Przedmiotem wynalazku jest sposób prowadze¬ nia chemicznych reakcji heterogenicznych miedzy ciecza a ziarnistym cialem stalym, a zwlaszcza spo¬ sób regeneracji zuzytych roztworów-elektrolitów FeCl2 za pomoca zelaza w postaci ziarnistej. 5 Wedlug znanych sposobów, reakcje miedzy cie¬ cza a ziarnistym cialem stalym prowadzi sie prze¬ puszczajac reagent ciekly przez warstwe czastek ciala stalego, który to reagent przeplywa pod dzia¬ laniem sily ciazenia lub cisnienia hydrostatycz- 10 nego. Przy zastosowaniach przemyslowych o wdro¬ zeniu sposobu decyduje szybkosc przebiegu reakcji.Reakcje prowadzone znanymi sposobami moga przebiegac niewystarczajaco szybko, aby sposoby te stosowac w skali przemyslowej. 15 W celu zilustrowania wynalazku w dalszym opi¬ sie przedstawiono sposób regeneracji zuzytych roz¬ tworów elektrolitów, stosowanych do galwaniczne¬ go powlekania zelazem, za pomoca zelaza w posta¬ ci ziarnistej. Oczywiscie sposób wedlug wynalazku 20 mozna stosowac do kazdej reakcji miedzy ciecza a ziarnistym cialem stalym.Znane sa sposoby galwanicznego powlekania ze¬ lazem przedmiotów takich, jak plyty, paski, rury itd., zelazem z kapieli galwanicznej, przedostaja- 25 cym sie na odpowiednio uksztaltowana katode, Spo¬ soby takie przedstawiono na przyklad, w opisach patentowych Stanów Zjednoczonych Ameryki nr 1412174, 1862745, 2223928, 2316917, 2420403 oraz 2758950. Powlekanie prowadzi sie na ogól przy uzy- 30 ciu bardzo stezonych roztworów FeCl2. Na kato¬ dzie biegnie wówczas reakcja FeCl2+ 2e~ Fe + 2C1~ zas na anodzie zachodzi reakcja 2FeCl2 + 2C1~ - 2e~ — 2FeCl3 Zastosowanie galwanicznego powlekania zelazem latwo sobie wyobrazic. Bezposrednie wytwarzanie plyt, rur lub zbiorników zelaznych z kapieli gal¬ wanicznych zawierajacych zelazo mogloby zasta¬ pic kapitalochlonne i energochlonne znane sposo¬ by wymagajace stosowania wielkich pieców, wal¬ carek i urzadzen do formowania. Wykorzystanie zlomu zelaznego pochodzacego ze zuzytych samo¬ chodów, zbiorników metalowych itp. pozwoliloby na obieg tych materialów, a tym samym zlagodze¬ nie powaznego problemu ekologicznego stalych od¬ padów, który obecnie stoi przed naszym narodem.Wiadomo, ze zelazo znajdujace sie w roztworach mozna, droga elektrolizy, osadzac na róznych po¬ wierzchniach, a komercjalne aspekty zagadnienia sa zupelnie oczywiste, jednak sposób ten znalazl niewielkie tylko zastosowanie, przy powiekszaniu rozmiarów niewymiarowych czesci oraz przy wy¬ twarzaniu zelaza o wysokiej czystosci.Jedna z przyczyn opóznienia zastosowania gal¬ wanicznego powlekania zelazem jest szybkie wy¬ czerpywanie Fe2+ z elektrolitu, powodujace ko¬ niecznosc stalego doprowadzania swiezego elektro¬ litu do kapieli elektrolitycznej. Wydajny sposób 9112091120 przygotowywania swiezego elektrolitu stanowi zas zlozony problem inzynieryjny i ruchowy.Jeden ze sposobów regeneracji zuzytego elektro¬ litu polega na cyrkulowaniu tego elektrolitu nad zlomem zelaznym w zbiorniku regeneracyjnym, w celu otrzymania FeClt i zredukowania FeCl, znaj¬ dujacego sie w elektrolicie do FeCl*, zgodnie z po¬ nizszymi równaniami Fe+ 2HC1 -? FeCl,+H2 (1) 2FeClr+Fe-»3FeClf (2) Sposobem wedlug wynalazku regeneruje sie zu¬ zyty elektrolit wedlug powyzszych równan. Jak wykazano w dalszej czesci, sposób wedlug wyna¬ lazku, bedac niezwykle uzytecznym przy regene¬ racji zuzytych roztworów elektrolitycznych zawie¬ rajacych sole zelaza, mozna z powodzeniem sto¬ sowac do zwiekszania szybkosci dowolnej reakcji chemicznej miedzy ciecza a ziarnistym cialem sta¬ lym.Wedlug tego sposobu, reagenty wprowadza sie do wirujacej komory reakcyjnej z dziurkowanymi sciankami. Otwory w sciankach sa przy tym mniej¬ sze niz czastki ciala stalego wprowadzonego do komory. Komore obraca sie z szybkoscia wystar¬ czajaca do spowodowania ruchu czastek ku scian¬ kom, pod wplywem dzialania sily odsrodkowej, gdzie tworza one ciagla warstwe. Na zewnatrz przemieszcza sie równiez reagent ciekly, stykajac sie z czastkami podczas promieniowego przeplywu przez warstwe. Kuch ten takze wywolany jest dzia¬ laniem sily odsrodkowej przytwierdzajacej ziarna do scianek komory. Przeplywajac^ przez warstwe ziarnista, reagent ciekly reaguje z cialem stalym znacznie szybciej nizby to mialo miejsce bez od-» dzialywania sily odsrodkowej. Produkty reakcji opuszczaja komore reakcyjna otworami w scian¬ kach. Na fig. 1 przedstawiono schematycznie uklad pracujacy sposobem wedlug wynalazku. Na fig. "2 pokazano w powiekszeniu, pionowy przekrój urza¬ dzenia wirówkowego odpowiedniego do wykony¬ wania sposobu wedlug wynalazku.Sposób wedlug wynalazku zilustrowano jego szczególnie korzystna odmiana, stosowana do re¬ generacji zuzytego roztworu elektrolitycznego FeCl2 zawierajacego nadmierne ilosci FeCl8. Czastki ze¬ laza stanowia w tym procesie reagent staly, zas reagentem cieklym jest zuzyty roztwór elektroli¬ tyczny. Miedzy tymi reagentami zachodza reakcje rozpuszczania metalu w kwasie z utworzeniem so¬ li metalu oraz redukcji soli zawierajacej metalicz¬ ny kation srodkiem redukujacym z utworzeniem zwiazku, w którym zmniejszona jest wartoscio¬ wosc kationu metalicznego.Roztwory elektrolityczne, zwykle stosowane do powlekania zelazem zawieraja sole zelazawe, takie jak FeS04, FeCls oraz mieszaniny FeClt i CaCl2.Korzystny jest równiez dodatek niewielkich ilosci zwiazków zelaza Fe8+. Uzyskano zadowalajace re¬ zultaty utrzymujac stezenie zwiazków zelazawych 0,01—5 g/litr roztworu elektrolitycznego, przy czym typowe jest stezenie 0,1 g/litr. Calkowite stezenie zwiazków metalu w elektrolicie przezna¬ czonym do powlekania zelazem, podawanym do naczynia elektrolitycznego wynosi zazwyczaj 2—5 moli/litr roztworu, którego pH utrzymuje sie od 0,2 do 4, Podczas powlekania, kapiel elektrolityczna utrzy¬ muje sie w temperaturze nie mniejszej niz 90°C, na ogól w temperaturze 105—ill50C.Powlekanie prowadzi sie przy gestosci pradu b 0,15—0,85 amperów/cm8, przy której szybkosc wy¬ dzielania zelaza wynosi 044—0,7 moli/minute. Przy takiej szybkosci, zawartosc FeCl, w elektrolicie szybko spada, zas stezenie FeCl, szybko wzrasta powyzej dopuszczalnego. Przy powlekaniu sposo- io bem ciaglym, do naczynia elektrolitycznego nalezy stale doprowadzac roztwór elektrolitu o odpowied¬ nim stosunku FeCl2 do FeCl,, odprowadzajac jed¬ noczesnie zuzyty elektrolit, w co najmniej takiej ilosci aby nie dopuscic do nadmiernego stezenia Fe3+ w naczyniu.W celu ponownego zasilania naczynia elektroli¬ tycznego swiezym elektrolitem oraz ograniczenia chemicznej obróbki elektrolitu i zmniejszenia strat, zuzyty, elektrolit z naczynia elektrolitycznego pod- daje sie regeneracji sposobem wedlug wynalazku i zawraca sie do naczynia. W razie potrzeby, zre¬ generowany elektrolit mozna saczyc lub poddac in¬ nej obróbce majacej na celu usuniecie rozpuszczal¬ nych i nierozpuszczalnych zanieczyszczen przed za- 26 wróceniem elektrolitu do naczynia elektrolityczne¬ go.Zawartosc wolnego kwasu w elektrolicie z na¬ czynia elektrolitycznego zmniejsza sie wskutek przebiegu reakcji rozpuszczania i redukcji, zacho- dzacych podczas zetkniecia zuzytego elektrolitu z czastkami zelaza, oraz odparowywania w tempera¬ turze regeneracji. Konieczne jest przeto okresowe lub ciagle uzupelnianie strat, droga dodawania od¬ powiednich ilosci kwasu. Kwas ten mozna dodawac do elektrolitu w naczyniu elektrolitycznym lub do zuzytego elektrolitu usunietego z naczynia, przed regeneracja. Korzystnie jest tez dodawac kwas miedzy poszczególnymi etapami regeneracji, w ce¬ lu zapobiezenia powstawania - nierozpuszczalnych 40 zwiazków zelazowych.Regeneracje sposobem wedlug wynalazku pro¬ wadzi sie nastepujaco. Przygotowuje sie wodny roz¬ twór HC1 zawierajacy FeCl* oraz niewielkie ilosci zwiazków Fe3+ i wprowadza sie wedlug fig. 1 do 45 zbiornika zasilajacego elektrolitu 10. Ze zbiornika roztwór doprowadza sie, przewodem 11, do na¬ czynia elektrolitycznego 12, zawierajacego katode 13 i anode 14. Naczynie to zasilane jest pradem stalym ze zródla nieuwidocznionego na rysunku. m z dala od przewodu zasilajacego 11 znajduje sie przewód 15, którym odplywa zuzyty elektrolit z naczynia 12. Przewód 15 prowadzi do pompy 16, która podaje zuzyty elektrolit, przewodem 17, do reaktora wirówkowego 18. Reaktor ten, którego w szczególy pokazano na rys. 2, zawiera otwarta u góry komore reakcyjna w ksztalcie kosza przymo¬ cowana do obracajacego sie walu pionowego 20 . z lozyskami 21 i 22 polaczonego z nieuwidocznio- nymi na rysunku napedem. Czastki zelaza 26 o «o okreslonych rozmiarach doprowadza sie, przewo¬ dem 24, do kosza 19 ze zbiornika zasilajacego 27.Otwarta u góry komora reakcyjna 19 sklada sie z plyty dennej 28, cylindrycznej sciany perforowa¬ nej 29, w której znajduje sie szereg otworów 30 68 mniejszych od czastek zelaza 26 wprowadzonych91 do kosza. Perforowane sciany kosza 19 sa równole¬ gle do psi obrotu kosza. Podczas obrotowego ruchu kosza powetowanego, obrotowymruchem walu J20, podawane do kosza 19 czastki zelaza sa stale od¬ rzucane, w kierunku promieniowym, na perforowa- . « ne sciany komory, pod wplywem sily odsrodkowej oddzialywujacej na czastki spadajace na obracaja¬ cy aie talerz 39. Majac rozmiary wieksze od roz¬ miarów otworów w scianie, czastki nie moga prze¬ dostac sie przez sciane komory i pozostaja na niej io w postaci pionowej warstwy ziarnistej 32. Poniewaz jednak czastki zelaza reaguja z ielektrolitem prze¬ plywajacym przez warstwe, zmniejszaja sie one i przedostaja przez otwory 30 opuszczajac komore 19, dzieki czemu unika sie nadmiernego wzrostu " oporów warstwy. Zuzyty elektrolit 25 wprowadza sie do kosza 19 przewodem 17. Elektrolit po zet¬ knieciu sie z wirujacym talerzem 31 odrzucany jest, pod dzialaniem sily odsrodkowej promieniowo, na warstwe ziarnista 32 znajdujaca sie przy scianie 20 29. Jezeli kosz 19 wiruje z szybkoscia dajaca sile odsrodkowa wystarczajaca do utrzymania czastek 26 w postaci pionowej warstwy przylegajacej do scian 29 kosza 19, sila ta powoduje równiez pro¬ mieniowe przemieszczanie cieklego elektrolitu przez 25 warstwe 32. Podczas przeplywu elektrolitu przez warstwe 32, czastki zelaza ulegaja przemianie do FeClt na skutej reakcji z HC1 znajdujacym sie w elektrolicie. FeCl8 rozpuszczony w elektrolicie ule¬ ga tez szybkiej redukcji do FeCl2, wskutek reakcji ** z czastkami zelaza. Poniewaz podczas tych reakcji, czastki zelaza zmniejszaja sie, do reaktora 18 cia¬ gle sie doprowadza z okreslona szybkoscia zelazo, zastepujace zelazo zuzywane w reakcji z elektroli¬ tem. Szybkosc zasilania reaktora elektrolitem oraz *5 szybkosc obrotów kosza 19 tak sie dobiera, aby tylko czesc porów w warstwie byla wypelniona elektrolitem w kazdym momencie, tzn. unika sie zalania warstwy.Przy stalej szybkosci zasilania, stopien wypelnie- *° nia warstwy ciecza mozna latwo zmniejszyc, zwiek¬ szajac szybkosc obrotów kosza.Grubosc warstwy ziarnistej 32 przylegajacej do sciany 29 zalezy, ogólnie biorac, od srednicy kosza.Korzystnie jest, jezeli grubosc ta, mierzona w kie- « runku promieniowym, nie przekracza okolo 1/4 srednicy kosza. Z reguly jest ona równa 0,15—0,20 srednicy kosza. Na przyklad, przy koszu o sred¬ nicy 20 cm, wirujacym z optymalna szybkoscia, ty¬ powa warstwa ma grubosc okolo 4 cm. Niekorzyst- w ne sa warstwy o grubosci ponizej 0,15 srednicy kosza, przy których zmniejsza sie zdolnosc produk¬ cyjna reaktora.Po przeplynieciu przez warstwe ziarnista 32, zre¬ generowany elektrolit, zawierajacy znacznie mniej M zwiazków Fe3+ i wiecej Fed2, wyplywa, pod dzia¬ laniem sily odsrodkowej z komory reakcyjnej 19 przez otwory 30 w sciance bocznej 29, przemiesz¬ czajac sie do komory 34 znajdujacej sie miedzy obudowa 23 a komora reakcyjna 19. Elektrolit prze- fl0 plywa nastepnie przez te komore na dól pod dzia¬ laniem sily ciezkosci i opuszcza ja przewodem 35.Gazowe produkty reakcji elektrolitu z warstwa ziarnista, lzejsze od elektrolitu, oddzielaja sie od elektrolitu w komorze 34, stad usuwane sa przewo- « 120 6 dem 36 do nieuwidooznionego na rysunku odpo¬ wiedniego kolektora.Zregenerowany elektrolit wyplywajacy zjkomory ,34 przewodem 35 mozna zawrócic do tego samego Lub * przepuscic przez szereg podobnych reaktorów wirówkowych, w razie potrzeby dalszego zrrfeite}- szania.stezenia jóijów Fe«+. Mozna tez oczyscic go od zanieczyszczeni przepompowac bezposrednio do zbiornika elektrolitu 10, stad podaje sie do naczy¬ nia elektrolitycznego 12 elektrolit swiezy do po¬ wlekania galwanicznego zelazem.Istotna i krytyczna cecha sposobu wedlug wy¬ nalazku jest to, ze. sila odsrodkowa utrzymujaca warstwe stalego reagenta ziarnistego na perforo¬ wanej scianie wirujacej komory reakcyjnej powo¬ duje jednoczesnie kontaktowanie cieklego reagenta ze stalym i jego promieniowy przeplyw przez war¬ stwe reagenta stalego. Jak to zilustrowano w dal¬ szej czesci opisu, czas wymagany do zmniejszenia stezenia zwiazków Fe3+ w zuzytym elektrolicfe FeCl*—HC1 z kapieli do galwanicznego powlekania zelazem, jest znacznie mniejszy przy stosowaniu sposobu wedlug wynalazku niz przy stosowaniu sposobów nie wykorzystujacych sily odsrodkowej.Przypuszcza sie, ze duza szybkosc rozpuszczania zelaza i redukcji Fe3+ wynika z duzej liczby Rey¬ noldsa dla przeplywu zuzytego elektrolitu przez warstwe czastek zelaza, spowodowanego sila od¬ srodkowa.Na przyklad, reakcja redukcji FeCl8 do FeCl2 za pomoca zelaza jest zapewne heterofazowa reakcja pierwszego rzedu, opisywana równaniem C/C0 = = e-BO w którym e oznacza podstawe logarytmu naturalnego (2,718), O oznacza czas, C oznacza ste¬ zenie reagenta po uplywie czasu O, Co oznacza poczatkowe stezenie reagenta, a B oznacza stala szybkosc reakcji. Jak wynika z tego równania, tym szybsza jest reakcja, im wyzsza jest wartosc B.Wartosc B mozna wyznaczyc z danych doswiad¬ czalnych. Mozna tez ja obliczyc z równania B = t [FA, (£b/es), NSc, NRe (D/tDp)] w którym FA jest miara stosunku powierzchni re¬ agenta stalego na jednostke reagenta cieklego i dostepnosci tej powierzchni dla reagenta ciekle¬ go, ( Qb/QB) oznacza stosunek gestosci warstwy do gestosci fazy stalej, NSc oznacza liczbe Schmidta, bedaca stosunkiem kinematycznej lepkosci cieczy do dyfuzyjnosci reagujacej cieczy, NRe oznacza liczbe Reynoldsa, zas miar parametr, w którym D oznacza dyfuzyjnosc cieczy, t oznacza grubosc czastek reagenta stalego, a Dp oznacza srednice zastepcza czastek.Stwierdzono doswiadczalnie, ze w obszarze bu¬ rzliwego przeplywu cieczy przez warstwe ziarnista, stala szybkosci B zalezy od liczby Reynoldsa w po- tedzie 2/3, tzn. ze ze wzrostem liczby Reynoldsa zwieksza sie tez szybkosc reakcji miedzy reagen¬ tem cieklym i stalym.Liczba Reynoldsa proporcjonalna jest do stosun¬ ku sil bezwladnosci do sil lepkosciowych. Jest ona zdefiniowana równaniem , NRe=uDp/V w którym Dp oznacza srednice czastek, u oznacza predkosc przeplywu plynu przez warstwe ziarni¬ sta, zas y oznacza kinematyczna lepkosc plynu.91120 8 Przy prowadzeniu reakcji sposobem wedlug wy¬ nalazku osiaga sie duza wartosc liczby Reynold¬ sa, a zatem i duza szybkosc reakcji miedzy reagen¬ tami cieklymi takimi jak FeClj rozpuszczony w cieklym elektrolicie, i reagentami stalymi, takimi jak czastki zelaza, a to ze wzgledu na duza war¬ tosc predkosci przeplywu reagenta cieklego przez warstwe ziarnista u, spowodowana dzialaniem sily odsrodkowej. Predkosc ta jest znacznie wieksza niz predkosc przeplywu w znanych periodycznych spo¬ sobach, w których ciekly reagent przeplywa lub cyrkuluje przez warstwe ziarn reagenta stalego pod wplywem dzialania sil ciazenia lub mechanicz¬ nego mieszania reagentów.Dalszy wzrost liczby Reynoldsa, a w konsek¬ wencji — szybkosci reakcji uzyskuje sie prowa¬ dzac reakcje w temperaturze wrzenia elektrolitu.Wiadomo powszechnie, ze zwiekszenie temperatu¬ ry reagentów powoduje wzrost szybkosci reakcji.W przypadku regeneracji zuzytego elektrolitu z galwanicznego powlekania zelazem, wykonywanej sposobem wedlug wynalazku, prowadzenie operacji w tych warunkach jest szczególnie pozadane, po¬ niewaz temperatura roztworu opuszczajacego na¬ czynie elektrolityczne jest bliska temperaturze wrzenia.W celu odpowiedniego zwiekszenia szybkosci re¬ akcji prowadzonej sposobem wedlug wynalazku, komore reakcyjna nalezy obracac z taka szybkoscia, aby przyspieszenie dosrodkowe bylo okolo 1 do 100, korzystnie 5—50 wieksze od przyspieszenia ziem¬ skiego (g). Wieksze przyspieszenia sa niekorzystne bowiem mozna spowodowac gesciejsze upakowanie warstwy ziarnistej, a co za tym idzie zwiekszyc opory przeplywu do takiego poziomu, przy którym predkosc przeplywu plynu przez warstwe bedzie krancowo mala.Szybkosc obrotów komory reakcyjnej, niezbedna do uzyskania zadanej sily odsrodkowej, zalezy od srednicy kosza 19. Sila ta zalezy bezposrednio od odleglosci od osi obrotu.Przyspieszenie grawitacyjne (G) wirujacego ko¬ sza 19 mozna zdefiniowac równaniem 211* D Na G= 3600 g w którym D oznacza srednice kosza w cm, N oz¬ nacza Liczbe obrotów kosza na minute, a g ozna¬ cza przyspieszenie ziemskie (981 cm/sek2).Nastepujace przyklady ilustruja sposób wedlug wynalazku.Przyklad I. Reaktor wirówkowy przedstawio¬ ny schematycznie na fig. 2, zastosowano do pro¬ wadzenia reakcji miedzy czastkami zelaza i roz¬ tworem stanowiacym zuzyty elektrolit FeCh sto¬ sowany do powlekania zelaza. Stezenie Fe2+ w tym wodnym roztworze wynosilo 72 g/ litr, a ste¬ zenie Fe3+ wynosilo 46 g/litr, pH roztworu do¬ prowadzono do wartosci 0,1 przy uzyciu HC1.Komora reakcyjna o srednicy 20 cm i wysokos¬ ci 5 cm wykonana byla w postaci otwartego u gó- 13 40 45 50 55 60 ry kosza z tworzywa sztucznego wzmocnionego wlóknem szklanym. W scianie kosza znajdowaly sie otwory o srednicy 4,8 mm, odlegle od siebie o 8,3 mm. Na wewnetrznej powierzchni sciany umocowano siatke o rozmiarach 14 mesh, to jest ok. 1 mm. Do kosza doprowadzono okolo 2 kg rozdrobnionego zelaza w postaci czastek o rozmia¬ rach 1—3 mm, grubosci okolo 0,15 mm i gestosci pozornej 2 g/ml. Kosz 19 obracano wokól jego osi pionowej z szybkoscia 205 obrotów na minute. Do kosza pompowano 18 litrów roztworu (o tempe¬ raturze 103°C) na minute. Doprowadzono tez tam stale czastki zelaza w takiej ilosci, aby w koszu znajdowalo sie ciagle okolo 2 kg zelaza. Wskutek oddzialywania sily odsrodkowej, w koszu wytwo¬ rzyla sie warstwa czastek zelaza o grubosci okolo 4 cm przylegajaca do sciany. Przeciazenie na scia¬ nie kosza wynosilo okolo 4,8 G. Po zetknieciu sie z talerzem 31 znajdujacym sie w wirujacym re¬ aktorze, pompowany do wnetrza roztwór przeply¬ wal pod dzialaniem sily odsrodkowej przez warstwe czastek zelaza i perforowana sciane kosza do ko¬ mory zbiorczej. Opary odprowadzano stamtad do chlodnicy wodnej i zbierano.Roztwór po reakcji z zelazem usuwano z komo¬ ry zbiorczej i przeladowywano do zbiornika ma¬ gazynowego, skad zawracano go do zbiornika za¬ silajacego i ponownie do reaktora wirówkowego.Czas kazdego zetkniecia roztworu z warstwa cza¬ stek zelaza znajdujaca sie na scianie kosza ocenia sie na co najwyzej 1,5 sekundy. W tablicy 1 przed¬ stawiono wyniki analizy regenerowanego elektroli¬ tu po wielokrotnym zetknieciu sie z warstwa cza¬ stek zelaza.Tablica 1 Liczba regeneracji 1 ® 3 4 Stezenie Fe3+ (g/litr) w roztworze wejsciowym *) 46 24 6,2 2,9 2,0 wyjsciowym 17 6,6 2,7 1,9 0,9 **) | *) Zawierajace Fe 3-j- resztkowe materialy w zbiornikach i rurach, przez które przeplywaja roztwory elektrolitu sa zapewne przyczyna wyzszego stezenia Fe3+ w roz¬ tworach zawracanych do reaktora aiiz stezenie w roz¬ tworze opuszczajacym reaktor.**) Sitezenie Fe2+ wzroslo do 160 g/litr, zas cajLfcowity czas zeitkniecia faz w ciagu 5 regeneracji byl mniejszy niz 8 sekund.Przyklad II. Postepowano zasadniczo w spo¬ sób opisany w przykladzie I, doprowadzajac do re¬ aktora roztwór w ilosci 28,5 litra/min. Szybkosc obrotów kosza wynosila 309 min—1, zas przecia¬ zenie wynosilo 10,8 G. Poczatkowe stezenie Fe2+ wynosilo 107 g/litr, a poczatkowe stezenie Fe3+ — 45,1 g/litr. W tablicy 2 przedstawiono wyniki ana¬ lizy regenerowanego elektrolitu po wielokrotnym zetknieciu sie z warstwa czastek zelaza.91120 9 Tablica II Liczba /regene¬ racji l . * 1. 2 3 ¦ ¦ 4 • Stezenie Fe*+ (g/litr) w roztworze wejscio¬ wym 45,1 19,2 9,3 4,98 3,10 wyjscio¬ wym 19,2 8,3 4,83 2,80 1.70*) | Stezenie Fe*+ (gAi/tr) ';¦ w roztworze wejscio¬ wym 107 146 170 178 181 wyjscio¬ wym 146 170 178 181 185 | ?) Laczny czas zetkniecia faz mniejszy od 5 sekund.Przyklad III. Postepowano zasadniczo w spo¬ sób opisany w przykladzie I, doprowadzajac do reaktora roztwór w ilosci 25,4 litra/minute. Szyb¬ kosc obrotów kosza wynosila 401 min—1, zas prze¬ ciazenie na scianie kosza wynosilo okolo 18,4 G; Poczatkowe stezenie Fe2+ wynosilo 137 g/litr. W tablicy 3 przedstawiono wyniki analizy elektrolitu po kolejnych zetknieciach z warstwa czastek ze¬ laza.Tablica 3 W celu porównania, sposobu wedlug wynalazku z innymi, w których nie wykorzystuje sie sily odsrodkowej prowadzono równiez reakcje w re¬ aktorze periodycznym w postaci okraglodennej, s szklanej kolby trójszyjnej o pojemnosci 1 litra za¬ opatrzonej w segmentowe mieszadlo o szerokosci cm umieszczone okolo 1,5 mm nad dnem kolby, zwrotna chlodnice wodna oraz przewody doprowa¬ dzajace i odprowadzajace roztwór FeCl, i czast- ki zelaza. Mieszadlo, obracajac sie z szybkoscia 70 min—1, powodowalo ruch czastek zelaza w roz¬ tworze FeCl£.Poczatkowe stezenie Fe3+ wynosilo 60 g/litr, ste¬ zenie Fe2-1- — 30. g/Htr; pH roztworu doprowadzo- 19 no do wartosci 02 przy uzyciu HC1. Elektrolit ogrzano do temperatury 103°C i do reaktora wpro¬ wadzono 50 g czastek zelaza. Po uplywie okreslone¬ go czasu, z kolby zasysano próbki regenerowane¬ go elektrolitu do analizy, które wyniki przedsta- 80 wiono w tablicy 5 .Tablica 5 Nr próbki Czas reakcji (sekundy) Stezenie Fe^- (g/litr) w roztworze 91 9 Tablica II Liczba /regene¬ racji 1. 2 3 - 4 .Stezenie Fe*+ (g/litr) w roztworze wejscio¬ wym 45,1 19,2 9,3 4,98 3,10 wyjscio¬ wym 19,2 8,3 4,83 2,80 1.70*) | Stezenie Fe*+ (gAi/tr) ';¦ w roztworze wejscio¬ wym 107 146 170 178 181 wyjscio¬ wym 146 170 178 181 185 | ?) Laczny czas zetkniecia faz mniejszy od 5 sekund. 10 Przyklad III. Postepowano zasadniczo w spo¬ sób opisany w przykladzie I, doprowadzajac do reaktora roztwór w ilosci 25,4 litra/minute. Szyb¬ kosc obrotów kosza wynosila 401 min—1, zas prze- 30 ciazenie na scianie kosza wynosilo okolo 18,4 G; Poczatkowe stezenie Fe2+ wynosilo 137 g/litr. W tablicy 3 przedstawiono wyniki analizy elektrolitu po kolejnych zetknieciach z warstwa czastek ze¬ laza. » Tablica 3 Liczba iregene- racji 1 - 2 3 4 1 5 Stezenie Fe*+ (g/l) w rozworze wejscio¬ wym 36,3 17,1 1 9,52 6,23 4,90 wyjscio¬ wym 12,5 9,24 ,78 3,92 1,60*) pM roztworu wejscio¬ wym 0,1 0,2 0,4 0,5 wyjscio- twyjm 0,2 •0,5 0,7 0,8 *) Stezenie Fe»2-|- wzroslo do 2(14 g/litr, a calkowity czas zetkniecia fez byl mniejszy niz 5 sekund. 40 Przyklad IV. Postepowano zasadniczo w spo¬ sób opisany w przykladzie I, doprowadzajac do reaktora roztwór w ilosci 26,4 litra/minute. Poczat¬ kowe stezenie Fe3+ wynosilo 37,3 g/litr. Szybkosc 45 obrotów kosza wynosila 404 min-1, a przeciazenie przy scianie kosza wynosilo okolo 18,6 G. W tablicy 4 przedstawiono wyniki analizy elektrolitu po ko¬ lejnych zetknieciach z warstwa czastek zelaza. 50 T a b 1 i c a 4 (regenera¬ cji 1 ,2 3 4 6 7 ciezenie r e- • \g/iiuj w hu^iwuilc wejsciowym 37,3 12,3 6,5 3,57 1,81 0,90 0,52 wyjsciowym ,1 ,5 3,2 ; 1,57 0,81 0,46 0,28 *) *)Stezenle Fe 2-f- wzroslo do 108 g/litr, a calkowity czata zetkniecia faz byl mniejszy niz 7 sekund. - 1 B 3 4 60 90 120 180 240 6,36 3,84 1,66 ; 0,38 0,11 *) *) Stezenie Fe2-J- wzroslo do 138 g/litr. 1. Sposób prowadzenia chemicznych reakcji he¬ terogenicznych miedzy zwiazkiem w postaci ziar¬ nistej fazy stalej i zwiazkiem w fazie cieklej, znamienny tym, ze zwiazek w postaci ziarnistej wprowadza sie do komory reakcyjnej, w scianach której znajduje sie wiele otworów mniejszych' od wprowadzonych ziaren, nastepnie komore obraca sie z taka szybkoscia, aby wytworzyc sile odsrodko¬ wa powodujaca odrzucanie ziaren na sciany komo¬ ry i utworzeniev przylegajacej do sciany ciaglej warstwy ziarnistej, potem wprowadza sie do wi¬ rujacej komory zwiazek w fazie cieklej porusza- 9112 o 1 7 40 46 50 00 4 1 5 6,23 4,90 3,92 1,60*) 0,5 0,8 *) Stezenie Fe»2-|- wzroslo do 2(14 g/litr, a calkowity czas zetkniecia fez byl mniejszy niz 5 sekund.Przyklad IV. Postepowano zasadniczo w spo¬ sób opisany w przykladzie I, doprowadzajac do reaktora roztwór w ilosci 26,4 litra/minute. Poczat¬ kowe stezenie Fe3+ wynosilo 37,3 g/litr. Szybkosc obrotów kosza wynosila 404 min-1, a przeciazenie przy scianie kosza wynosilo okolo 18,6 G. W tablicy 4 przedstawiono wyniki analizy elektrolitu po ko¬ lejnych zetknieciach z warstwa czastek zelaza.T a b 1 i c a 4 LiCZba f r^_.l~_.-- tt.-1-L /-#ii*..\ ... i ~ Chociaz powyzej opisano sposób wedlug wyna¬ lazku w odniesieniu do rozpuszczania zelaza w kwasnych roztworach i redukcji Fe3* za pomoca czastek zelaza, wynalazek nie jest ograniczony do tego tylko przypadku. Sposób wirówkowego kon¬ taktowania cieklego reagenta z ziarnistym rea¬ gentem stalym przylegajacym do perforowanej sciany pod wplywem dzialania sily odsrodkowej mozna równie dobrze stosowac do innych reakcji heterofazowych w ukladzie ciecz/cialo stale, ta¬ kich jak cementacja miedzi z metalurgicznych roz¬ tworów po lugowaniu, wytracanie telluru ze szla¬ mów po oczyszczaniu elektrolitycznym, obróbka zuzytego paliwa z reaktorów jadrowych, oraz do przyspieszenia lugowania róznych rud. PL