FI67528C - Foerfarande foer att bringa ett jaern-ii-salt i friflytande fom - Google Patents

Description

1 67528

Menetelmä rauta-II-suolan saattamiseksi vapaasti valuvaksi Tämä keksintö koskee menetelmää saattaa rauta-II-suola, esimerkiksi ferrosulfaatti (FeSO^ · 7^0) , joka sellaisenaan on hankalasti käsiteltävää, sellaiseen vapaasti valuvaan muotoon, että se sopii kuiva-annostukseen.

Rauta-II-suolat, kuten FeC^^i^O ja FeSC>4 -71^0, esiintyvät kiteisinä aineina, joita yleisesti saadaan teollisuuden sivutuotteina. Nämä rautasuolat ovat käyttökelpoisia mm. selkey-tysprosesseissa, joissa niitä käytetään esim. flokkauskemikaa-leina.

Ferrosulfaattia käytetään edelleen sementissä Cr(VI):n pelkistykseen, värien valmistukseen, desinfioimiseen jne. Ferro-kloridia käytetään vedenpuhdistukseen jne.

DE-kuulutusjulkaisusta 1 160 456 tunnetaan menetelmä ferrosulfaatin (FeSO^.T^O) rautasisällön hyödyntämiseksi sekoittamalla keskenään stökiometriset määrät ferrosulfaattia ja emäksistä pölyä (CaO), jolloin saadaan rakeita, joissa rauta on 3-arvoi-sena FeO(OH) ja sulfaatti on CaSO^-muodossa.

Referaatissa Chemical Abstracts, voi. 85, 98521 y esitetään Fe-pitoisen kipsin valmistus Ti02-valmistuksen rautapitoisesta rikkihaposta ja kipsistä sekä CaOrsta. Tuotetta, joka sisältää pari prosenttia rautaa, käytetään sementin valmistukseen.

Julkaisussa Rev.Pure Appl.Chem., voi 20 (1970), D.T. Lacey, s. 23-31 esitetään mm. että ferrosulfaatin emäskäsittely voidaan suorittaa ns. kuivaneutralointina eli sekoittamalla emäs (esim. poltettu kalkki) jauhemaisena kiinteän ferrosulfaatin joukkoon.

-•TT __ 2 67528

Julkaisussa Stahl und Eisen, voi. 83 (1963) , M.Haucke, s.

859-864 esitetään kylmävalssaamolta sivutuotteena saadun kostean ja tahmean ferrosulfaatti-heptahydraatin, joka sisältää n. 3 % jäännöskosteutta ja n. 0,7 % jäännöshappoa, käsittely poltetulla kalkilla. Tällöin jäännöskosteus saadaan sidotuksi kalkkiin reaktion CaO + H20 —>-Ca(0H)2 mukaan ja saadaan vapaasti valuva suola.

Julkaisu Draht-Welt, voi. 50, n:o 5, toukokuu 1964, H.Dembeck, s. 307-314 sisältää laajahkon ferrosulfaattia käsittelevän artikkelin. Myöskin tässä artikkelissa (ks. s. 309) on mainittu ferrosulfaatin kuivaneutralointi kuivalla kalsium-oksidilla. Tällöin rauta muuttuu 3-arvoiseksi FeO(OH) seu-raavan reaktion mukaan 2/FeS04-7H20J)7 + 2CaO + 02 —»2Fe0(0H) + 2/CaSC>4 · 1/2Η2θ7+ 12H20

Suomalaisessa patentissa 60 135 on esitetty tapa valmistaa kemiallisissa saostus-, flokkaus- ja selkeytysprosesseissa käytettävää rauta-II-suolan ja kalkin seosta. Seoksessa on lähtöaineena oleva kalkki sammuttamatonta ja sen sammuttamiseen käytetään rauta-Il-suolan kidevettä. Painosuhteet kalkin ja rauta-II-suolan välillä ovat 2:1-1:4 ja lopputuloksena on syntyvän lämmön vaikutuksesta kuiva seos, jossa rauta-II-suolan kiteet ovat murentuneet hienorakeisiksi.

Kaikissa esellä esitetyissä menetelmissä käytetään CaO:ta ja tämän ansiosta pH nousee, jolloin rauta ilman hapen vaikutuksesta hapettuu 3-arvoiseksi ja muuttuu hydroksidiksi. Tällöin ferrosulfaatin teho alenee käytettäessä sitä mm. fosforisaos-tukseen ja Cr(VI):n pelkistukseen sementissä. Haittana edellä kuivatuille menetelmille on myöskin CaO:n kalleus.

Nyt on yllättäen havaittu, että kuiva-annosteluun, kuten pneumaattiseen siirtoon, soveltuvaa rauta-II-suolaa voidaan valmistaa sekoittamalla kostean rauta-II-suolan joukkoon kalsium 3 67528 sulfaatti-hemihydraattia ja/tai aktiivista anhydriittia ja jatkamalla sekoittamista niin kauan, että saadaan olennaisesti paakkuuntumaton tuote. Mikäli halutaan neutraloida rauta-II-suolan sisältämä vapaa happo voidaan samanaikaisesti joukkoon sekoittaa kalsiumyhdistettä, kuten CaO, Ca(OH)2 ja CaCO^

Keksinnön mukaisessa menetelmässä saadaan juoksevuutta hait-taava vapaa kosteus sidotuksi seuraavien reaktiokaavojen mukaan:

CaS04-l/2H20 + 1 1/2H20 --> CaSC>4'2H20

CaS04+2H20 -► CaS04*2H20

Reaktio on eksoterminen, joten seoksen lämpötila nousee.

Tämä johtaa kosteuden poistamiseen rryös haihtumalla eikä pelkästään sitoutumalla hemihydraattiin ja/tai anhydriittiin.

Etuna aikaisemmin tunnettuihin menetelmiin on se, että rauta ei hapetu Fe^+:ksi. Esim. sementinvalmistuksessa kromiyh-disteiden pelkistykseen käytettynä säilyy seoksen teho.

Myöskin vedenpuhdistuksessa on etua. siitä, että rauta ei ole hapettunut 3-arvoiseksi, koska se tällöin saostuisi Fe(O)OH:na eikä pystyisi enää niin hyvin osallistumaan fosforin saostamiseen.

Ferrosulfaatin ja kalsiumsulfaatin sekoitussuhdetta määrättäessä on otettava huomioon sidottavan veden määrä, josta käytettävä hemihydraatti ja/tai anhydriitti riippuu.

Tuotteen paakkuuntumista säätelee käytetyn hemihydraatin ja/tai anhydriitin määrä sekä sekoitusaika.

Sekoituslaitteena voidaan käyttää rumputyyppistä sekoitinta, jossa haihtuva kosteus voidaan hyvin tuulettaa pois täten vähentäen paakkuuntumista. Samaan suuntaan vaikuttaa tuotteen lämmittäminen.

4 67528

Tuotteen käsiteltävyyttä on katsottu kuvaavan vertailukelpoisesta sen paakkuuntumisominaisuudet, joiden mittaamiseen on käytetty lannoiteteollisuudessa sovellettua ns. mikrosäk-kitestiä.

Mikrosäkkitesti 3

Ferrosulfaattia mitataan 90 cm ohutkalvoaseen, muoviseen mikrosäkkiin, jonka kalvonpaksuus on 0,05 mm. Tyhjän pussin leveys on 70 mm ja pituus pohjasaumasta suusaumaan 95 mm.

Pussi suljetaan kuumasaumaamalla. Sauman ulkopuolelle jäänyt osa leikataan pois. Pussin kylkiin pistetään neulalla kaksi reikää ylimääräisen ilman poistamiseksi pussista.

Pystyssä olevaan suorakaiteen muotoiseen hoikkiin asetetaan päällekkäin välilevyjä käyttäen 6 tasaisesti lappeellaan olevaa täytettyä mikrosäkkiä. Ylimmän pussin päälle asetetaan puristuslevy, jonka päällä on teräspallo niveltämässä punnuksen vipuvarren avulla välittämää puristuskuormitusta. Mikrosäkkiin 2 kohdistetaan 24 h:n ajan 1 kp/cm :n suuruinen kuorma.

Vuorokauden puristuksen jälkeen otetaan mikrosäkit varovasti hoikista ja pudotetaan yksi kerrallaan kylki edellä kovalla tasolla seisovan pudotustornin läpi 10 kertaa. Joka pudotuksen jälkeen vaihdetaan pussin kylkeä, jolloin pudotuksia tulee siis viisi kylkeä kohti. Pussi leikataan auki, sisältö seulotaan varovasti käsin 7 mm:n seulalla ja punnitaan erikseen seulalle mahdollisesti jääneet paakut ja seulan läpäisseet rakeet.

Paakku-% = A , jossa A = + 7 mm:n seulalle jäänyt osa (g) B - mikrosäkin koko sisältö (g)

Yksittäisistä pusseista saatujen tulosten perusteella lasketaan keskiarvo, joka ilmoitetaan testin tuloksena.

Mitä vähemmän tuote paakkuuntuu, sitä juoksevampaa se on ja sitä kestävämpää se on pitkäaikaisvarastoinnissa.

li 5 67528

Seuraavat esimerkit valaisevat eri muuttujien vaikutusta paakkuuntumiseen.

Esimerkki 1

Sekoitettiin betonisekoittimessa 15 kg FeSO^.TI^O (nuoskaa) ja 2,65 kg CaSO^-1/211^0 (85 % ferrosulfaattia + 15 % hemi-hydraattikipsiä). Otettiin näytteitä ajan funktiona. Määriteltiin näytteiden paakkuuntuvuus mikrosäkkitestillä. Piirrettiin paakkuuntuvuutta kuvaava keskimääräinen paakku-% sekoitusajan funktiona (kuvio 1).

Esimerkki 2

Sekoitettiin 80 % ferrosulfaattia ja 20 % hemihydraattikipsiä betonisekoittimessa. Keskimääräinen paakku-% on esitetty kuviossa 1.

Esimerkki 3

Sekoitettiin betonisekoittimessa 15 kg ferrosulfaattia (84,7 %), 2,58 kg hemihydraattikipsiä (14,6 %) ja vapaan hapon neutraloi-miseksi 125 g CaCO^ (0,7 %). Keskimääräinen paakku-% on esitetty kuviossa 1.

Esimerkki 4

Sekoitettiin betonisekoittimessa 79,2 % ferrosulfaattia, 20,1 % hemihydraattikipsiä ja 0,7 % CaCO^ia neutralointiin. Tulokset on esitetty kuviossa 1.

Esimerkki 5

Sekoitettiin betonisekoittimessa 87,4 % ferrosulfaattia, 11,9 % hemihydraattikipsiä ja 0,7 % CaCO^· Tulokset on esitetty kuviossa 1.

Esimerkki 6

Sekoitettiin betonisekoittimessa 85 % ferrosulfaattia, 14,6 % hemihydraattikipsiä ja vapaan hapon neutraloimiseksi 0,4 %

CaO:a. Tulokset on esitetty kuviossa 1.

6 67528

Esimerkki 7

Sekoitettiin betonisekoittajassa 15 kg ferrosulfaattia 79,2 % 3,8 kg hemihydraattikipsiä (20,1 %) ja 125 g kalsiumkarbo-naattia (0,7 %) samalla lämmittäen seosta kuumailmapuhaltimen avulla. Tuotteen lämpötila nousi 28°C:een. Paakkuuntumis-tulokset on esitetty kuviossa 1.

Esimerkki 8 (Vertailuesimerkki)

Sekoitettiin ferrosulfaattia ilman lisäaineita betonimyllyssä. Otettiin välinäytteitä, joiden paakkuuntuvuus määritettiin mikrosäkkitestillä. Paakkuuntuvuus pystyttiin mittaamaan vasta 3 tunnin sekoitusajan jälkeen, jolloin keskimääräiseksi paakku-%:ksi saatiin 50,7 %.

Kuviosta 1 nähdään, että 1,5 h:n sekoitus on useimmissa tapauksissa riittävä, jotta saadaan paakkuuntumatonta tuotetta. Optimiseossuhde on n. 15 % kipsihemihydraattia ja n. 85 % ferrosulfaattia. Tuloksista havaitaan lisäksi, että vapaan hapon neutralointi hieman hidastaa kuivumista, CaO:lla vähemmän kuin CaCO^Ha.

Il

Claims (3)

67528

1. Menetelmä rauta-II-suolan saattamiseksi vapaasti valuvaksi, tunnettu siitä, että kostean rauta-II-suolan joukkoon sekoitetaan kalsiumsulfaatti-hemihydraattia ja/tai aktiivista anhydriittia, ja haluttaessa sekoitetaan joukkoon kalsiumyhdistettä, kuten CaO, CaiOH)^ ja CaCO^/ rauta-II-suolan sisältämän vapaan hapon neutraloimiseksi, ja sekoittamista jatketaan niin kauan, että saadaan olennaisesti paakkuun-tumaton tuote.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että sekoitussuhde on n. 60-95 paino-% rauta-II-suolaa, n. 5-40 paino-% kalsiumsulfaatti-hemihydraattia ja/tai aktiivista anhydriittia ja n. 0-2 paino-% kalsiumyhdistettä neutralointia varten.

3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että n. 85 paino-% ferrosulfaatti-heptahydraattia ja n. 15 paino-% kalsiumsulfaatti-hemihydraattia sekoitetaan keskenään rumputyyppisessä sekoittimessa.