebracht werden, so daß der Zusatz von Wasserdampf zur Luft sich erübrigt.
Arbeitet man im Gegenstrom, so, kann eine Vorwärmung der Luft und eine gleichzeitige
Abkühlung der Reaktionsprodukte stattfinden, wodurch eine bessere Ausnutzung der
Wärme erzielt wird.
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Statt eines rotierenden Ofens kann auch ein Schachtofen Verwendung
finden, dem die Mischung in körniger Form zugeführt wird. In diesem Falle wird vorteilhaft
im Gegenstrom gearbeitet.
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Als günstigste Arbeitstemperatur hat sich eine solche von 6oo bis
750° C erwiesen. Die Luftmenge wird zweckmäßig so geregelt, daß die Stickoxydkonzentration
über 2 0lo beträgt.
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An Stelle von Luft können auch andere Gase, z. B. Verbrennungsgase,
Anwendung finden. Werden dieselben in heißem Zustand gebraucht, so kann die Heizung
teilweise oder völlig von innen erfolgen.
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Die bei dem Verfahren erhaltenen Stickoxyde werden in bekannter Weise
zu Salpetersäure beziehungsweise zu Nitraten und Nitriten verarbeitet.
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Es wurde weiter gefunden, daß die erwähnte Reaktion sich bedeutend
leichter vollzieht, wenn die Erhitzung der Reaktionsmasse bei Unterdruck erfolgt.
Die Reaktion: 2 NaN0g + Fe20s-Na.Fe.0, -[- 2 NO 3 0 ist anscheinend umkehrbar und
verläuft um so leichter, d. h. bei einer um so niedrigeren Temperatur, von links
nach rechts, j e geringer die Konzentration der entstehenden Gase ist. Dadurch ergeben
sich bei der praktischen Durchführung besondereVorteile. Die entstehenden Gase sind
dann völlig unverdünnt durch Fremdgase und können daher besser absorbiert werden.
Durch diese Maßnahme kann also die Temperatur sowie die Dauer der Reaktion wesentlich
herabgesetzt werden. Es ist viel vorteilhafter, die Konzentration der Stickoxyde
durch Druckerniedrigung zu senken als durch Verdünnung durch ein großes Quantum
fremder Gase.
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Ausführungsbeispiele i. Eine Mischung von 276 Teilen Salpeter und
724 Gewichtsteilen reinem Eisenoxyd wurde auf eine Temperatur von 65o° C erhitzt.
Die Dauer der Behandlung betrug q. Stunden, lind es wurden in dieser Zeit je Stunde
und je Kilogramm Mischung ungefähr 2,i ins eines Gemisches von Luft und Wasserdampf
durchgeleitet. Die Ausbeute an :@tznatron betrug 86 0/0 des theoretisch zu erwartenden
Wertes.
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2. iooo Teile einer Mischung von Salpeter und Limonit (welche laut
Analyse aus 33,1 % Na N Os, 6o,1 11, Fe=0y und 6,8 °/o Si O= bestand) wurden durch
2 Stunden auf 65o° C erhitzt, wobei je Stunde und Kilogramm 1lischung 1,2 ms einer
Mischung von Luft und Wasserdampf durchgeleitet wurden. Die Ausbeute betrug trotz
der viel kürzeren Behandlung 93,8 0!0.
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3. iooo Teile einer Mischung von Magnetfit und Salpeter
(28,80!. NaNOs, 70 0,1o Fe-O" 1,2%Si0,) wurden durch 2 Stunden auf 65o° C
erhitzt, wobei je Stunde und Kilogramm Mischung 1,96 ins einer Mischung von Iruft
und Wasserdampf durchgeleitet wurden. Die Ausbeute betrug 457 0;o der theoretischen
Menge.
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4. Je iooo Teile einer Mischung von 27,6 010 Natriumnitrat und 72,4
% reinem Eisenoxyd wurden durch 2o Minuten auf 6oo° C erhitzt, wobei je Stunde und
Kilogramm des Gemisches 2,4 m3 einer Mischung von Luft und Wasserdampf durchgeleitet
wurden. Bei dem ersteren Versuch wurde die reine Mischung verwendet. Bei einem zweiten
Versuch wurden 2,5 110 Quarz, bei einem dritten Versuch 2,5 % gefällte und getrocknete
Kieselsäure zugesetzt. Die Ausbeuten der drei Versuche waren: Versuch i ohne Zusatz
9,1 0,10, Versuch 2 finit Quarzzusatz 8,6 010, Versuch 3 mit Zusatz amorpher Si02
23,6 0jo.
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5. iooo Teile einer Mischung von 30,1 0(o Salpeter und 69,9 % getrocknetem
Limonit wurden in einem Drehrohrofen unter öfterem Durchschicken der Masse im ganzen
3'/.,Stunden auf 570 bis 62o° C erhitzt, wobei Luft durchgeleitet -wurde.
Die Ausbeute betrug 9-.4 °/o.
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Während die Mischungen, welche Magnetfit oder Eisenoxvd auch unter
Zusatz von Quarz enthalten, selbst im Drehofen schmelzen und anbacken, sintern die
Mischungen mit Liinonit oder mit Zusatz amorpher Kieselsäure nur
ein
wenig zusammen und lassen sich ohne Schwierigkeit aus dem Ofen entfernen.
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6. Eine Mischung von Salpeter und Limonit wurde in einem Ofen auf
steigende Temperatur erhitzt, während bei einem Druck von 115 mm Quecksilbersäule
Luft durch ein Kapillarrohr durchgesaugt wurde. Die Stickoxydentwicklung beginnt
bereits unter 300° C. Die Erhitzung wird langsam bis 6oo° C gesteigert. Die Ausbeute
an Ätznatron betrug 92 % der theoretischen Menge.
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In .keinem der bisher bekannten Verfahren ist vorgeschlagen worden,
amorphe Kieselsäure zur Erleichterung der Reaktion zuzusetzen. Die in Patentschriften
vorgeschlagenen Rohmaterialien Hämatit, Purple Ore sind anhydrische Eisenmineralien,
die, falls sie Kieselsäure enthalten, diese nicht in Form von amorpher Kieselsäure
besitzen.