DE833491C - Verfahren zur Faellung von gut filtrierbarem Calciumsulfat - Google Patents

Verfahren zur Faellung von gut filtrierbarem Calciumsulfat

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DE833491C
DE833491C DEP11803A DEP0011803A DE833491C DE 833491 C DE833491 C DE 833491C DE P11803 A DEP11803 A DE P11803A DE P0011803 A DEP0011803 A DE P0011803A DE 833491 C DE833491 C DE 833491C
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precipitation
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calcium
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calcium sulfate
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DEP11803A
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Dipl-Chem Dr Werner Gelmroth
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BASF SE
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BASF SE
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01FCOMPOUNDS OF THE METALS BERYLLIUM, MAGNESIUM, ALUMINIUM, CALCIUM, STRONTIUM, BARIUM, RADIUM, THORIUM, OR OF THE RARE-EARTH METALS
    • C01F11/00Compounds of calcium, strontium, or barium
    • C01F11/46Sulfates

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Geology (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Paper (AREA)

Description

  • Verfahren zur Fällung von gut filtrierbarem Calciumsulfat In der chemischen Praxis muß man häufig aus Kalksalzlösungen das Calcium als Sulfat ausfällen. So kann man beispielsweise durch doppelte Umsetzung von Kalksalpeterlösungen mit Ammonsulfatlösungen Ammonnitratlösungen unter Ausfällung von Calciumsulfat erhalten.
  • Im allgemeinen fällt bei derartigenUmsetzungen das Calciumsulfat in einer voluminösen, schlecht filtrierbaren und vor allem schlecht a@uswaschbaren Form aus der Lösung aus. Werden die Ausgangsstoffe in konzentrierteren Lösungen angewandt, so entsteht bei der Umsetzung ein außerordentlich steifer Brei, der hei der Filtration und dem nachfolgenden Auswaschen erhebliche Schwierigkeiten bereitet. Man ist daher auf die Verwendung verhältnismäßig verdünnter Lösungen angewiesen, da bei diesen die genannten Nachteile nicht so stark in Erscheinung treten. Ein solches Verfahren ist aber wegen der hohen Eindampfkosten und der erforderlichen Größe der Behälter sehr unwirtschaftlich und unbequem. Als weiterer Nachteil kommt hinzu, daß die erhaltene verd.ünnteAmmonsalzlösung mehr Calciumsulfat gelöst enthält als konzentriertere Lösungen. Bezieht man den Calciumsulfatgehalt auf die in Lösung befindliche Ammonsalzmenge statt auf die Menge der Lösung, so verschiebt sich das Verhältnis noch weiter in diesem Sinne. Man erhält also beim Arbeiten in verdünnten Lösungen ein. stärker verunreinigtes Erzeugnis und beim Eindampfen eine stärkere Kesselsteinbildung als beim Arbeiten in konzentrierten Lösungen, oder man benötigt einen größeren Aufwand an Chemikalien, falls man vor dem Eindampfen das gelöste Calci,umsulfat noch ausfällen will.
  • Es wurde nun gefunden, daß der steifbreiige Calciumsulfatniederschlag, wie er besonders aus konzentrierten Lösungen erhalten wird, in überraschender Weise in eine außerordentlich gut filtrierbare und leicht au.swaschbare Form übergeht, wenn man unter Bedingungen arbeitet, bei denen das Calciumsulfat zunächst als wasserfreies Salz oder als Halbhydrat ausfällt und dann nach der Fällung allmählich hydratisiert wird. Während bei Fällungstemperaturen unterhalb etwa 70° (der Temperaturpunkt ist in geringem Maße von der Konzentration und Art der in der Lösung befindlichen Salze abhängig) das Calciumsulfat sofort als Diliydrat in äußerst feiner Verteilung ausfällt, eine pastenförmige Konsistenz besitzt, schlecht filtrierbar ist und diese Beschaffenheit auch nach längeren Verweilzeiten beibehält, fällt heim Zusammengehen der Lösungen oberhalb des Hydratationspunktes, also oberhalb etwa 70°, das Calciumsulfat zunächst in wasserfreier oder wasserärmerer Form aus. Kühlt man nun diese ebenfalls steifbreiige, schlecht filtrierbareFällung allmählich, etwa im Verlaufe einer halben bis einer Stunde, möglichst unter Rühren, auf etwa 70° oder darunter ab, so entsteht unter Hy dratation des Calciumsulfats auch beim Arbeiten in hohen Konzentrationen eine überraschend dünnflüssige, rasch absitzende und überaus gut filtrierbare Suspension. Der auf diese Weise erhaltene Niederschlag ist im auffallenden Gegensatz zu dem unmittelbar als Dihydrat gefällten, wie auch zu dem oberhalb des Hydratationspunktes zunächsterhaltenenFällungserzeugnis schon mit bloßem Auge als deutlich kristallin zu erkennen und nach der Filtration sehr leicht auswaschbar. Die Filtrationszeit, die Waschwassermengen und der Wassergehalt des abgesaugten Filterkuchens betragen nur einen Bruchteil von denen der nichthydratisierten oder unmittelbar als Dihydrat gefällten Niederschläge, obwohl durch die Hydratation die Lösung ja konzentrierter wird. Bei den höchstenKonzentrationen ist eine allzu hohe Fällungstemperatur (oberhalb etwa 85°) weniger günstig, da sich die dann erhaltenen Niederschläge langsamer in die gut filtrierbare Form umwandeln, als wenn die Fällungstemperatur nicht so weit oberhalb des Hydratationspunktes liegt.
  • Es ist zwar bekannt, und besonders in der analytischen Chemie wird von dieser Tatsache weitgehendGebrauch gemacht, daß,in derHitze gefällte Niederschläge im allgemeinen besser filtrierbar sind als kalt gefällte, da in der Hitze die Niederschläge etwas grobkörniger ausfallen. Auch durch nachträgliches Erhitzen bereits gefällter Niederschläge kann häufig noch eine Vergröberung der Kristallite und damit eine Verbesserung der Fittration erreicht werden. Das Filtrieren selbst geht in der Hitze rascher vonstatten als in der Kälte infolge der größeren Dünnflüssigkeit der heißen Lösung gegenüber der kalten. Bei so steifbreiigen Calciumsulfatfäll:ungen, wie man sie aus sehr konzentrierten Lösungen erhält, bleibt jedoch das Erhitzen oder Heißfiltrieren fast wirkungslos.
  • Der Erfolg der neuen Arbeitsweise war keineswegs zu erwarten. Wie dargelegt wurde, kommt die guteFiltrierbarkeit dem unmittelbar als solches gefällten Dihydrat nicht zu; auch war bei der Abkühlung des heiß gefällten Niederschlags keine Verbesserung der Filtrierbarkeit zu erwarten, da diese ja im allgemeinen bei höherer Temperatur besser ist als bei niederer. Im vorliegenden Falle bringt aber bei den vorzugsweise in Frage kommenden Konzentrationen das Fällen in der Hitze an sich oder gar ein nachträgliches Erhitzen des bereits gefällten Niederschlags keine erkennbaren Vorteile; die Niederschläge sind bzw. bleiben auch in diesen Fällen voluminös.
  • Ebenso wie das bei der Umsetzung von Kalksalpeter mit Ammonsulfat gefällte Calciumsulfat verhält sich das bei anderen, ähnlichen Umsetzungen, z. B. das aus Calcitimchlorid- und Ammonsulfatlösung erhaltene Calciumsulfat. Die Umwandlung des gefällten Calciumsulfats kann dagegen ganz oder # teilweise unterbleiben oder überdeckt werden unter Bedingungen, bei denen die Möglichkeit einer Doppelsalzl>ildung zwischen dem Calciumsulfat und einem anderen vorhandenen Salz gegeben ist, z. B. Syngenitbildung hei Anwesenheit von Kaliumsulfat. Beispiel i 252,5 Gewichtsteile einer Lösung, die 65% Calciumnitrat oder etwa 8o% handelsüblichen Kalksalpeter (mit i64 Gewichtsteilen Ca (N 03)2, io Gewichtsteilen N H4 N 03 und 28 Gewichtsteilen Wasser) enthält, werden bei 8o° unter Rühren mit 281 Gewichtsteilen einer ebenfalls auf 8o° erhitzten 47%igen Ammonsulfatlösung (i32 Gewichtsteile (NH4)2S04 enthaltend) versetzt. Es entsteht ein dicker Brei, der etwa 5 bis io Minuten nach der Fällung .seine größte Steifheit erbalten hat. Man läßt im Verlaufe von etwa einer Stunde unter Rühren auf 6o° abkühlen. Dabei geht der Brei in eine ziemlich dünnflüssige, schnell absitzende Suspension über. Diese enthält 16o Gewichtsteile durch Umsetzung entstandenes, außerdem noch io Gewichtsteile aus dem Kalksalpeter stammendes Ammonnitrat. Eine Drehfilterfläche von i m2 filtriert von dieser Suspension während einer Eintauchzeit von 6 bis 7 Sekunden 5o bis 6o kg, entsprechend 15 bis i9 kg Ammonnitrat. Ein Drehfilter von J0 M2 Gesamtfilterfläche, von der etwa io% in die Suspension eintauchen, filtriert also stündlich 8 bis io Tonnen gelöstes Ammonnitrat. Das Filtrat enthält bei Verwendung obigen Kalksalpeters 47% Ammonnitrat und etwa 0,7 bis i 0/0 gelöstes Calciumsulfat.
  • Für die Auswaschung des erhaltenen Filterkuchens wird etwa eben:oviel Wasser benötigt wie zum Lösen der Ausgangssalze. Das Waschfiltrat kann daher restlos zum Auflösen der Salze für den folgenden Ansatz verwendet werden, so daß durch das Auswaschen keine zusätzlichen Eindampfkosten entstehen. ' Zum Absaugen eines gleich großen Ansatzes ohne Umwandlung des Niederschlages, d. h. bei unmittelbarer Fällung als Dihydrat (unterhalb etwa 70°) oder bei Filtration ohne vorherige Hydratation (Fällung und Filtration oberhalb 70°), benötigt man die zwei- bis sechsfache Filtrationszeit, die in diesem Falle nicht eindeutig angegeben werden kann, da bei der langsamen Filtration deren Ende nicht .einwandfrei feststeht. Selbst bei dieser bedeutend längeren Filtrationsdauer enthält der Filterkuchen noch 4o bis 45% Wasser, gegenüber durchschnittlich nur 25% bei .dem nach der Erfindung erhaltenen. Dementsprechend schlechter ist die Auswaschbarkeit jener Niederschläge. Bei Abkühlung und Hydratation während der Filtration auf dem Filter bildet sich ein kompakter, sehr undurchlässiger Filterkuchen. Beisp.iel2 411 Gewichtsteile einer 45%igen Ammonnitratlösung (entsprechend i66 Gewichtsteilen N H4 N 0s), die von dem aus dem vorhergehenden Ansatz erhaltenen Filtrat abgezweigt werden, werden mit 2o9 Gewichtsteilen des Waschfiltrats auf einen Ammonnitratgehalt von etwa 30% verdünnt. In 229 Gewichtsteilen dieser Lösung werden 202 Gewichtsteile handelsüblichen Kalksalpeters (mit 164 Gewichtsteilen Ca (N03)2, 1o Gewichtsteilen N H4 N O.; und 28 Gewichtsteilen Wasser) gelöst; in den restlichen 391 Gewichtsteilen der 30%igen Ammonnitratlösung «erden 132 Gewichtsteile (NH4)2S04 gelöst. Beide Lösungen werden beispielsweise auf ioo° erhitzt und unter Rühren zusammengegeben. Im Verlaufe einer Stunde kühlt man unter Rühren auf 7o bis 6o° ab und filtriert. Man erhält ein Filtrat mit 45 % Ammonnitrat, von dem 411 Gewichtsteile unter Zusatz von Waschfiltrat zum Lösen der Ausgangsstoffe für den folgenden Ansatz verwendet werden.
  • Beispiel 3 222 Gewichtsteile einer 5o0/eigen Calciumchloridlösung werden bei etwa 85° unter Rühren allmählich mit 33o Gewichtsteilen einer ebenfalls auf etwa 85° erhitzten 40%igen Ammonsulfatlösung versetzt. Bei der Fällung erfolgt ein Temperaturanstieg.. Man kühlt im Verlaufe von etwa einer Stunde unter Rühren auf etwa 65° ab, wobei der ursprüngliche dicke Brei in eine dünnflüssige Suspension übergeht, und filtriert. Die Filtrationszeit beträgt etwa ein Drittel derjenigen eines gleich großen Ansatzes, bei dem die Filtration, ohne abzukühlen, bei 85°, d. h. bei der Fällungstemperatur, vorgenommen wurde, oder eines gleich großen bei 6o° (d. h. unterhalb des Hydratationspunktes) gefällten Ansatzes. Das Filtrat enthält etwa 28% Ammonchlorid, das beim weiteren Abkühlen teilweise auskristallisiert.

Claims (1)

  1. PATENTANSPRUCH: Verfahren zur Fällung von Calciumsulfat durch Umsetzung von Kalksalzlösungen mit Sulfationen enthaltenden Lösungen, insbesondere mittels Ammonsulfat, vorzugsweise in konzentrierten Lösungen, in gut filtrierbarer und leicht auswaschbarer Form, dadurch gekennzeichnet, daß die Fällung oberhalb der Hydratationstemperatur des Calci.umsulfats, das ist im allgemeinen oberhalb etwa 70°, vorgenommen und das Calciumsulfat vor der Filtration durch allmähliches Abkühlen auf Temperaturen unterhalb der Hydratationstemperatur in das Dihydrat übergeführt wird.
DEP11803A 1945-02-21 1945-02-21 Verfahren zur Faellung von gut filtrierbarem Calciumsulfat Expired DE833491C (de)

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