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Verfahren zur Dehydratisierung von Eisensulfat-Heptahydrat zu Monohydrat
Die Erfindung bezieht auf ein Verfahren zur Dehydratisierungvon Eisensulfat-Heptahydrat
in fester Form zu Monohydrat.
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In Eisenbeizereien und Titanweißfabriken fallen in ständig zunehmendem
Maße erhebliche Mengen an Eisensulfat-Heptahydrat in fester Form an, die wegen stark-er
Verunreinigung der Abwässer nicht so wie bisher in die Flüsse abgeleitet werden
können.
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Es ist bekannt, Eisensulfat-Heptahydrat bei Temperaturen über
65'C in das bei diesen Temperaturen allein beständige Monohydrat überzuführen
und dieses unter ständiger Zugabe von Eisensulfat-Heptahydrat und Wasser in Breiform
abzuziehen. Dieses Verfahren hat jedoch den Nachteil, daß sowohl zur Umwandlung
des Eisensulfat-Heptahydrats als auch zur anschließenden Verdampfung des Wassers,
z. B. in Sprühtrocknern. erhebliche Wärmemengen benötigt werden, die dem System
zugeführt werden müssen. Weiterhin müssen die Wärmeverluste, welche sowohl infolge
Wasserverdampfung während des Umwand-Jungsprozesses als auch durch die Strahlungsverluste
des Umwandlungsbehälters auftreten, durch zusätzliche Wärmezufuhr von außen gedeckt
werden. Dieses führt zu hohen Betriebskosten.
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Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zu-runde, ein Verfahren zu schaffen,
weiches die obenerwähnten Nachteile vermeidet und in einfacher Weise eine besonders
wirtschaftliche Umwandlung von Eisensulfat-Heptahydrat in Monohydrat ermöglicht.
Dies wird dadurch erreicht, daß die Dehydratisierung des Eisensulfat-HeptahydratsdurchEinwirkungvonSchwefelsäure
erfolgt. Das Heptahydrat wird dabei auf eine niedrige Hydratstufe mit einem
Wassergehaft von etwa 1,5 Mol abgebaut. Diese Hydratstufe stellt ein
Gemisch aus Monohydrat und Anteilen von Dihydrat dar. Überraschenderweise hat es
sich gezeigt, daß das Eiseilstilfat-Monohydrat in verhältnismäßig grobk-örni,aer
Form anfällt, so daß eine Trennung der Flüssigkeit mit Hilfe von Filtern und Schleudern
ohne Schwieri(#keit und mit nur geringen Kosten möglich ist. Das auf diese Weise
gewonnene Monohydrat und Dilivdrat kann anschließend sehr leicht zu Eisenoxyd und'Schwefelsäure
weiterverarbeitet werden.
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LJin Eisensulfat, das gelöst in einer schwefelsauren F-isenbetzablatige
vorliegt, auszufällen, wird nach eineni bekannten Verfahren die Ablau-e in konzentrierte
Schwefelsäure eingetragen. Hierbei handelt es sich jedoch nicht unn einen Entwässerungsvorgang,
sondern um eine Ausfällung von Eisensulfat ans einer Lösung, die darauf beruht,
daß das Löslichkeitsprodukt des Eisensulfates herabgesetzt wird. Im Übrigen #%eist
dieses bekannte Verfahren den erheblichen Nachteil auf, daß das Eisensulfat-Monohydrat
in einer sehr feinen pulverförmigen Form ausfällt, so daß die Trennung des Monohydrats
von der Flüssigkeit äußerst schwierig ist.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird die aus der Entwässerungsanlage
abfließende, durch Aufnahme des Kristallwassers aus dem Eisensulfat-Heptahydrat
verdünnte Schwefelsäure zur Aufkonzentrierun- einer Schwefelsäureanlage zugeführt.
Dies bringt den Vorteil mit sich, daß das aus dem Heptahydrat entzogene Kristallwasser
gleichzeitig als Zusatzwasser innerhalb der Schwefelsäureproduktion verwendet und
eine Wasserzugabe im Säuresystem überhaupt entfällt oder zumindest stark eingeschränkt
werden kann.
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In der Zeichnung ist schematisch eine Anlage wiedergegeben, mittels
der das erfindungsgemäße Verfahren beispielsweise durchgeführt werden kann.
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Aus einer Schwefelsäureanlage 1 wird ein Teil der Produktionssäure
über eine Zulaufrinne 2 in einen Eindicker 3 gepumpt. Gleichzeitig wird der
Schwefelsäure in der Zulaufrinne 2 über eine Leitung 4 Eisensuliat-Heptahydrat kontinuierlich
zugetnischt. Die der Schwefelsäure zugemischte Menge an Eisetistilfat-Heptahydrat
entspricht dabei einer bestimmten aus dem Eindicker 3 ablaufenden gewünschten
Schwefelsäurekonzentration.
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Unter Einwirkung der Schwefelsäure auf das Eisensulfat-Heptahydrat
wird diesem bei gleichzeitiger Verdünnung der Säure Wasser entzo-eii.
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Das eingedickte Eisensulfat-Monohydrat-Säureg -
misch gelangt
aus dein Eindicker 3 über ein Ablaßrohr 5 in eine Zentrifuge
6. Die aus dein Eindicker 3
überlaufende klare verdünnte Schwefelsäure
wird über eine Leitun- 7 in die Schwefelsäurcanlace 1 zur Aufkonzentrierung
zurückgepumpt. Da die Löslichkeit l# z#
von Eisensulfat in konzentrierter
Schwefelsäure verhältnismäßig gering ist und mit fallender Säurekonzentration zunimmt,
ist der Verdünnungsgrad der Säure zweckmäßig so zu wählen, daß der Eisengehalt in
der Produktionssäure ein schädliches Maß nicht erreicht. Maßgebend für den Eisengehalt
in der Schwefelsäure ist dabei der Verwendungszweck.
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In der Zentrifuge 6 wird das eingedickte Eisensulfat-Monohydrat-Säuregemisch
trockengeschleudert und von dort über ein Fördermittel 8 einem Spaltungsofen
9 aufgegeben. Das in der Zentrifuge 6 anfallende Filtrat wird über
eine Leitung 10 der Schwefelsäureanlage wieder zugeführt und dort nochmals
aufkonzentriert. Etwaige dem Eisensulfat-Monohydrat noch in geringen Mengen anhaftende
Schwefelsäure stört nicht, da dieselbe im Spaltungsofen zersetzt wird. Das sich
in diesem bildende SO, wird durch den im Spaltungsofen als Brennstoff verwendeten
Elementarschwefel, welcher besonders in den oberen Etagen einen gewissen Partialdruck
aufweist, zu SO2 reduziert und von dort über eine Rohrleitung 11 zur Schwefelsäureherstellung
der Schwefelsäureanlage 1
aufgegeben. Das beim Spaltungsprozeß anfallende
Eisenoxyd wird zur weiteren Verarbeitung der Eisenverhüttung zugeführt. Ausf
ü hrungsbei spiele 1. Grünes Eisenvitriol von der Zusammensetzung
FeSO, - 7 H,0 wurde zusammen mit Schwefelsäure mit einem Gehalt von
78 % H,SO, und 0,02 0/, Fe in einen Eindicker geleitet. Die überlaufende
Säure wies eine Konzentration von 68 "/, H,SO, und einen Eisengehalt von
0,06 0/, auf. Der auf etwa 1200 gfl Feststoff eingedickte Unterlauf wurde
in einer Zentrifugegeschleudert. DasSchleuderfiltrat enthielt0,1 0/,Fe. Der Wassergehalt
des Schleudergutes lag bei 15 0/,.
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Dieser geringfügige Eisengehalt in der Schwefelsäure ist in den meisten
Fällen für weitere Verwendungszwecke zulässig. 2. Bei Verwendung der gleichen Ausgangsstoffe
wie in Beispiel 1 wurden die Mengen verändert. Die überlaufende Säure hatte
diesmal eine Konzentration von 45 010 H2S0, und einen Eisengehalt von 0,2 0/,. Das
Schleuderfiltrat enthielt 0,27 0/, Fe, das Schleudergut wiederum
15 0/, H,0.
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-Der im Gegensatz zu Beispiel 1 verhältnismäßig größere
Anteil an Eisen in der Schwefelsäure ist nicht störend, wenn man die aufkonzentrierte
Produktionssäure in Eisenbeizereien verwendet.