DE887196C - Verfahren zur Gewinnung von Oxyden aus wasserloeslichen Sulfaten oder Chloriden - Google Patents

Verfahren zur Gewinnung von Oxyden aus wasserloeslichen Sulfaten oder Chloriden

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DE887196C
DE887196C DEM4330D DEM0004330D DE887196C DE 887196 C DE887196 C DE 887196C DE M4330 D DEM4330 D DE M4330D DE M0004330 D DEM0004330 D DE M0004330D DE 887196 C DE887196 C DE 887196C
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DEM4330D
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Karl Ebner
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    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B13/00Oxygen; Ozone; Oxides or hydroxides in general
    • C01B13/14Methods for preparing oxides or hydroxides in general
    • C01B13/34Methods for preparing oxides or hydroxides in general by oxidation or hydrolysis of sprayed or atomised solutions
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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
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Description

  • Verfahren zur Gewinnung von Oxyden aus wasserlöslichen Sulfaten oder Chloriden Im Vakuum vorsichtig bei iso° getrocknetes Aluminiumsulfat hat man schon. bei Temperaturen von $oo bis iooo° mit reduzierenden Gasen. behandelt, die auch noch Luft oder andere sauerstoffhaltige Gase oder Kohlendioxyd enthalten können. Hierbei entstehen als Reaktionsprodukte neben Tonerde Eisenoxyd, Schwefel, Schwefelwasserstoff usw. Diese Art der thermischen Zersetzung führt also zu einem von Sulfiden und anderen. Stoffen verunreinigten Oxyd und zur Bildung von Abgasen, deren Verwertung umständlich und schwierig ist. Zur Herstellung von Tonerde aus Aluminiumnitrat wurde ferner eine Lösung oder ein Pulver dieses Salzes in einen Strom heißer Gase eingestäubt. Diese Arbeitsweise ist wohl mit Erfolg anwendbar auf die Behandlung des leicht zersetzlichen Aluminiumnitrats, das hierbei möglichst nicht über qoo° erhitzt werden soll. Sie versagt aber in Anwendung auf die thermische Zersetzung von Chloriden oder Sulfaten, da, in diesen Fällen die Aufspaltung der Salze in Oxyde zu unvollständig bleibt. Ein anderes bekanntes Verfahren, nach dein Salze in einem außenbeheizten Turm im Schwebezustand unter Vakuum zersetzt werden sollen, ist unwirtschaftlich wegen der Schwierigkeiten. und hohen Kosten, die die Aufrechterhaltung des Vakuums im Zersetzungsraum verursacht und wegen des hohen Wärmeaufwandes, den, die, Außenbeheizung erfordert. Die thermische Zersetzung von Bariumkarbonat, das vorher durch Mahlen in Pulverform übergeführt worden ist, in einem heißen gasförmigen Mittel, in das das Pulver eingestreut wird, erfordert Temperaturen, die hoch über der theoretischen Zersetzungstemperatur liegen, wenn die. Zersetzung nicht unvollständig bleiben soll.
  • Ferner ist vorgeschlagen worden, Oxyde durch thermische Zersetzung von wasserlöslichen Salzen zu gewinnen, die, wie die Sulfate des Magnesiums, Eisens, Zinks, Kupfers und anderer Schwermetalle, Magnesiumchlo-rid od. dgl. erst bei hohei Temperatur unter Abspaltung der Säurereste zerfallen. Nach diesen Verfahren werden Lösungen, wasserhaltige Schmelzen oderAufschlämmungen derSalze in einen Zersetzungsraum in feiner Verteilung eingeführt. Die Zerstäuhung geschieht mittels Düsen, wobei als Zerstäubungsmittel Wasserdampf, Druckluft od. dgl. gasförmige Mittel verwendet werden können. Die feinzerstäubten Gemische von Salz und Wasser werden entweder im Gleichstrom oder im Gegenstrom mit einem hoch erhitzten, gasförmigen Zersetzungsmittel durch den langgestreckten, vorzugsweise, turmartigen Zersetzungsraum geführt. Durch die Zerstäuhung und die augenblickliche Verdampfung des Wassers, die bei der innigen Mischung des zerstäubten Gutes mit dem Heizmittel eintritt, erfolgt eins sehr feine Verteilung der Salze, und es gelingt auf diese Weise, die thermische Zersetzung in der kurzen zur Verfügung stehenden Zeit praktisch restlos durchzuführen. Der Wassergehalt des in den Zersetzungsraum eingeführten Salzes und die schlagartige Verdampfung des Wassers spielen hierbei eine ausschlaggebende Rolle, denn es war bisher nicht möglich, die gleiche Wirkung dadurch zu erzielen, daß man statt der Lösung od. dgl. ein feingenmahlenes Pulver dieser Salze in den Zersetzungsraum einstäubte. Allerdings bed'ingf die Verdampfung des mit denn Salz in den Zersetzungsraum eingeführten Wassers bei hoher Temperatur einen erheblichen zusätzlichen Wärmeaufwand.
  • Durch die Erfindung gelingt es, die Wärmewirtschaftlichkeit dieser Verfahren bedeutend günstiger zu gestalten. Nach der Erfindung wird eine Lösung oder wasserhaltige Schmelze wasserlöslicher Sulfate oder Chloride- des Magnesiums, Zinks, Eisens, Kupfers und anderer Schwermetalle, die erst bei hoher Temperatur . aufgespalten. werden oder bei Verwendung kristallwasserhaltiger Salze auch deren Aufschlämmung,- zunächst in einem langgestreckten Heizraum in festes wasserfreies oder wasserarmes Salz umgewandelt. Dies geschieht, wie bei der Calcination von Magnesiümsulfat an sich bekannt, in der Weise, daß die Lösung od. dgl. unter feiner Zerstäubung mittels Düsen in den Calcinierturm eingeführt wird. Durch den Turm wird zweckmäßig im Gegenstrom zu dem zerstäubten Gut ein, gasförmiges Trockenmittel geleitet. Hierdurch wird das Salz in ein sehr feines, poröses Pulver mit hohem Schüttgewicht von etwa o,i bis 0,3 übergeführt. Dieses Pulver wird dann mittels Düsen in einen langgestreckten, zweckmäßig turmartigen Zersetzungsraum eingestäubt. In diesem gelangt es mit einem -hocherhitzten, gasförmigen Heizmittel in Berührung, das die thermische Zersetzung bewirkt. Das Heizmittel wird mit dem zerstäubten Salzpulver im Gleichstrom durch den Zersetzungsraum geführt mit so, hoher Geschwindigkeit, daß es die bei der Zersetzung entstehenden festen Stoffe praktisch restlos aus dem Zersetzungsraum mitführt.
  • Bei dem Calcinierverfahren, das die, Vorstufe der Erfindung bildet, fällt das Erzeugnis gewöhnlich in Form von Hohlkugeln an, die sehr leicht zu Pulver zerfallen oder zu feinem Pulver zerkleinert werden können und sehr feine poröse Wandungen haben. Mit derart beschaffenen Pulvern gelingt es, bei der nachfolgenden thermischen Zersetzung gemäß der Erfindung Metalloxyde von befriedigender Qualität zu gewinnen.
  • Die hohe Porosität des Pulvers wirkt bei der thermischen Zersetzung anscheinend in der Weise, daß die Heizgase jedes einzelne Pulverteilchen leicht durchdringen, und daß die bei der thermischen; Zersetzung entstehenden Gase, wie Schwefeldioxyd, Schwefeltrioxyd, Chlorwasserstoff un: gehindert aus jedem Teilchen entweichen können, so daß keine die, thermische Zersetzung hindernde höhere Konzentration von S 03,S 02 od. dgl. innerhalb der einzelnen Teilchen sich bildet.
  • Dia günstige poröse Beschaffenheit hat das calcinierte Salz nicht nur, wenn es in Form von Lösungen oder wasserhaltigen. Schmelzen angewendet wird. Auch wenn Aufschlämmungen kristallwasserhaltiger Salzkristalle in ihren konzentrierten Lösungen das Ausgangsgut des Verfahrens gemäß der Erfindung bilden, fallen'bei der Calcination infolge der raschen und plötzlichen Wasserverdampfung aus der Lösung und aus dem feinen Salz die Erzeugnisse der Calcination ebenfalls in der gleichen Form an.
  • Gegen die räumliche Trennung des Calcinier-und des Zersetzungsvorgangs gemäß der Erfindung könnte man einwenden, daß. dadurch die Wärmewirtschaftlichkeit verringert und die Vorrichtung umfangreicher werden würde. Dies ist indessen nicht der Fall.
  • Würde man in einer einzigen Vorrichtung die Salzlösung, z. B. Magnesiumsulfatlösung, bis zum Oxyd zersetzen, so müßte man in dieser Vorrichtung außer der Zersetzungswärme auch noch große Wärmemengen für die Wasserverdampfung und Calcination des Salzes aufwenden unterAusnutzung des Heizmittels etwa in einem Temperaturbereich von i5oo bis iooo°. Bei dem Verfahren gemäß der Erfindung dagegen wird im Zersetzungsraum nur die Wärme zur Umwandlung des bereits calcinierten Magnesiumsulfatpulvers zu Magnesiumoxyd benötigt. Die Wärme, die zur Calcinatioü der Magnesiumsulfatlösung erforderlich ist, kann unter viel günstigeren wärmetechnischen Bedingungen und in einem wärmetechnisch viel günstigeren niedrigeren Temperaturbereich angewendet werden. Denn den Wärmewirkungsgrad der thermischen Zersetzung kann man nach den Ergebnissen der Praxis nur etwa auf die Hälfte bis 2f3 von dem der Calcination einschätzen.
  • Nun wird aber nicht nur die Wärmeausnutzung und Ausnutzung der Abgase, sondern auch die Apparatur durch das Verfahren gemäß d,er Erfindung viel günstiger und billiger. Für die Calcination ist im praktischen Betrieb ein Turm von 1o m Höhe erforderlich. Würde man in dem gleichen Turm außer der Ca.lcination auch noch die thermische Zersetzung ausführen wollen, so müißte dieser Turm wenigstens um das Doppelte erhöht werden. Für derartig hohe Türme werden aber die Kosten der Fundamente, der Stützkonstruktionen und Gebäude sehr hoch. Führt man die Calcination getrennt von der thermischen Zersetzung aus, so kann man den Calcinationsturm und den Turm für die thermische Zersetzung nebeneinanderstellen. Es sind dann nur die halben Bauhöhen erforderlich, und die Beträge, die hierdurch eingespart werden, sind ausschlaggebend. Sie verringern die Anlagekosten um etwa i/3. Dabei ist noch zu berücksichtigen, da.ß ein vereinigter Calcin.ations- und Zersetzungsturm durchweg aus hoch feuerfestem Baustoff ausgeführt werden muß. Trennt man die Calcination von der thermischen Zersetzung, so ist hoch feuerfester Baustoff nur für den Turm erforderlich, in dem die thermische Zersetzung vor sich geht. Der Calcinationsturm kann aus viel billigeren Baustoffen errichtet werden.
  • Versuche haben gezeigt, daß durch gleichzeitige Calcina.tian und thermische Zersetzung in einem einzigen Heizraum man z. B. bei der Sulfatzersetzung ein Gas erhält, das nicht über 3 Volumprozent SO., aufweist. Dieses Gas ist verhältnismäßig schwierig auf Schwefelsäure zu verarbeiten. Bei dem Verfahren gemäß der Erfindung jedoch steigt die. Schwefeldioxydkonzentration im Abgas der Einrichtung für die thermische Zersetzung bis auf 6 bis 71/o, da die Heizmittelmengen für die Wasserverdampfung getrennt aufgewendet werden. Außerdem wird das Gas nicht mit dem großen Wasserballast der Ca.lcination belastet. Ein derartiges Gas läßt sich viel wirtschaftlicher und in viel kleineren Anlagen auf Schwefelsäure verarbeiten als das, das im ersten Fall entsteht. Ähnlich liegen die Verhältnisse bei der Chloridzersetzung bezüglich der Salzsäuregewinnung aus dem Abgas. Entsprechend der geringen Abgasmenge sinken auch die, Kosten für die Entstaubungs- und Gasreinigungsanlagen.
  • Werden insbesondere Sulfate nach dem Verfahren gemäß der Erfindung thermisch zersetzt, so empfiehlt es sich, das Heizmittel, das die thermische Zersetzung bewirkt, mit einem geringen Gehalt an reduzierenden Bestandteilen, z. B. etwa 2: bis 70/0 Isohlen.monoxyd, anzuwenden. Beispielsweise setzt man Generato,rgas, Kokereigas od. dgl. dem Heizmittel zu, oder es wird das Heizmittel aus gasförmigem oder flüssigem Brennstoff durch unvollkommene Verbrennung erzeugt. Durch die Anwesenheit reduzierender Gase im Heizmittel gelingt es, die Zersetzungstemperatur erheblich herabzusetzen. So kommt man, z. B. bei der thermischen Zersetzung von Magnesiumsulfat bei Gleichstromführung von zerstäubtem Salz und Heizmittel mit Zersetzungstemperaturen von etwa 120o bis 1q.00° aus, wohingegen die Temperaturen etwa Zoo bis 30o° höher gehalten werden müssen, wenn ein neutrales oder oxydierendes Heizmittel verwendet wird. Die reduzierenden Bestandteile d-es Heizmittels können z. B. durch geeignete Einführung zusätzlicher Verbrennungsluft noch im Zersetzungsraum selbst, zweckmäßig in der Nähe des Austrittsendes des Zersetzungsraumes, verbrannt werden. Dadurch tritt eine zusätzliche Beheizung dieses Teils des Zersetzungsraumes ein, und es gelingt, die Temperaturen im Zersetzungsraum gleichmäßiger zu gestalten.
  • Bei der Gewinnung des calcinierten porösen Salzpulvers aus der Salzlösung, wasserhaltigen Schmelze od. dgl. kann das zerstäubte Gut auch im Gleichstrom mit dem Heizmittel durch den Calcinierraum geführt werden.
  • Bei der besonders vorteilhaften Trocknung unter Gegenstromführung von zerstäubter Salzlösung od. dgl. und Heizmittel sammelt sich ein Teil des getrockneten Salzes am Boden des Zersetzungsraumes, während ein anderer Teil mit dem Trockenmittel aus dem Turm abgeführt wird. Das außerhalb des Turmes aus dem Trockenmittel abgeschiedene Salz wird zweckmäßig in den unteren Teil des Trockenturmes zurückgeführt. Es ergibt sich hierbei ein sehr gleichmäßig getrocknetes Gut. Als Trockenmittel können Wasserdampf, Verbrennungsgase, heiße Luft od. dgl. verwendet werden.
  • Bei der Trocknung und thermischen Zersetzung kann die Abwärme der Heizmittel gewonnen und im Verfahren selbst oder für andere Zwecke nutzbar gemacht werden.

Claims (2)

  1. PATENTANSPRIDCHE: 1. Verfahren zur Gewinnung von. Oxyden aus wasserlöslichen Sulfaten oder Chloriden des Magnesiums, Eisens, Zinks, Kupfers und anderer Schwermetalle, die erst bei hoher Temperatur aufgespalten werden, durch Behandlung der feinzerteilten Salze mit heißen Gasen im Schwebezustand, dadurch gekennzeichnet, daß Lösungen oder wasserhaltige Schmelzen dieser Salze oder Aufschlämmungen der kristallwasserhaltigen Salze zunächst unter feiner Zerstäubung mittels Düsen und durch zweckmäßig im Gegenstrom ausgeführte Behandlung mit einem heißen gasförmigen Mittel in einer langgestreckten turmartigen Vorrichtung in ein wasserfreies oder wasserarmes poröses Pulver übergeführt werden, und daß dann das poröse Pulver in feiner Verteilung in einem hoch erhitzte,n gasförmigen Mittel thermisch zersetzt wird, wobei das Heizmittel im Gleichstrom mit dem zerstäubten Pulver durch einen langgestreckten Zersetzungsraum geführt wird.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abwärme der aus dem Zersetzungsraum austretenden Gase zum Betrieb der Trockenvorrichtung nutzbar gemacht wird.
DEM4330D 1937-05-25 1937-05-25 Verfahren zur Gewinnung von Oxyden aus wasserloeslichen Sulfaten oder Chloriden Expired DE887196C (de)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1096877B (de) * 1954-12-23 1961-01-12 Pulp Paper Res Inst Verfahren zum thermischen Behandeln von Fluessigkeiten, Loesungen, Schlamm oder Feststoffen, die vergasbare oder verdampfbare Bestandteile enthalten
WO1990015020A2 (en) * 1989-06-09 1990-12-13 Worcester Polytechnic Institute High-temperature aerosol decomposition process and products produced

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DE1096877B (de) * 1954-12-23 1961-01-12 Pulp Paper Res Inst Verfahren zum thermischen Behandeln von Fluessigkeiten, Loesungen, Schlamm oder Feststoffen, die vergasbare oder verdampfbare Bestandteile enthalten
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WO1990015020A3 (en) * 1989-06-09 1991-03-07 Worcester Polytech Inst High-temperature aerosol decomposition process and products produced

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