DE849702C

DE849702C - Verfahren zur Herstellung von koernigem, wasserarmem Kalksalpeter

Info

Publication number: DE849702C
Application number: DE1949P0038529
Authority: DE
Inventors: Samuel Dr Ruosch
Original assignee: CHEMISCHE FABRIKEN AG; Lonza AG; Lonza Elektrizitaetswerke und Chemische Fabriken AG
Current assignee: CHEMISCHE FABRIKEN AG; Lonza AG; Lonza Elektrizitaetswerke und Chemische Fabriken AG
Priority date: 1944-12-19
Filing date: 1949-04-02
Publication date: 1952-09-18
Also published as: FR919050A; NL67756C; BE461733A; GB602063A

Description

Verfahren zur Herstellung von körnigem, wasserarmem Kalksalpeter Es sind verschiedene Verfahren zur Herstellung von körnigem, wasserarmem Kalksalpeter bekannt. So wurde z. B. vorgeschlagen, daß man Calciumnitratlösungen in Knetwerken unter Bildung eines zähen, dickflüssigen Kristallbreies, auch Schmelze genannt, eindampft und dann verfestigt, ferner daß man die ge»annten Lösungen in direktem Kontakt finit heißen Gasen mittels rotierender Scheiben entwässert oder daß man durch Mischen der konzentrierten Lösungen mit bereits entwässertem Kalksalpeter ein festes Zwischenprodukt herstellt, das man durch Trocknen weiter entwässert und verfestigt. Schließlich wurde auch # vorgeschlagen, aus den konzentrierten Lösungen grobkörniges anhydrisches Calciumnitrat abzuscheiden und dasselbe durch Filtration von der Schmelze zu trennen. Bei der technischen und wirtschaftlichen Durchführung dieser Verfahren sind erhebliche Schwierigkeiten zu überwinden. Diese liegen hauptsächlich darin, daß die Calciumnitratlösungen mit zunehmender Konzentration infolge des Ausscheidens von festem, anhydrischem Calciumnitrat eine ganz erhebliche Zunahme der Viskosität aufweisen und bereits ab etwa 870/0 eine hochviskose, breiig-teigige Beschaffenheit annehmen. so daß sie schwer bewegliche, zähe Kristallmassen bilden, die in den üblichen Eindampfapparaturen nicht bis zur gewünschten Hochkonzentration entwässert werden können. Man müßte zu diesem Zweck verteuernde Spezialapparaturen verwenden.

Es wurde nun gefunden, daß die Viskosität der Kalksalpeterschmelzen interessanten Einflüssen unterliegt und daß es unter ganz bestimmten Verhältnissen möglich ist, auch bei hoher Konzentration Kalksalpeterlösungen mit einer verhältnismäßig niedrigen Viskosität zu erhalten. Die Viskosität dieser Lösungen ist nämlich nicht nur .von der Konzentration. und Temperatur derselben abhängig, sondern auch, wie gefunden wurde, von derKristallgröße des ausgeschiedenen anhydrischen Calciumnitrats, und zwar steht die Viskosität im umgekehrten Verhältnis zur Größe der ausgeschiedenen Kristalle, wie aus der nachstehenden Tabelle zu ersehen ist, der eine Verhältniszahl der %"iskosität, bezogen auf hochviskoses Kompreßöl von 25 Englergraden bei 20` gleich i gesetzt, zugrunde liegt.

Korngröße Verhältniszahlen

;1J der Viskosität von Kalksalpeterlösung

in mm bei 13o° und einer Konzentration von

81111', 86o'n 88 0,'o 900/""

0,03 0,24 1,3 .-

0,z 0,I3 0,7 2,1 -

0,2 o,o6 0,3 0,9 2,5

Es läßt sich also die Viskosität während des Eindamofungsproze.sses dauernd, verhältnismäßig niedrig halten, wenn man dafür sorgt, daß die Kristallkörner leim Eindampfen entsprechend groß ausfallen, nämlich tunlichst mit einer Korngröße von mindestens 0,2 mm 0. Voraussetzung hierfür ist bekanntlich eine möglichste Beschränkung der Kristallkeimzahl.

-Nur bei einem langsam verlaufenden Wasserentzug bilden sich jedoch verhältnismäßig wenig Kristallkeime und nur wenn diesen genügend Zeit gelassen wird, wachsen sie zu größeren Körnern an. plan erhält dann einen grobkristallinen, leicht bis gut beweglichen Kristallbrei. Wird dagegen der Wasserentzug zu rasch durchgeführt, so erfolgt die Konzentration der Lösung durch die Bildung zahlreicher neuer Kristallkeime, die dauernd in feinkristalliner Form anfallen. Der zu große bzw. rasche Wasserentzug verhindert somit, daß die bereits vorhandenen Mikrokristalle zu großen Körnern anwachsen. Durch die Bildung immer neuer Kristallkeime .erhält man aber hochviskose pastige Lösungen bzw. einen zähen schwer beweglichen Kristallbrei, der in Verdampfern und Kristallisierrührwerken nicht weiterkonzentriert N%erden kann.
Verdampfungsgeschwindigkeit und Viskosität stehen also iit enger Beziehung zueinander. Der Umstand, daß die Wachstumsgeschwindigkeit der Kristalle mit höheren Temperaturen zunimmt, läßt es ferner zweckmäßig erscheinen, die Eindampfung Gier Lauge bei höherer Temperatur, beispielsweise bei 12o bis 13o°, durchzuführen. Die Eindampftemperatur ihrerseits hängt vom verwendeten Druck ab.
Das Wachstum der Kristalle und die Kristallgröße läßt sich wohl wissenschaftlich mit dem Mikroskop verfolgen, kann jedoch nicht zur betriebstechnischen Kontrolle -des Prozesses dienen. Es wurde nun weiter gefunden, daß die Messung der Viskosität eine geeignete Grundlage für die technische Durchführung des Verfahrens bietet. Die Messung der Viskosität inhomogener Gemische, wie sie hochkonzentrierte Kalksalpeterlösungen darstellen, ist allerdings auch mit erheblichen Schwierigkeiten verbunden, insbesondere wenn die Messungen hei höheren Temperaturen und für höchstkonzentrierte Schmelzen durchgeführt werden müssen. Eingehende 'ersuche haben nun ergeben, daß zur Messung der Viskosität der vorliegenden Kalksalpeterschnielzen sich der Viskosimeter nach Kämpf als für die Technik am geeignetsten erwiesen hat (Eucken-Jakob: »Der C'hemieingeiiieur« IM. 1, 1. Teil, S.67), bei welchem die Zähigkeit aus der Drehgeschwindigkeit, welche ein in die Flüssigkeit tauchender, um eine festeAchse rotierender Drehkörper durch eine auf ihn wirkende konstante Kraft erhält, berechnet m' i rd.
Mißt man mit dieseln Apparat die Viskosität verschieden konzentrierter l@alksalpeterlösungen, so ergibt sich, daß nur jene Kalksalpeterlösungen die erforderliche Beweglichkeit besitzen, um in den üblichen Eindampfapparaten und Kristallisierrührwerken entwässert zu werden, welche bei 130° und hei einer Konzentration von etwa 92% maximal eine relativeViskosität derVergleichszahl von etwa 5 bis 6 aufweisen. Bei höheren Viskositäten läßt sich derBrei kaum noch bewegen bzw. umwälzen oder durchrühren. Zudem ist der @'V:irmeüli,crgang im Kristallisat dann so schlecht, daß ein weiteres Verdampfen unwirtschaftlich wäre. Eine genaue Bestimmung der Viskosität mit der verwendeten Apparatur ist allerdings nur bis zu Werten von etwa 3 möglich, denn oberhalb dieser Grenze wirkt sich, hauptsächlich bei solchen Aufschlämmungen, welche vorwiegend grol>leöritige Kristalle enthalten, die Reihung des Drehkörpers an den Kristallen schon merklich aus. Aus diesem Grund ist es angel»-acht. :@ngal@en über die verlangte Viskosität einer Kalksall)eterlösuiig nur auf solche Konzentrationen und Temperaturen zu beziehen, bei welchen die Viskosität eine maximale Verhältniszahl von höchstens 3 aufweisen soll.

Auf Grund der vorstehend dargelegten Erkenntnisse besteht die vorliegende Erfindung darin, daß man beim Eindampfen der Kalksalpeterlösung in Verdampfern und/oderKristallisierrühr«-erken bis zu einer Konzentration bis zu 921/o durch Regelung von Druck und Temperatur die Verdampfungsgeschwindigkeit so niedrig und gleichmäßig hält, daß die entsprechend langsam ansteigende Viskosität der Schmelze bei einer Konzentration von go% und einer Temperatur von i3o@ eine X'iskosität von höchstens clei- Verhältniszahl 3 erreicht (hochviskoses Kompreßöl von 25 Engelergraden bei 2a° gleich i gesetzt) und die Schmelze während des ganzen Eindampfungsprozesses dauernd einen leichten bis gut rührbaren grobkristallinen Kristallbrei bildet und dafl inaii dann die so erhaltene hochkonzentrierte, etwa 92%ige Kall:-salpeterschmelze z. 13. durch X'erspritzen in 7_tntri-

fugen oder durch I'res@:i) durch gelochte Platten

zerteilt und unter Vcric@tigung in die körnige

Form überführt.

Mit einer solchen V erfahrensführung ist es tn(*ig-

lich, die Konzentration der Kalksall)eterlösungen

bis zur "e\\iiiiscliten Endkonzentration voll etwa

92% in den bekannten, üblichen Verdampfappara-

tetl und Krlstalllslerrührwerken vorzunehmen.

Auf diese Art kann nian die Verstellung voll

wasserarmem Kalksalpeter in verhältnismäßig ein-

facher und \\ irtschaftlicher Weise durchführen.

Die l@Andampfprozeß kann so durchgeführt Nver-

den, (laß man für die erste Phase desselben Ver-

dampfers z. B. 1 lochleistungsverdampfer mit Um-

\\-iilzl)uinl)eti verwendet und bis zti einer Konzen-

tration von 56 bis 55% eindampft. Die zweite

Phase des Eindainpfprozesses, welche die Aufkon-

zentration der Lauge Voll Sf bis 55% bis zu 92%

betrifft, wird in Kristallisierrührwerken durchge-

führt. Man kann aller auch den ganzen Ein.dampf-

prozeß in Kristallisierrührwerken oder Hoch-

leistungseerdaml)fern mit Umwälzpumpen vorneli-

inen. Jlal.lcl)end für diese Eindainpfprozesse ist,

daß erfindtitigsgein<i(.i das Eindampfen gleich-

n 'ii#ii" erfolgt und Bali die Viskosität nur langsam

ansteigt, so dal3 niail unterhalt) der angegebenen

maximalen @-isl;o>itiitsgretizeti bleibt.

Die ertiii<luiigsgeinä l.4 erhaltenen hochkonzen-

trierten, et\\ <t 9 20;'oigen Kalksalpeterschinelzen sind

immer noch beweglich genug, tiin sie auch nach

einer gewissen Abkühlung durch Verspritzen tilit-

tels einer Zentrifuge oder durch Pressen durch ge-

lochte Platten zti zerteilen.

In Anbetracht der langsamen Erstarrungsge-

geschwindigkeit des o2%igeii Kristallbreies ist es

z\\ecl;ni<ißig, das zerteilte, z. B. verspritzte Gilt

finit zerkleinertein.bereits verfestigtem -Material zu

vermischen. Vorteilhafterweis-e läßt nian das ver-

spritzte Gut auf eine bewegliche Unterlage, z. B.

auf einen Vibrationsbodeii, auf welchem sich be-

reits allgekühlte:, erhärtetes Material der gleichen

Zusammensetzung befindet, fallen. Da das zerteilte

Korn beine Aufm-allen auf die Unterlage noch

plastisch ist. \-erl:leht es teilweise tnit dein vorge-

legten, bereits ei-Ii;ii-teteti Material und bildet teils

illehr oder weniger große Agglomerate. Diese häli-

Ien jedoch nur \rrll<iltnismäflig lose zusammen

und kiiimen nach deal Abkühlen und nacht vollstän-

diger Verfestigung unter Verwendung geeigneter

Zerlaeincrungs\orriclitungen leicht auf die übliche

Z(i-tigröl.lr gebracht \\-erden.

Beisl> e1

In Bell finit @-m\\-älzpunil)en ausgestatteten Ver-

dampfern wird die Kalksalpeterlösung. die ge-

gc-1)enenfalls et\\ as -.\[g0 enthalten kann, auf die

Konzentration \-on etwa SSOi'o Ca (NO:,), ge-

bracht. Das I?intlampfeu erfolgt bei etwa 1_101D

tnld 700111111 absol. ,Druck ulld wird in i>glichst

gleicliniiil.lig durchgeführt. Die Eindampfungsge-

schwindi-keit wird so geregelt, daß die Viskosität

der l,üsun;; nur langsam ansteigt. So besitzt die

Liistillg, gemeaen hei 130", eitle Viskosität, aus-

gedruckt in Verhältniszahlen voll etwa 0,1 bei

75.5 0/0. \o11 (!t\\-a 0.2 bei S5 0,/o und von etwa o,9 bei

950"'0. Nun lißt nian die Lösung; in ein Kristalli-

sierrührwerk fließen, in welchem durch weiteres

Eindampfen gei gleichem Druck und gleichere em-

permur die Konzentration des Kristallisates auf

etwa 92% Ca (N O.1)2 gebracht wird. Die t er-

(IatTll)ttin#,s7_eit betragt in dlskontlnulerllchenl Be-

triel) für die Konzentration VOn etwa 75 allf 920%0

et\\a i 2Stunden. Die `Viskosität der Schmelze

hat bei go0,,o eine Verhältniszahl von etwa 2.5 ge-

messen 1:i I30-. Das erhalteneKristallisat welches

etwa 65% anhy-drisches Ca (N 03)2 in fester Foren

in Suspension enthält, wird nun in ein Kaltrühr-

\verk allgelassen und unter Abkühlenlassen auf die

Temperatur voll etwa 52° gebracht. Das Kristalli-

sat bildet als<I.inii einen dicken, eben noch fließen-

den Teig.

Die Zerteilung wird durchgeführt unter Durch-

presseti, in z\\-eckin;ißiger durch eilgeil (Ie-

lochten Bo(Ien. hei welcher Arheits\\ eise die kür-

zeste 1-crfestigungsgesch\\in.digl;eit erzielt wird.

1)ie sich 1)ilden(len etwa 5 cm langen und etwa

b13 3 111111 dicken Strä nge \\-erden auf zerkleinertes.

1)creits \ erf.cstigtes -Material der gleichen 7.usarn-

illeilsctztiii(1 \\-ie <las Endprodukt, das sich auf

eineng 1 il)ratiollsl;od°u befindet, fall,#il gelassen.

Der Rauen, in welchem die Zerteilung vorgeiloni-

men wird. sowie die sich daran anschliel.iclide

Kühltromtnel \\-erden mit 11.,0-konditionierter, ge-

kühlter Luft durchblasen. Hierdurch wird der all-

fä nglich noch plastische Kristallbrei verfestigt tuid

auf eilte Temperatur von etwa 20= gebracht. Das

so erhalten,- Produkt wird hierauf in einem "e-

cigileteii Brecher -zerkleinert und auf die -e

wünschte Korngrölle gebracht. Durch Aussiebtln`

wird in bekannter Weise das Korn \-oni 1'l)rrhorii

und Staut) getrennt. Staub und evtl. ein 'heil des

Korns \verden wieder auf den Vibrationsboden

zurückgeführt, während das Fertigprodukt un-

mittelbar nach der Atissiebung allgesackt werden

kamt. Die Menge des zurückgeführten Staubes be-

trägt zweckmäßig etwa 3,5 mal so viel wie (las

frische -Material.

-Man erhält Bach dein Verfahren der 1?rfitidtin"

einett gtit streuf'ilii:;eti und lag.erheständigen et\\rt

c;t%igen. 1)z\\-. 25,5% Stickstoff enthaltenden

Kall;sall)cter. \\-elcher gegenüber dem wasserreichen

bzw. dein bekannten animonnitratlialtigen Kalk-

salpeter des Handels eine erheblich bessere Lager-

und. Streufähigkeit aufweist.

Claims

PATENTANSPRÜCHE:

r. \- erfahren zur Herstellung von körnigem. \\asscrarmem Kalksalpeter durch Eindampfen von Kalksalpeterl(isungen und 1-etfestigen der konzentrierten Schmelzen in Körnerforen, da- durch gekennzeichnet, dafi man heim Eindamp- fen der Kalksalpeterlösung in Verdampfern und/oder Kristallisierrüh rwürken bis zu einer Konzentration von 92% durch Regelung von Druck: und Temperatur die Verdatnpfungsge-

schwindigkeit so niedrig und gleichmäßig hält, daß die entsprechend langsam ansteigende Viskosität der Schmelze bei einer Konzentration von go% und einer Temperatur von 13o° eine Viskosität von höchstens der Verhältniszahl 3 erreicht (hochviskoses Kompzeßöl von 25 Engelergraden bei 20° gleich. i gesetzt) und die Schmelze während des ganzen Eindampfungsprozesses dauernd einen leicht bis gut rührbaren grobkristallinen Kristallbrei bildet, worauf die so erhaltene hochkonzentrierte, etwa 92%ige Kalksalpeterschmelze dann, z. B. durch Verspritzen in Zentrifugen oder durch Pressen durch gelochte Platten, zerteilt und unter Verfestigung in körnige Form übergeführt wird.
2. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, da8 der eingedampfte grobkristalline Kristallbrei nach der Zerteilung auf zerkleinertes bereits verfestigtes Material der gleichen Zusammensetzung fallen gelassen und dabei mit demselben unter Abkühlung vermischt wird.
3. Verfahren nach den Ansprüchen i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die zerkleinerte Kristallmasse auf einen Vibrationsboden fallen gelassen wird, auf welchem sich das zerteilte verfestigte Material befindet, mit welchem es sich durchmischt.
4. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die hochkonzentrierte Schmelze vor dem Zerteilen in einem Kaltrührwerk bis auf etwa 5o° abgekühlt wird.
5. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß das Eindampfen der Kalksalpeterlösung vorerst bis zu einer Konzentration von etwa 88% in einem mit Urnwä1zpumpe ausgestatteten Verdampfer, die endgültige Konzentration dagegen in einem Kristallisierrührwerk durchgeführt wird.
6. Verfahren nach Ansprüchen i und 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Verdampfungsgeschwindigkeit so bemessen wird, daß eine gleichmäßige Konzentrierung von etwa 780/0 auf etwa 92% mindestens 12 Stunden dauert.