NL8001014A - Werkwijze voor het bereiden van magnesiumsulfaat door laten reageren van asbestafval met ammoniumsulfaat. - Google Patents

Description

► vo 0096

Werkwijze voor het bereiden van magnesiumsulfaat door laten reageren van asbestafval met ammoniumsulfaat.

De uitvinding heeft betrekking op een nieuwe werkwijze voor het afscheiden van nuttige magnesiumzouten uit serpentijn-mineraal-afvalmateriaal, zoals asbestafval. Meer in het bijzonder heeft de uitvinding betrekking op een werkwijze voor het afscheiden van mag-5 nesiumzouten uit asbestafvalmateriaal, welke werkwijze gekenmerkt is door een belangrijke vermindering van de hoeveelheid energie en de mogelijkheid van het recirculeren van enkele van de gedurende het extractieprocédé gevormde bijprodukten.

Een hoofdbijprodukt of afvalmateriaal bij de bereiding van 10 chrysotiel-asbest is de verbrijzelde en ten dele vermalen moeder- rots, waarvan het vezelige asbest is afgescheiden en het fijne of stofasbestmateriaal, dat te kort is voor enige praktische toepassing. Deze materialen gewoonlijk "tailings'’ en "floats" in de industrie genoemd, bevatten in hoofdzaak gehydrateerde magnesiumsili-15 eaten van de serpentijnfamilie èn bevatten typisch magnetiet en on dergeschikte hoeveelheden andere mineralen, waaronder ijzer, chroom en nikkel, normaliter in een hoeveelheid van verschillende gewichtsprocenten als verontreinigingen. De hoeveelheden van dergelijke afvalmaterialen of produkten, die dagelijks door een moderne 20 asbestfabriek worden gefabriceerd, belopen enkele duizenden tonnen en in de loop der jaren heeft men aanzienlijke moeite gedaan een praktisch gebruik of praktische gebruiken, voor deze afvalmaterialen te vinden.

Uit de stand van de techniek is het bekend dat sterke minera-25 le zuren gemakkelijk reageren met of serpentijnafvalmateriaal aan tasten onder vorming van de overeenkomstige magnesiumzouten, die daarna kunnen worden afgescheiden van het onoplosbare siliciumoxy-deresidu. Zo is zwavelzuur voorgesteld in het Amerikaanse octrooi-schrift 2.402.370» ammoniumbisulfaat in het Amerikaanse octrooi-30 schrift 3.338.667» zwaveldioxyde in het Amerikaanse octrooischrift 1.865.224, chloorwaterstofzuur in het Canadese octrooischrift 1.034*385 en uitlogen met koolzuur in de Amerikaanse octrooischrif-ten 3.32Ο.Ο29 en 4.058.587. Al deze werkwijzen kunnen algemeen worden aangeduid als "natte werkwijzen", daar zij worden uitgevoerd 800 1 0 14 - 2 - bij aanwezigheid van water en zij een complexe winningsmethode van het gevormde magnesiumzout betekenen.

De mogelijkheid van een reactie tussen asbestafval en ammoni-umsulfaat blijkt uit het Amerikaanse octrooischrift 1.348.933. Dit 5 octrooischrift geeft aan, dat een onoplosbare magnesiumverbinding, zoals magnesiumoxyde of magnesiumcarbonaat kan worden omgezet met ammoniumsulfaat bij de temperatuur van kokend water onder verkrijging van het overeenkomstige magnesiumsulfaat:

MgCOj + (NH4)2S04 100°C^ MgS04 + C02 + 2HH3 + E20 10 Het is duidelijk voor een ieder, die vertrouwd is met chemie, dat daar kiezelzuur een veel zwakker zuur is dan koolzuur (pka van •1 o -7 kiezelzuur: 2,2 x 10 pka van koolzuur: 4,3 x 10 ) dat als de reactie werkt met een carbonaat, zij ook zal werken met een silicaat, zoals magnesiumsilicaat, dat wil zeggen asbestafval.

15 De natte methode ontwikkeld in het Amerikaanse octrooischrift 1,348*933 bleek geheel onpraktisch op economische basis, daar zoveel water moet worden gedestilleerd om de ammoniak te vervangen, dat de prijs van het verkregen produkt prohibitief hoog was. Deze situatie vloeit voort uit het feit, dat ammoniak zeer oplosbaar is 20 in water. Indien enige ammoniak in water achterblijft, keert de re actie om.

Daar echter het droge mengsel van ammoniumsulfaat en asbestafval zelfs bij kamertemperatuur reageerde, werd de droge reactie toegepast als een bron van magnesiumsulfaat, waarbij de reactie-25 snelheid werd versneld door verhitten op een geschikte temperatuur.

Uiteraard vergt bij gebruik van het droge mengsel de ontwikkeling van ammoniak geen destillatie van water omdat de ammoniak in vrijheid wordt gesteld als een gas.

Sinds het eind van de vorige eeuw is het in de chemische lite-30 ratuur bekend, dat indien ammoniumsulfaat wordt verhit boven een temperatuur van 250°C, het zal ontleden in ammoniak en ammoniumbi-sulfaat (Smith, J. Soc. Chem. Ind. 14, 529 (1895) volgens de onderstaande reactievergelijking:

(ffl4)2so4 -ï> ïh4hso4 ♦ SHj I

80 0 1 0 14 f '* - 3 -

In tegenstelling tot de leer van het Amerikaanse octrooi-sohrift 3*338.667, dat het nut aangeeft van het ammoniumbisulfaat hij de werkwijze, is gevonden, dat de ontleding van ammoniumsul-faat tot ammoniumbisulfaat zeer nadelig is voorzover de energie-5 vereiste van de reactie betreft. Het is namelijk in genoemd Ameri kaans octrooischrift aangegeven, dat ammoniumbisulfaat en niet am-moniumsulfaat het actieve reagens is voor het uitlogen van magnesium uit het asbestafval, hetzij met het zogenaamde '•natte" procédé, hetzij met de "droge" werkwijze.

10 Gevonden is, dat de vorming van bisulfaat zoveel mogelijk moet worden beperkt vanwege de volgende redenen. Allereerst is de ontleding van ammoniumsulfaat tot ammoniumbisulfaat een endotherme reactie, waarbij 25,99 k.cal. per mol ontwikkelde ammoniak, onder standaardomstandigheden, wordt verbruikt. Vervolgens is ook gevon-15 den, dat als ammoniumbisulfaat wordt gevormd, het een opmerkelijke neiging bezit uit het reactiemengsel te sublimeren, waardoor aldus reactie met het afval en bijkomende warmteverliezen ontstaan,, verbonden met de sublimatiewarmte. Bij herhalen van de reactie in een Lindbergh-oven als voorgesteld in het Amerikaanse octrooischrift 20 3*338.667 is gevonden, dat daar het geheel van het mengsel snel de temperatuur bereikt, waarop het wordt verhit er een ontleding is van het ammoniumsulfaat in vrije ammoniak en ammoniumbisulfaat, doch dat bij een temperatuur van ongeveer 300°C het ammoniumbisulfaat sublimeert en de neiging heeft zich met een deel van de in 25 vrijheid gestelde ammoniak te hercombineren, waardoor de snelheid van reactie met het magnesiumoxyde afneemt en de tijd en energie, vereist voor het uitvoeren van de reactie tot het punt, vereist voor het verkrijgen van een geschikte opbrengst toenemen. Men ziet gemakkelijk in dat bij uitvoeren van deze werkwijze op deze wijze 30 een bepaalde hoeveelheid ammoniumsulfaat wordt aangetroffen aan de opening van de oven, waarmede aldus wordt bevestigd dat een deel van het gesublimeerde ammoniumbisulfaat met een deel van de in vrijheid gestelde ammoniak heeft gereageerd. Toorts is gevonden, dat de sublimatie van het bisulfaat de hoeveelheid energie vereist 35 voor het voltooien van de reactie praktisch meer dan verdubbelt.

80 0 1 0 14 - 4 -

Dientengevolge lijkt het, dat de voordelen voor het uitvoeren van de reactie van asbestafval met ammoniumsulfaat sterk kunnen worden verbeterd als een methode zou kunnen worden gevonden, waardoor het gevormde ammoniumbisulfaat wordt verhinderd uit het reac-5 tiestelsel te ontsnappen, zodat de voor zijn bereiding verbruikte energie in het systeem kon blijven en met voordeel kon worden gebruikt .

Volgens de uitvinding wordt het verhitten van een droog mengsel van ammoniumsulfaat en asbestafval onder zodanige omstandighe-10 den uitgevoerd, dat de vorming wordt beperkt en de sublimatie wordt vermeden van het ammoniumbisulfaat buiten het reactiemengsel . en in feite dat een onmiddellijke hercombinatie van het gevormde ammoniumbisulfaat met ammoniak wordt bevorderd. Dit doel wordt verkregen door het verhitten van slechts één oppervlak van het re-15 actiemengsel, waardoor aldus een warmtegradiënt door het reactie mengsel wordt bevorderd.

In de praktijk wordt het verhitten van een droog homogeen mengsel van ammoniumsulfaat en asbestafval uitgevoerd onder omstandigheden, waarbij een enkel verhit oppervlak wordt verschaft en er 20 steeds een temperatuurverschil is tussen het verhitte oppervlak en het gebied dat het verst afgelegen ligt van genoemd verhit gebied. Met andere woorden is er een temperatuurgradiënt door het reactiemengsel. Onverwachterwijze is gevonden, dat het ammoniumbisulfaat, dat wordt gevormd door de thermische ontleding van ammoniumsulfaat, 25 wanneer dit gaat van een koelere zone die op een lagere tempera tuur is dan de sublimatietemperatuur van ammoniumbisulfaat, die beneden 300°C is, zal condenseren bij de lagere temperatuur en reageren met de ammoniak onder vorming van ammoniumsulfaat waardoor aldus zijn ontsnapping uit de reactiemassa wordt voorkomen en het al-30 dus gevormde ammoniumsulfaat beschikbaar wordt gehouden voor verde re reactie met het asbestafval.

Meer specifiek wordt een bepaalde laag van het homogene mengsel verschaft en warmte toegepast op slechts één van zijn oppervlakken, zodat er een geleidelijke temperatuurvariatie gedurende 35 de werkwijze tussen de verhitte laag en de laag die het verst ver- 80 0 1 0 14 t * - 5 - wijderd ligt van de verhitte laag zal zijn, waarbij de temperatuur in het reactiemengsel steeds beneden de sublimatietemperatuur van het ammoniumbisulfaat zal zijn.

In overeenstemming met het bovenstaande omvat de verbeterde 5 werkwijze volgens de uitvinding voor het vormen van magnesiumsul- faat door de reactie van asbestafvalmateriaal met ammoniumsulfaat, het verhitten van een oppervlak van een homogeen droog mengsel van asbestafval en ammoniumsulfaat van kamertemperatuur tot een temperatuur in het gebied van 350-400°C, waarbij totdat de temperatuur 10 van de verhitte zone ongeveer 25O°0 bereikt, het ammoniumsulfaat reageert met het asbestafval onder ontwikkeling van gasvormige ammoniak. Terwijl de temperatuur van de verhitte zone toeneemt van 250 tot ongeveer 300°C, zal het ammoniumsulfaat ontleden in gasvormig ammoniumbisulfaat en ammoniak terwijl als de temperatuur gaat 15 van 300°C tot de uitgekozen temperatuur tussen 350°C en 400°C het gasvormige ammoniumbisulfaat zal sublimeren. Als de gasvormige ammoniak en het gesublimeerde ammoniumbisulfaat zullen voortgaan naar een tussenzone van het mengsel, die zich bevindt op een temperatuur beneden 250°C, zal er een condensatie zijn van het ammoniumbisul-20 faat met navolgende reactie met ammoniak onder vorming van een nieuwe voorraad ammoniumsulfaat, dat dan beschikbaar wordt voor reactie met het asbestafval. Als de tussenliggende zone een temperatuur boven 250°C bereikt, ontleedt het onomgezette ammoniumsulfaat in deze zone tot ammoniumbisulfaat en ammoniak en als de beide 25 laatste gassen de buitenzone van het reactiemengsel bereiken, die op een temperatuur is lager dan 250°C, condenseert het ammoniumbisulfaat en reageert het met de ammoniak onder vorming van een verdere voorraad ammoniumsulfaat, die reageert met het asbestafval, de verhitting van de eerste buitenlaag wordt voortgezet tot de tem-30 peratuur van de zone, die het verst verwijderd ligt van de verhit- tingszone een temperatuur van 250-300°C bereikt. Daarna wordt de reactiemassa afgevoerd uit de verhitting en het magnesiumsulfaat gewonnen.

Men zal inzien, dat bij de onderhavige werkwijze slechts één 35 enkel oppervlak van de reactiemassa wordt verhit in tegenstelling 80 0 1 0 14 -βίοι de verhittingsmethode, beschreven in het Amerikaanse octrooi-schrift 3*338.667» waar verhitting in een Lindbergh-oven wordt toegevoerd aan alle buitenoppervlakken van de reactiemassa tezelf-der tijd.

3 Meer specifiek wordt de vorming van magnesiumsulfaat uitge voerd in drie trappen, waarin elke trap een temperatuurgradiënt in het reactiemengsel definieert. Men dient in te zien, dat, wanneer men één oppervlak van het reactiemengsel dat in het gebied van 350-400°C is, onderwerpt, er drie zones in het reactiemengsel worden 10 geschapen, De eerste zone is de zone, die wordt verhit, terwijl de tweede z5ne of de tussenliggende zone zich op een temperatuur lager dan de verhittingszone bevindt, doch op een temperatuur hoger dan de derde laag of zone van het mengsel, het verst verwijderd van de verhitte zone.

15 Bij het starten van de verhitting en totdat de verhitte zone een temperatuur bereikt van ongeveer 250°C vindt een enkelvoudige reactie plaats tussen het ammoniumsulfaat en het asbestafval, die het beste kan worden geïllustreerd door de vergelijking: 3Mg0.2Si02.2H20 + 3(M4)2S04 —> 3MgS04 + öNHj j* + 2Si02 + 5H20 20 Als eenmaal de temperatuur van de zone, die wordt verhit, toe neemt van 250°C naar boven toe naar de uitgekozen temperatuur in het gebied van 350-400°C, zal de bovenstaande reactie voortgaan verder plaats te vinden ten dele als zodanig en ten dele door de ontleding van het ammoniumsulfaat in ammoniumbisulfaat dat zal be-25 ginnen te sublimeren bij 250°C en het gesublimeerde ammoniumbisul faat zal bij het bereiken van de volgende koudere zöne condenseren, en in situ reageren met de ontwikkelde ammoniak onder terugvorming van ammoniumsulfaat, dat dan gemakkelijk reageert met het asbestafval, geïllustreerd als volgt:

30 Bij temperaturen beneden 250°C

3Kg0.2Si02.2H20 + 3(3H4)2S04 —* 3MgS04 + óNEj ^ + 2Si02 + 33^0

Bij temperaturen boven 250°C (:is4)2s°4 —£ »E4HS0d 4» + sh3 ^

J I

Het gesublimeerde ?Tïï4HS04 en SH^-gas bij het aankomen in de 80 0 1 0 14 t 9 - 7 -

zdne kouder dan 250°G

NÏÏ.HS0, + HH. -* (5HJ-S0.

4 4 3 4 2 4 ^ 3Mg0.2Si02.2H20 3MgS04 + 6NH^ + 2Si02 + 3H20

Als ten slotte de tussenzone van het reactiemengsel een temperatuur van 250°C bereikt, zal dezelfde werkwijze weer plaatsvinden, 5 dat wil zeggen sublimatie van het ammoniumbisulfaat, zijn condensa tie in de bovenste koelere zóne, reactie met ammoniak onder vorming van ammoniumsulfaat, dat weer reageert met het asbestafval.

Men zal inzien, dat de werkwijze volgens de uitvinding een onverwacht grote besparing van energie geeft door het mogelijk maken 10 van de condensatie van het ammoniumbisulfaat in de reactiemassa en de mogelijkheid van winning van energie voor de reactie van het am-moniumbisulfaat en de ammoniak onder terugvorming van ammoniumsul-faat., De verhittingsmethode volgens de uitvinding vermijdt praktisch alle verlies aan reactiecomponenten, in tegenstelling tot de 15 bekende verhittingsmethoden, waar het gevormde ammoniumbisulfaat slechts naar een zone kan bewegen, die op een hogere temperatuur is en die ook op zijn sublimatietemperatuur is en tenslotte wanneer het genoemde ammoniumbisulfaat reageert met de ammoniak, vindt deze reactie plaats buiten de reactiemassa waardoor aldus 20 een belangrijk energieverlies en reactiecomponenten optreedt, daar alle ammoniumsulfaat buiten de reactiemassa gevormd, niet langer beschikbaar is voor verdere reactie.

Men dient in te zien, dat daar het stelsel volgens de uitvinding de condensatie van het ammoniumbisulfaat in het reactiemeng-25 sel begunstigt, het energieverbruik voor het vormen van genoemd am moniumbisulfaat in het stelsel terugkomt bij zijn condensatie in het reactiesysteem en zijn reactie met ammoniak.

Dientengevolge omvat de werkwijze volgens de uitvinding het verhitten van een warmte-overdraagbare onderlaag, waarop een droog 30 homogeen mengsel van minder dan 15 oa asbestafval en ammoniumsul- faat is aangebracht tot een temperatuur van 350-400°C, waardoor de laag van het mengsel in rechtstreekse aanraking met de verhitte 80 0 1 0 14 - 8 - drager geleidelijk de warmte naar het overblijvende deel van het mengsel diffundeert, waardoor aldus het ammoniumsulfaat wordt veroorzaakt te reageren met het afval en alle door de ontleding van ammoniumsulfaat gevormd ammoniumbisulfaat wordt gecondenseerd in 5 aanraking met de laag van het mengsel op een temperatuur lager dan zijn sublimatietemperatuur, waardoor aldus de hercombinatie van het ammoniumbisulfaat en ammoniak wordt bevorderd en de verhit-tingsmethode wordt beëindigd als de temperatuur van de laag van het homogene mengsel die het verst afgelegen ligt van de verhitte 10 laag een temperatuur van ongeveer 350-385°C bereikt.

Dientengevolge, als warmte wordt toegevoerd onder de charge en indien de juiste warmtegradiënt dóór de charge wordt gehandhaafd, is er geen verlies aan materiaal door sublimeren en neemt de toe te voeren energie aanzienlijk af. De juiste gradiënt, die 15 door de reactiemassa moet worden gehandhaafd, bedraagt 350-400°C

onder de charge of aan de verhitte zijde en een maximum van 350-385°C op de koudere zijde, terwijl de ammoniak wordt gespuid aan de koude zijde van de charge.

De reactie van ammoniumsulfaat met magnesiumsilicaat kan ver-20 der worden verbeterd door de verwijdering van onomgezette ammoniak uit het reactiemengsel daar magnesiumoxyde niet veel sterker is dan NH,. als base. Een wijze van het verwijderen van de ammoniak omvat het circuleren van een gas, hetzij stikstof, lucht of stoom boven de charge. Het is gevonden, dat het uitvoeren van de reactie 25 kan worden verbeterd in termen van ammoniakverwijdering, indien de reactie werd uitgevoerd onder verlaagde druk en de duur van de reactie ook in belangrijke wijze zal worden verminderd. Zo kan een reactieduur van 2 uren onder atmosferische druk worden verminderd tot van 10-15 minuten onder een druk van 18 mm kwik voor dezelfde 30 opbrengst. Een dergelijke versnelling van de reactiesnelheid is be langrijk, daar deze correspondeert met een vermindering van afmetingen van de inrichting, vereist voor een gegeven produktieniveau.

s In de praktijk wordt het reactiemengsel verschaft in een laag variërend van 0,25 tot ongeveer 100 cm. De dikte van het reactie-35 mengsel zal variëren afhankelijk van het feit of al dan niet hete 80 0 1 0 14 - 9 - * 0 lucht of stoom door het reactiemengsel wordt gecirculeerd. Als geen hete lucht of stoom door het reactiemengsel wordt gecirculeerd, wordt een dikte van 0,25-15 cm met een preferentie van 10 cm toegepast. Wanneer anderzijds hete lucht of stoom aan de onder-5 laag hetzij door openingen daarin of door kanalen of leidingen, ge plaatst aan het dragerlichaam wordt toegevoerd, zal de dikte van het reactiemengsel 15-100 cm met een preferentie van 80-100 cm zijn, waardoor aldus de opbrengst per eenheid oppervlak van verhitte zone of oven aanzienlijk toeneemt.

10 De onderlaag die het reactiemengsel draagt wordt geplaatst in een verhittingsoven, aangepast voor het verschaffen van warmte aan het benedenoppervlak van de onderlaag, die is vervaardigd uit een warmtedoorlatend materiaal, zoals roestvrij staal of zacht staal.

Het bodemoppervlak van de onderlaag kan vlak of gegolfd zijn of 15 kan zijn voorzien van hoekplaten van hetzelfde materiaal op af stand en onder een hoek van 45-90°.met de basis, zich uitstrekkend tot ongeveer 50/ van de dikte van het reactiemateriaal. Het gebruik van hoekplaten verkort de reactietijd daar meer warmte wordt verschaft aan het reactiemengsel.

20 Er wordt ook op gewezen, dat, wanneer wordt gewerkt onder at mosferische druk een betrekkelijk groot oppervlak moet worden behandeld voor het verkrijgen van een geschikte produktie. Daar het uitvoeren van elke industriële werkwijze voor het behandelen van asbestafval al de kostenfactoren moet overwegen, waaronder b.v.

25 grootte van de verhittingsoven en vereiste hoeveelheid energie, is gevonden, dat indien de onomgezette ammoniak gevormd gedurende de werkwijze wordt geëvacueerd, de reactietijd voor een gegeven massa reactiemengsel met ten minste het tienvoud zal worden verminderd met een overeenkomstige besparing van energie en ook een belangrij-50 ke besparing in de vermindering van de afmetingen van de oven. B.v.

wordt geschat, dat, wanneer een produktie van 0,08 lb MgO/voet /uur wordt verkregen onder normale atmosferische druk, een opbrengst o van 0,8 lb MgO/voet /uur wordt verkregen bij werken onder verlaagde druk. Als de gevormde ammoniak wordt geëvacueerd door het circu-35 leren van een stroom gas, zoals lucht, stikstof of stoom, bereikt 80 0 1 0 14 - 10 - r de opbrengst'aan magnesiumoxyde in de vorm van magnesiumsulfaat waarvan van 25-75 1¾ MgO/voet /oven, waardoor aldus een belangrijke vermindering in de afmetingen van de oven mogelijk is.

Het is ook vastgesteld, dat het verhitten van een reactiemeng-5 sel van asbestafval en ammoniumsulfaat in een cirkelvormige oven, dat wil zeggen een oven waarbij warmte wordt toegevoerd aan het geheel van het uitwendige oppervlak van het behandelde mengsel, zoals beschreven in het Amerikaanse octrooischrift 3*338.667» een energieverbruik van ongeveer 4-4,5 k.f/uur/lb MgO vereist zal zijn 10 tegenover slechts 1,0-1,5 k.f/uur/lb MgO, wanneer men werkt vol gens de uitvinding, waardoor aldus de totaal-kosten voor de bereiding van basisch magnesiumcarbonaat met ten minste de helft van de kosten van de bekende werkwijzen worden verminderd.

fat het reactiemengsel betreft, heeft het asbestafval prak-15 tisch geen handelswaarde als toegepast in zo fijn mogelijk verdeel de vorm, dat wil zeggen kleiner dan 48 mesh, voor het verkrijgen van een innig en homogeen mengsel met het ammoniumsulfaat.

Het toegepaste ammoniumsulfaat kan van technische of kunst-mestkwaliteit zijn en de toegepaste hoeveelheid dient de stoechio-20 metrische te zijn.

Het mengen van het reactiemengsel dient te geschieden vóór het gebruik en kan worden uitgevoerd in een industriële menger, zoals een kogelmenger.

Als de reactie voltooid is, bevat de verkregen massa magnesi-25 umsulfaat dat kan worden gewonnen door uitlogen met water, waarbij de pH van het filtraat op 3,0-8,5 wordt ingesteld, waardoor de ijzerzouten in de vorm van hun hydroxyden worden neergeslagen en na filtratie het filtraat met kooldioxyde/ammoniak of ammoniumcar-bonaat laat reageren om basisch magnesiumcarbonaat in in hoofdzaak 30 zuivere vorm neer te slaan. De extractiemethode is bekend.

De uitvinding wordt nader toegelicht aan de hand van onderstaande voorbeelden.

Voorbeeld I

Sen innig mengsel uit ammoniumsulfaat en asbestafval werd be-35 reid in een faring-menger, waarbij het mengsel aanwezig was in de 80 0 1 0 14 - 11 - verhouding van 1 dl afval op 1,25 dl ammoniumsulfaat, welke verhouding 1,25 maal de vereiste hoeveelheid SO^ "betekende. Eet mengsel werd gebracht in een roestvrij stalen vlakke pan van 36 x 42,5 cm en de charge, die 0,12 mm dik was ingebracht in een oven, 5 die zodanig was uitgevoerd, dat slechts de onderzijde van de pan werd verhit. De begincharge van 2505 8 werd verhit gedurende een periode van 2 uren, waarbij de temperatuur onder de pan constant op 595°C werd gehandhaafd en ammoniak werd gespuid aan de bovenzijde van de charge. Ha deze verhitting was de temperatuur boven de 10 charge 295°C, en men liet het reactiemengsel afkoelen en het werd geanalyseerd op afgescheiden magnesium. De analyse gaf aan, dat 183 8 magnesiumoxyde was geëxtraheerd overeenkomend met een opbrengst van 61$. De door de oven gebruikte hoeveelheid vermogen werd gemeten door een Watt-meter en het vermogensverbruik geëvalu-15 eerd tegen een blanco proef. Het gebruik was 443 Watt of 1,1 k.W/- uur/lb afgescheiden MgO. Opgemerkt wordt, dat geen belangrijke sublimering van (HHpj SO^ gedurende de proef plaatsvond.

Voorbeeld II

Een proef als in voorbeeld I werd uitgevoerd met uitzondering, 20 dat de overmaat ammoniumsulfaat boven de vereiste hoeveelheid 1,50 was in plaats van 1,25. Ha 2 uren werd het reactiemengsel opgenomen in water en het geëxtraheerde magnesium bepaald. Aldus werd een opbrengst van 69*^ verkregen met een vermogensverbruik van 0,91 k.w/uur/lb afgescheiden MgO.

25 Voorbeeld III

Een proef als in voorbeeld I werd herhaald op soortgelijke wijze met uitzondering, dat de dikte van de charge 10 cm was. Ha 2 uren was de temperatuur van het bovenoppervlak 190°C, terwijl de bodem van de pan op 355°C werd gehouden gedurende de 2 uren durende 30 periode. De proef werd toen gestopt en een dwarsdoorsnede van de charge werd onderzocht. 3 Zones konden gemakkelijk door visueel onderzoek worden geïdentificeerd. De eerste zone (a) onmiddeliijk in aanraking met de bodem van de pan, was nagenoeg wit en bestond uit zacht zeer bros materiaal. De analyse van deze laag, die ongeveer 35 12 mm dik was, gaf aan, dat 71^ van het aanwezige magnesium, magne- 80 0 1 0 14 - 12 - siumsulfaat was. De tweede laag (S), onmiddellijk boven de laag (a) was 6-12 mm dik. Zij bestond uit tamelijk harde klinker, enigszins glanzend en veel donkerder dan de eerste laag. Op dat niveau was het percentage afscheiding van beschikbaar magnesium 18$. Bo-5 venlaag (B) was een derde laag (c) van grijs materiaal, ongeveer 7,5 cm dik. Deze enigszins taankleurige losse fase bevatte slechts 6$ afgescheiden magnesium.

Als de reactietijd wordt verlengd tot 6 uren, werd opgemerkt, dat de (B)-laag naar boven was verplaatst tot ongeveer 7>5 cm van-10 af de bodem van de pan. De temperatuur van de toplaag (c) was toen 275°C. Ha nog 1 uur verhitten werd de reactie als voltooid be-schoud en leverde zij een totaal-opbrengst aan geëxtraheerd magnesium van 64$.

Voorbeeld 17 2 15 In een stalen reactor met een vlak oppervlak van 0,45 voet , werd een charge van 890 g van een mengsel van asbestafval en ammo- niumsulfaat (molverhouding 1,0:1,5) verhit op 350°C gedurende 12 minuten onder een druk van 18 mm kwik. Ha deze contacttijd werd het mengsel geanalyseerd en de opbrengst aan afgescheiden magnesi- 20 um bleek 60$ te zijn. De produktie van magnesiumsulfaat correspon- 2 deert met 0,80 lb magnesium/uur/voet. De produktiesnelheid voor p een proef als in voorbeeld I is 0,08 lb MgO/uur/voet .

Voorbeeld V

Een mengsel van 5»00 g asbestafval wordt innig gemengd met 25 10,6 g ammoniumsulfaat (1,5 x de vereiste hoeveelheid) door roeren gedurende 2 minuten in een Waring-menger. Dit mengsel geeft ammoni-akdampen af, zelfs bij kamertemperatuur. Dit mengsel wordt in de vorm van een fijn poeder gebracht in een cilindrische buis van 2 cm diameter en de buis verhit in een Lindbergh-oven geheel rondom de 30 charge gedurende een periode van 2 uren bij een temperatuur van 380°C. Het reactiemengsel wordt daarna opgenomen in 100 cm^ water en het magnesium in oplossing bepaald door atoomabsorptie. Gevonden werd, dat 0,456 g magnesium in oplossing was overeenkomend met een extractie van 46$ van het beschikbare magnesium. Aan het koudere 35 deel van de reactiebuis bevond zich een wit sublimaat, dat optrad 80 0 1 0 14 ^ 3? - 13 - in de loop van de reactie. Dit materiaal 1,25 g, werd geïdentificeerd als ammoniumsulfaat en bedroeg 17$ van het ammoniumsulfaat van de proef. De hoeveelheid energie, vereist voor het uitvoeren' van de reactie werd bepaald door het meten van de elektrische in-5 put aan de oven met en zonder charge waarbij de temperatuur con stant binnen 1°C door een temperatuurregelorgaan werd gehouden.

Een verschil van 8,5 Watt/uur komt overeen met 5,0 k.W./uur/lb geëxtraheerd MgO. De proef werd tweemaal herhaald met opbrengsten van 49$ (4,8 k.W./uur/lb MgO) en 45$ (4,1 k.W./uur/lb MgO).

10 Yoorbeeld 71

De proef werd herhaald als in voorbeeld 7 met uitzondering dat ammoniumsulfaat werd ingebracht als kogelvormige deeltjes als verkocht voor kunstmestdoeleinden (diameter 5 mm)? het afval was 48 mesh en werd gemengd met de bolletjes ammoniumsulfaat. Onder 15 die omstandigheden bedroeg de opbrengst aan afgescheiden magnesium 32$.

Tabel A toont vergelijkende resultaten, verkregen door te werken volgens de methode van het Amerikaanse octrooischrift 5.338.667 en twee alternatieven van de werkwijze volgens de uit-20 vinding.

TABEL A

Yoorbeeld 3 Yoorbeeld 4 Yoorbeeld 5

Druk normaal 18 mm/Hg normaal vereiste tijd 2 uur 12 min 2 uur 2 25 MgO/uur in lb/voet vlak oppervlak 0,08 0,8 gegolfd oppervlak 0,25 1,25 k.W./uur/lb MgO 1,1 1,1 4,8 opbrengst 64$ 60$ 47$

30 Yoorbeeld YII

In een Pyrex-reactor van 5 cm diameter en 54 cm hoogte werd een charge van 2700 g van een mengsel van asbestafval en ammoniumsulfaat in stoechiometrische hoeveelheden verhit door een stoom-stroom met een druk van 1,05 kg/cm^ en een temperatuur van 400°C.

55 De stoom werd toegevoerd door een diffusieorgaan, geplaatst aan de 80 0 1 0 14 -14- bodem van de reactor. Dq temperatuur van het mengsel werd bepaald gedurende de reactie. Qp 2,5 cm vanaf de bodem van de reactor bedroeg de temperatuur 350°C na 5 minuten, 400°C na 15 minuten en 400°C na 20 minuten. 30 cm boven het stoomdiffusieorgaan bedroeg 5 de temperatuur van de reactiemassa 100°C, na 5 minuten, 270°C na 15 minuten en 400°C na 20 minuten. 5 cm beneden de top van de charge bedroeg de temperatuur 90°C na 5 minuten, 210°C na 15 minuten en 385°C na 20 minuten. Na 20 minuten werd de reactie als voltooid beschouwd. De analyse gaf een opbrengst van 81$ magnesium- Λ 10 sulfaat. De produkt ie snelheid was toen 40 1b JigO/voet /uur.

V

80 0 1 0 14

Claims (9)

1. Vferkwijze voor het droog bereiden van magnesiumsulfaat door laten reageren van asbestafval met aamoniumsulfaat, met het ken-merk, dat men één oppervlak van een homogeen droog mengsel.van asbestafval en ammoniumsulfaat van kamertemperatuur verhit tot een 5 temperatuur in het gebied van 350-d00°C, waardoor rotdat de tempe ratuur van de verhitte z6ne ongeveer 250°C bereikt, het ammoniumsulfaat reageert met de asbestafval onder vorming van magnesium-sulfaat en met ontwikkeling van gasvormige ammoniak en wanneer de temperatuur van de verhitte zone ten minste 250°C bereikt het am-10 moniumsulfaat ontleedt tot gasvormige ammoniak en gesublimeerd am- moniumbisulfaat en als de laatste twee voortgaan naar de tussenzone die zich op een temperatuur lager dan 250°C bevindt, ammoniumbi-sulfaat condenseert of reageert met de gasvormige ammoniak ter vorming van een nieuwe hoeveelheid ammoniumsulfaat, die met het as-15 bestafval reageert en als de tussenzönetemperatuur boven 250°C komt, het onomgezette ammoniumsulfaat in deze zone ontleedt tot am-moniumbisulfaat en ammoniak en als de laatste twee gassen de buitenzone van het reactiemengsel bereiken, het ammoniumbisulfaat condenseert en reageert met de ammoniak ter vorming van een verdere 20 hoeveelheid ammoniumsulfaat, die met het asbestafval reageert en de verhitting van de eerste zóne wordt voortgezet totdat de temperatuur van de zone, die het verst van de verhittingszóne is verwijderd een temperatuur tussen 250 en 300°C bereikt, en magnesiumsul-faat uit het reactiemengsel wordt gewonnen.

2. Yiferkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat het ver hitte oppervlak vlak is.

3. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat het verhitte oppervlak gegolfd is.

4. YTerkwijze volgens conclusie 1 , met het kenmerk, dat het ver- 30 hitte oppervlak is voorzien van hoekvormige warmtediffusieorganen, die ingebed zijn in het reactiemengsel.

5. Werkwijze volgens conclusies 1-4» met het kenmerk, dat de reactie wordt uitgevoerd onder verlaagde druk.

6. Werkwijze volgens conclusies 1-3» met het kenmerk, dat het 80 0 1 0 14 - 16 - reactiemengsel een dikte van 0,25-15 cm heeft.

7. Werkwijze volgens conclusies 1-3» met het kenmerk, dat het reactiemengsel een dikte van 10 cm heeft.

8. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de ge- 5 vormde ammoniak wordt geëvacueerd door het circuleren van een stroom hete lucht of stoom vanaf de verhittingszone.

9. Werkwijze volgens conclusie 8, met het kenmerk, dat de dikte van het reactiemengsel 15-100 cm bedraagt. 8001014