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Verfahren zur Herstellung von Magnesiumcarbonat Die Erfin#dung betrifft
die Herstellung von Magnesiumcarbonat, insbesondere von sehr leichtem hydratisiertem
basischem Magnesiumcarbonat.
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Zur Herstellung von gefälltem Magnesiumcarbonat in technischem Urnfange
behandelt man gebrannten Dolomit mit kohlensättrehaltigetn Wasser, um das Calciumcarbonat
als Niederschlag von der Lösung abzuziehen. Sodann erhitzt man die Lösung, wodurch
basisches Magnesiumcarbonat ausgef ällt wird. Dieses Verfahren dauert ziemlich lange
und führt nicht zu einem Erzeugnis von der für viele Zwecke gewünscht-en Feinheit.
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Es wurde auch schon vorgeschlagen, basische Magnesiumcarbonate in
kleinen Mengen für pharmazeutische Zwecke durch eine Reaktion zwischen Magnesiumoxyd
und Ami-noniumcarbonat herzustellen. Bei diesem Verfahren wird Magnesiumoxyd jin
Wasser suspendiert. Darauf setzt man die notwendige Menge von Ammoniumearbonat unter
Bedingungen zu, unter denen die Reaktion zwischen Magnesiumoxyd und Ammoniumcarbonat
vollständig abläuft, mit anderen Worten, man setzt das Ammoniumcarbonat in solcher
Menge zu, daß die Menge CO" die zur Verbindung mit der Magnesia zwecks Bildung
von Magnesiumcarbonat erforderlich ist, vA-liegt, fernerdaß die theoretische, Menge,
Ammoniak vorhanden ist, die mit der erforderlichen Menge CO, Ammoniumcarbonat
bildet. Daher hat man verhältnismäßig große Mengen Ammoniak verwendet. Außerdem
war die Reaktionsdatier außerordentlich lang, so daß das Verfahren für die Herstellung
von basischem Magnesiumearbonat in technischem Umfange sich nicht in die Praxis
einführen ließ.
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Ferner ist ein Verfahren bekannt, gemäß dem Magnesiumearbonat dadurch
hergestellt wird, daß man auf das in einer reichlichen Wassermenge aufgeschlämmte
Magnesiumoxyd ein Molekül Kohlensäure und 11/2 Moleküle Ammoniak einwirken läßt.
Es wird also bei diesem Verfahren ein sehr erheblicher Überschuß an Ammoniak verwendet.
Außerdern werden Ammoniak und Kohlendioxvd nach der Bildung von Ammoniumcar-bonat
auf das Magnesiumoxyd zur Einwirkung gebracht. Die entstehende Mutterlauge, die
ein,#n sehr großen Überschuß an Ain-monial,
enthält, da die Kohlensäure
sich mit dein 3,la,Yne.sit unter Bildung von '.#la"nesiui-ncarb'nat verbindet, wird
in der Weise wieder---erwert # det, daß man zunächst Aminoniumcarbonat herstellt.
Man erhält nach den-i 1) ckannten Verfahren ein wenig aufgelockertes Magnesitinicarbonat,
das noch eine verhältnisinäßig große scheinbare Dicht,- hat.
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Schließlich ist es bekannt, eine bei der Verarbeitung dolomitischen
Kalksteins auf gefällten kohlensauren Kalk anfallende und zu 2 .\la nesiummilch
auf schlämmte NMagnesia 9 1 ge t' unterVerwendungvon Aininoniak alsLösun-svermittler
durch eingeleitete Kohlensäure in Lösung zu bringen, worauf aus dieser Lösung durch
Erwärmen basisch kohlensaure 'Magnesia ausgefällt wird, und zwar unter Zurückführung
der entbundenen Kohlensäure in ,len Kreislaufprozeß.
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Bei dem bekannten Verfahren wird demnach durch Ammoniak und Kohlensäure
d#is Magnesiumoxyd vollständig als Bicarbonat gelöst unrl aus der Lösung durch Erwärmen
Magnesiumcarbonat gefällt. Dazu sind erhebliche Mengen Ai-ninon:iak nötig, abgesehen
dai-on, daß durch die anfängliche Lösung und L' l# darauffolgende Ausfällung des
Carbonats das Verfahren umständlich ist. Ein Magnesiumcarbonat init sehr kleiner
scheinbarer Dichte läßt sich durch das bekannte 'Verfahren nicht erzielen.
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Nach der Erfindun- soll livdratisiertes Magnesiumcarbonat, insbesondere
solches mit geringer scheinbarer Dichte, in technischem Umfange hergestellt werden.
Es wird bezweckt, laß das Carbonat in einer feinverteilten Form ausfällt, daß das
Verfahren nur kurze Zeit in Anspruch nimmt und daß schließlich Aer Material- und
Arbeitsaufwand gering gehalten wird.
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Die Erfindung besteht darin, daß die Reaktion zwischen einer wässerigen
Aufschl,-iminung von Magnesiumoxyd und Kohlensäure in Gegenwart verhältnismäßig
geringer -Mengen Ammoniak, die etwa lo Gewichtsprozent vom Magnesitimoxyd betragen,
und so geringer Wassernienggen durchgeführt wird, daß ein dicker, schließlich harter
Brei eiltsteht# der durch ErIntzen -etrocknet und von Ainnion;ak befreit wird, wobei
man das Ammoniakgm einen Kreislauf durchrnachen läßt. Das Aninioniak wirkt in leiii
vorliegenden el Falle wie ein Katalvsator.
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Die - Reaktionsdauer des ',.'erfalirens nach der ErfinfAung
ist wesentlich geringer als bei dern bekannten Verfahren, nach dem man die Reaktion
zwischen \la"nesiurnoxvd und Aminoniumcarbonat durchführte. Das gewonnene hydratisierte
basische Magn-,siunicarbonat ist leichter un,1 flockiger als die nach den bekannten
Methorlen zur Herstellung von hy-Z, dratisiertein N.fa#nesiulncarl)oiiat in technischAil
Umfange erhaltenen Erzeugnisse. Andere Merkmale der l-#,riinrlung gehen au#, dem
folgenden hervor.
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Die verwendbaren-Ausgan,-sstoffe sin4 Nlagliesiunioxyd und ##,lagnesitii-nliv-1
ro ; xv(l. Sie können irgendeinen geeignet-eii Ursprungs sein. Irn folgenden
ist das Verfahren bei Verwendung von '-\lagnesiurnoxvrl als Ausgangsstoff beschrieben,
doch ist es genau sn leicht bei Venvendung -von '-#la,-#nesiuinlivrlroxvd durchführbar.
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has ver#venfleie --\lagnesiui-noxv'd kann entweder zu der leichten
oder schweren Abart gehören. Es wirr] zunächst in Wasser stispendiert. In die SUSI),-n-i;,on
werden Kohlen-Iioxyd und Aninioniakgas eingeleitet. Obgleich die --Mengenverhältnisse
bei -%lagiiei;iiiiilo---,vcl und Wasser sehr beträchtlich schwanken können, hat
sich doch ein Verhältnis von i o Teilen N.la-,nesiumoxvd : i 5o Teilen Wasser
als zweckmäßig erwies,#ri. Zufriedenstellende Ergebnisse sind mit _Mengenverhältnissen
erzielt worden, die-zwischen i Teil -I%lagnesiumoxyd: ioTeilenWasserund iTeilN.la,-Inesjuin-Oxv(1
:3oTeilen Wasser schwanken.
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bie Suspension des Magnesiumoxyds in Wasser wird zweckmäßig in einen
abgeschlossenen Apparat eingebracht, um -\-,eiluste zu verhindern und die Wiederg
ewinnung von Ainmoniak zu ermöglichen. Sodann w;rl Aiiiinoiiialz,-as in die Suspension
eingeleitet. zwccl,niäß;,- i Teil Ainmoniakgas auf io Teile Festes. Nach
dem Einleiten des Ammoniakcyases wird die -Misch= kräfti- -erührt un,1 Kohlendioxyd
eingeleitet, bis die StispensiDn in ein Gel oder eine fest werdende Masse
übergeführt ist, Zweckmäßig wird das Einstr;iinen des Kohlendioxvds so gesteuert,
daß sich ein Druck einstellt, der etwa mehr als l/., Atinosphäre über Atinosphärendruck
nicht überschreitet.
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Der Uber-an- von der milchigen Suspen-#,ion zu dein Gel tritt
sehr schnell ein. Davor durchläuft das Svstem ein Zeitintervall, währenddessen eine
geringe physikalische Änderung in der Konsistenz der Suspension siA vollzieht. Die
Zeit des Rührens wird durch das leicht beobachtbare Eindicken #ler Mischun- bestimmt.
In der Praxis hat sadis eine Rührzeit von ungefähr 2o Minuten als ausreich2nd lieraus-Istellt.
Sobald das-Ein-licken b
der Mischung beobachtet wirr], unterbricht
man las Einleiten des Kohleiilio-x#"ls iiiil hört mit dem Rühren auf, worauf sich
schnell eine fest werdende Masse bildet. Die Masse verfestigt sich ohne überstehende
Flüssigkeit fast vollständig. Sie kann dann in irgendeiner L' l# ueeigneten Weise
getrocknet werden, zweckt# ZD mäßig jedoch in einem abgeschlossenen Rauin unter
herabgesetztem Druck, um eine Entfernung
der Feuchtigkeit und eine
Wiedergewinnung des Ammoniakgases zu ermöglichen. Man kann die- getrocknete Masse
in Stücke von gewünschten Größen schneiden oder sie in Pulverform überführen.
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Es wird bemerkt, daß der Betrag an Am-' moniakgas, der in die Mischung
eingeleitet wird, wesentlich geringer ist als derjenige, welcher zugesetzt werden
würde, wenn die Reaktion zwischen Magnesiumoxyd und Ammoniumcarbonat (bezogen auf
das feste Salz) vollständig durchgeführt werden würde. Um die Reaktion einzuleiten,
beträgt die benutzte Ammoniakmenge zweckmäßig ungefähr 23'/o derjenigen Menge, die
vorliegen würde, -wenn die Reaktion in der Weise durchgeführt werden würde, daß
man das Ammoniak und das Kohlendioxyd verbunden miteinander als Ammoniumcarbenat
zusetzt. Da jedes Teilchen Magnesiumoxyd in basisches Magnesiumcarbonat übergeführt
wird, so wird eine entsprechende Ammoniakmenge in der Mischung frei, die in die
Reaktion unter den beschriebenen Bedingungen wieder eintritt. Das Verfahren ist
demnach ein solches; bei dem ein Mindestbetrag von Ammoniak verwendet wird, und
zwar in einem-Kreislauf, im Verlaufe dessen Fällungs- und Lösungsvorgänge #sich
vollziehen, so daß das kontinuierlich verm#endeteAm,moniak praktisch alskatalytischer
oder Trägerstoff angesprochen werden kann. Ausführungsbeispiel io Teile Magnesiumoxyd,
entweder von der leichten oder der schweren Abart, werden in I 5o Teilen Wasser
in einer geschlossenen Anlage suspendiert, worauf man i Teil Am--i-doniakgas in
die Mischung einleitet. Die Mischung wird dann kräftig gerührt. Man läßt Kohlensäuregas
in die Suspension ströf-nen, ohne daß der Druck auf ungefähr '/r, über Atmosphärendruck
ansteigt. Nach etwa -go Minuten beobachtet man, wie die Mischung dicker wird, worauf
das Zuleiten des Kohlensäuregases und das Reren unterbrochen werden. Die Masse wird
schnell fest und kann dann zur Wiedergewinnung von Ammoniak und zur Entfernung von
Feuchtigkeit, wie dies oben beschrieben worden ist, behandelt werden. Das in dieser
Weise erhaltene hy-
dratisierte Magnesiumcarbonat hat eine scheinbare Dichte
von o,io bis o,i2, während die Dichte des handelsüblichen o, 15 beträkt.
Das Verfahren wird in beträchtlich kürzerer Zeit ausgeführt, als es bisher zur Herstellung
von Magnesiumcarbonat Üblich war, sei es,-daß man die Reaktion zwischen Magnesiumoxyd
.und Ammoniumcarbonat verlaufen ließ, oder ,daß man das oben beschriebene übliche
Verfahren zur technischen H'Crstellung von Ma-,gnesiumcarbonat: verwendete. Das
Verfahren nach der Erfindung hat nur einen Mindestbetrag von Ammoniak nötig.
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Dadurch, daß man etwas das Einleiten von Kohlendioxydgas in
die Mischung stört, wird das erhaltene Erzeugnis - äußerst leicht
und flockig und zeigt #d#erngemäß eine scheinbare Dichte von o,o6 bis
0,07. Dies kann dadurch erreicht werden, daß man das Kohlendioxydgas zweckmäßig
unterbrochen und nicht kontinuierlich einleitet, wie dies oben beschriefien worden
ist. Z. B. leitet man Kohlendioxyd in ein Gemisch von Magnesitimoxvd, Wasser und
Ammoniakgas, bis ungefähr ein Druck von % Atmosphäre über Atmosphärendruck
in dem geschlossenen Behälter entstanden ist. Das Einleiten des Kohlendioxyds wird
dann unterbrochen, bis Atmosphärendruck in der gerührten Mischung vorhanden ist.
Das intermittierende Einleiten von Kohfendioxyd -wird dann wiederholt, bis das Eindicken
der Masse die Vollendung der Reaktion, wie beim kontinuierlichen Einströmen des
Kohlendioxyds, anzeigt. Die Zeit, die erforderlich ist, um das mit dem unterbrochenen
- Einströmen des Kohlendioxyds arbeitende Verfahren durchzuführen, ist ungefähr
doppelt so groß, - wie die bei kontinuierlicher Zuführung des Kohlendioxvds.
Die Zeit beträgt, wie festgestellt wurde, etwa 4o Minuten. Die darauf folgende Behandlung
der Masse kann bei intermittierendem Einleiten des Kohlendioxyds die gleiche sein,
wie die bei dem Verfahren, das mit kontinuierlichem Einleiten von Kohlendioxyd arbeitet.
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An Stelle von Magnesiulnoxyd kann man auch Magnesiumhydroxyd verwenden,
und zwar jedes Material, das einen geeigneten Ursprung hat. Die Erfindung ist nicht
auf das angeführte Ausführungsbeispiel beschränkt. Die Einzelheiten des Verfahrens.
können innerhalb weiter Grehzen geändert werden.