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Herstellung von Ammoniumsulfat Die Erfindung bezieht sich auf ein
Verfahren zur Beeinflussung der Form der Ammoniumsulfatkristalle, welche bei der
Verdampfung von Arnmoniumsulfatlösungen oder beim Auskristallisieren aus Lösungen,
die im wesentlichen übersättigt sind, erhalten werden, beispielsweise solchen, die
bei dem sogenannten Sättigerverfahren entstehen, bei dem Ammoniak und Schwefelsäure
miteinander in einer Flüssigkeit umgesetzt werden, die schon mit Ammoniumsulfat
gesättigt worden ist.
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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Änderung der Kristallform
von Ammoniumsulfat, um so Kristalle mit Einem gewünschten Verhältnis der Länge zur
Breite derselben zu erhalten. Ein anderer Zweck des Verfahrens ist der, feste Kristalle
von regelmäßiger Form und Gestalt zu erhalten, ohne daß besonders sorgfältig durchzuführende
oder umdtändliche Kristallisationsverfahren angewandt werden müssen.
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Es ist bekannt, daß die Form von Ammoniumsulfatkristallen durch die
Gegenwart von dreiwertigen Eisen-, Aluminium- oder Chromionen in der Mutterlauge
beeinflußt wird und daß die Form der Kristalle durch Änderung der Konzentrationen
dieser Ionen in der Mutterlauge verändert werden kann, wobei noch andere die Kristallform
beeinflussende Faktoren, beispielsweise der Säuregehalt der Flüssigkeit, beachtet
werden müssen. Es ist wünschenswert, die Konzentration dieser Ionen innerhalb ziemlich
enger Grenzen zu halten, jedoch entstehen hierdurch in gewissen Fällen beträchtliche
Schwierigkeiten. Es kommt hinzu, daß beim Sättigerverfahren die Konzentration an
Eisenion infolge Verunreinigung der Säure und/oder Korrosion des Sättigerkessels
zu hohe Werte annehmen
kann, um zu erreichen, daß widerstandsfähige
Kristalle erhalten werden.
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Wenn die Konzentration der dreiwertigen
| Ionen von Eisen, Aluminium oder Chrom;'- |
| der Mutterlauge einen zu großen Weh |
| nimmt, so werden die Kristalle in der |
| von dünnen Nadeln erhalten, die beim |
nen leicht schnell zu Staub zerfallen. Für gewisse Zwecke ist es jedoch wünschenswert,
kräftige, staubfreie Kristalle in einer Form zu erhalten, so daß sie beim Versand
oder Lagern nicht zusammenbacken. Diese Eigenschaften sind besonders wünschenswert,
wenn das Ammoniumsulfat als Düngemittel Verwendung finden soll, wobei die Regelmäßigkeit
der Kristallgröße eine gleichmäßige Verteilung des Ammoniumsulfats auf dem Lande
ermöglicht.
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Es wurde nun gefunden, daß durch die Hinzufügung von geeigneten Mengen
an Oxalsäure oder Salzen derselben die Konzentration von dreiwertigen Eisen-, Aluminium-oder
Chromkationen, die in der Mutterlauge zugegen sind, um einen solchen Betrag verringert
werden kann, daß die Ammoniumsulfatkristalle mit einem beliebigen, b--stimrnten
Verhältnis von der Länge zur Breite hergestellt werden können. An Stelle von Oxalsäure
oder deren Salze @ können auch Stoffe angewendet werden, die beispielsweise durch
Doppelumsetzung zu diesen führen.
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Gemäß der Erfindung werden also bei der Herstellung von Ammoniumsulfat
durch Verdampfung von Lösungen desselben oder durch Bildung von Ammoniumsulfat in
einer schon mit diesem Stoff gesättigten Lösung, wobei diese Lösungen freie Säure
und dreiwertige Eisen-, Aluminium- oder Chromionen enthalten, dieser Lösung Oxalsäure
oder ein Salz derselben hinzugefügt oder Stoffe, die zur Bildung dieser Verbindungen
führen.
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Die Menge der der Lösung hinzugefügten -Oxals,äur e oder des Oxalats
zum Zwecke, Ammoniumsulfatkristalle mit einem bestimmten Verhältnis von der Länge
zur Breite zu erhalten, hängt von der Konzentration der Eisen-, Aluminium- oder
Chromkationen in der Flüssigkeit ab und von anderen Faktoren, wie beispielsweise
der Temperatur und dem Säuregehalt der Lösung, und kann für jeweilige obwaltenden
Bedingungen durch wenig einfache Vorversuche festgestellt werden. Die Menge an freier
Säure in der Lösung kann 3,5 bis 7 gm pro ioo ccm Lösung betragen; jedoch können
auch höhere oder niedrigere Mengen erforderlichenfalls zugegen sein.. Bei beliebigen
jeweils vorliegenden Bedingungen führt eine Vergrößerung der Menge der hinzugefügten
Oxalsäure oder Oxalat zu einer Verringerung des Verhältnisses der Länge zur Breite
der Kristalle, und es ist sogar möglich, durch Hinzufügung genügend großer Mengen
Oxalsäure oder Oxalat Kristalle von Ammoniumsulfat zu erzeugen, die im wesentlichen
gleiche Abmessungen in der Länge :@i:id Breite besitzen. Durch die Verringerung
des Verhältnisses der Länge zur Breite der kristalle erfolgt nicht nur eine Verringerung
der Länge an sich, sondern gleichzeitig eine Vergrößerung der Breite, so daß also
die Kristalle kräftiger werden.
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In den folgenden Beispielen sind einige Ausführungsformen der Erfindung
angegeben. Beispiel i Es wurden zwei Lösungen von 176 g AmmOniumsulfat
in 300 ccin Wasser hergestellt und auf eine Temperatur oberhalb 6o ° C ge--
bracht,
dann wurde eine solche Menge Eisenammoniumalaun hinzugefügt, so daß in der Lösung
auf je ioo Teile Ammoniumsulfat und o,o5 Gewichtsteile Ferriionen zugegen waren.
Der Säuregehalt der Lösung wurde auf 3,5 g Schwefelsäure pro ioo ccm Lösung eingestellt.
Einer dieser beiden Lösungen wurden 0,5 gm Oxalsäure hinzugefügt.
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Die in Flaschen eingebrachten Lösungen wurden über Nacht in einem
langsam abkühlenden Bad geschüttelt, die sich dabei abscheidenden Kristalle wurden
abgetrennt und geprüft. Die aus der Lösung entstehenden Kristalle, die keine Oxalsäure
enthielten, hatten ein Verhältnis von der Länge zur Breite wie io : i, während die
Kristalle aus der anderen Lösung ein Verhältnis von der Länge zur Breite wie :f
: i besaßen. Beispiel 2 Es wurden drei Lösungen gemäß Beispiel i hergestellt, und
zwar unter Anwendung von Aluminiumsulfat an Stelle von Eisenammoniumsulfat, und
zwar kamen o,2o Gewichtsteile Aluminium auf ioo Teile Ammoniumsulfat. Der ersten
Lösung wurde keine Oxalsäure hinzugefügt, der zweiten i g und der dritten 2 g. Die
in Flaschen eingebrachte Lösung wurde über Nacht in einem langsam abkühlenden Bad
umgerührt, worauf dann die Kristalle abgeschieden und geprüft wurden.
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Die sich aus der ersten Lösung ergebenden Kristalle hatten ein Verhältnis
von der Länge zur Breite von'io : i. Die Kristalle aus der zweiten Lösung hatten
ein Verhältnis von der Länge zur Breite wie 4.: i, und die Kristalle aus der dritten
Lösung ähnelten Zuckerkristallen.
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Beispiel 3 Es wurden in der in Beispiel i angegebenen Weise drei Lösungen
hergestellt, und zwar unter Anwendung von Chromsulfat an Stelle von Ferriammoniumsulfat,
und -zwar fanden
0,025 Gewichtsteile Chrom auf ioo Teile
Amrnoniumsulfat Anwendung.
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Der ersten Lösung wurde keine Oxalsäure hinzugefügt, der zweiten o,i
g und der dritten o,15 g. Die in Flaschen eingebrachten Lösungen würden über Nacht
in einem langsam abkühlenden Bad geschüttelt, worauf dann die Kristalle abgeschieden
und geprüft wurden. Die Kristalle der ersten Lösung hatten ein Verhältnis von der
Länge zur Breite von mindestens io : i, die Kristalle der zweiten Lösung ein Verhältnis
von der Länge zur Breite wie q.: 1 und die Kristalle aus der dritten Lösung ein
Verhältnis von der Länge zur Breite wie 2 : 1.
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Aus den folgenden Tafeln ist der Einfluß auf die gebildeten Kristalle
bei Änderung des Ferriionengehaltes, der Säuremenge und der Menge der hinzugefügten
Oxalsäure ersichtlich.
| Tafel i |
| Ferriionengehalt = o,o2g gm pro ioo ccm Lösung |
| Verhältnis |
| HZ S 04 Oxalsäure Form der gebildeten Kristalle von der Länge |
| -zur Breite |
| r100 ccm g 1o0 ccm |
| 3,5 keine dünne Kristalle 1o:1 |
| 3,5 0,05 kleine reisartige Kristalle 4: 1 |
| 3,5 0,o67 gewöhnliche reisartige Kristalle 3:1 |
| 3,5 0,o83 kurze reis- und zuckerartige Kristalle 2:1 |
| 7,0 keine dünne Kristalle g : i |
| 7,0 0,05 lange Nadeln 7:1 |
| 7,0 0,o67 gewöhnliche reisartige Kristalle 3:1 |
| 7,0 o,083 kurze reisartige Kristalle 2:5 |
| Tafel 2 |
| Ferriionengehalt = 0,044 gm/ioo ccm Lösung |
| Verhältnis S O Oxalsäure hältnis |
| Form der gebildeten Kristalle von der Länge |
| g/ioo ccm g/ ioo ccm zur Breite |
| 3,5 keine Staub g:i |
| 3,5 0,.05 kleine reisartige Kristalle 5: 1 |
| 3,5 0,o83 kurze reis- und plattenartige Kristalle 2:1 |
| 7,0 keine dünne Nadeln 1o :1 |
| 7,0 0,05 dünne Nadeln 8:1 |
| 7,0 0,083 reisartige Kristalle 3:1 |
| Tafel 3 |
| Ferriionengehalt = o,o5g gm/ioo ccm Lösung |
| H'S04 Oxalsäure Form der gebildeten Kristalle Verhältnur B
e der Länge |
| g1100 ccm /roo ccm |
| 3,5 . 0,05 dünne Nadeln 7:1 |
| 3,5 0,083 dünne Nadeln 6:1 |
| 3,5 0,1o dünne Nadeln 5:1 |
| 7,0 0,05 dünne Nadeln 8:1 |
| 7,0 0,o83 dünne Nadeln 7;1 |
| 7,0 0,1o dünne Nadeln 6:1 |
Bei einer weiteren Versuchsreihe, die gemäß Beispiel i hergestellt
wurde, wurden folgende Ergebnisse erzielt.
| Tafel 4 |
| Ferriionengehalt = o,os °/a, bezogen auf Salz |
| Hinzugefügte Gewichts- Verhältnis der |
| Stoffe menge Länge zur Breite |
| desselben der Kristalle |
| Keiner ..... . . . - 8-1 |
| Oxalsäure ....... 0,2-5 g 2'/., : i |
| Ammoniumoxalat 0,259 3 : z |
| Natriümoxalat .. 0,25 g 3: I |
| Calciumoxalat ... 0,25 g 3 : z |
| Oxalsäure....... 0,175 g 4:1 |
| Ammoniumoxalat 0,175 g 4=I |
| Natriumoxalat .. 0,175 g 5 : r |
| Calciumoxalat ... 0,175 g 4:'/.2: z |
| Tafel 5 |
| Chrom- 0,025 °/o, bezogen auf Salz (hinzu- |
| gefügt als Chromsulfat) |
| Hinzugefügte Gewichts- Verhältnis der |
| Stoffe menge Länge zur Breite |
| desselben der Kristalle |
| Keiner,. . . . . . . . . - zo bis =2: z |
| Oxalsäure....... 0,25 g 3:i |
| Ammoniumoxalat 0,--59 3: a |
| Nätriumoxalat . . 0,25 g 3: i |
| Calciumoxalat ... 0125 g 3 : z |
| Tafel 6 |
| Aluminium- 2o°/0, bezogen auf Salz (hinzu- |
| gefügt als Aluminiumsulfat) |
| Hinzugefügte Gewichts- Verhältnis der |
| Stoffe menge Länge zur Breite |
| desselben der Kristalle |
| Keiner. . . . . . .... - 7: Z |
| Oxalsäure ....... 1,5 g 3';'., : i |
| Ammoniumoxalat 1,5 g 4: r |
| Natriumoxalat . . 1,5 g 3-1 |
| Calciumoxalat. . . 1159 3 : i |
| Oxalsäure....... 0,75 g 5: i |
| Ammoniumoxalat 0,759 5 : z |
| Natriumoxalat . . 0,75 g 5 : i |
| Calciumoxalat. . . 0,759 6 : r |