DE1228596B

DE1228596B - Verfahren zur Herstellung von Eisensulfat-Monohydrat

Info

Publication number: DE1228596B
Application number: DEST20134A
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Theodor Messing; Heinz Pinders
Original assignee: STANDARD MESSO DUISBURG
Current assignee: STANDARD MESSO DUISBURG
Priority date: 1962-12-28
Filing date: 1962-12-28
Publication date: 1966-11-17
Also published as: GB1075447A

Description

Verfahren zur Herstellung von Eisensulfat-Monohydrat Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Aufarbeitung von Eisensulfat-Heptahydrat, wie es in großen Mengen trocken anfällt, z. B. als Abfallprodukt bei der Herstellung von Titanoxyd nach dem Sulfatverfahren oder als Abfall- bzw. Nebenprodukt bei sonstigen industriellen Prozessen.
Die bisher bekannten Verfahren zur Umwandlung von Eisensulfat-Heptahydrat in das Monohydrat beruhen sämtlich auf der Verdampfung von 6 im Heptahydrat vorhandenen Wassermolekülen. Beispielsweise kann man dies dadurch erzielen, daß man das Heptahydrat auf etwa 200'C erhitzt, wobei sich allerdings glasige Blättchen bilden, die die weitere Wärmezufuhr zunächst stark stören und späterpraktischvölligunterbinden. Aus diesem Grunde haben sich diese Verfahren in die Praxis nicht eingeführt.
Auch die Dehydratisierung in Sprüh- oder rotierenden Trocknem ist mit einigen Mängeln behaftet, die z. B. in dem relativ hohen Energieaufwand oder auch darin bestehen, daß sich bei der Dehydratisierung Klumpen bilden, die die beabsichtigte Entwässelung nicht erreichen lassen.
Ein weiteres bekanntes Verfahren besteht in der Entwässerung des Heptahydrats in einem Wirbelbett, woran sich die Röstung des Monohydrats zwecks Gewinnung schwefeldioxydhaltiger Gase anschließt. Dieses Verfahren kann jedoch praktische Bedeutung nur dann erlangen, wenn Abgase als Energieträger zur Verfügung stehen.
In letzter Zeit ist schließlich ein Verfahren zum kontinuierlichen Aufarbeiten von Eisensulfat-Heptahydrat bzw. grünem Eisenvitriol in einem Temperaturbereich von 64'C bis zum jeweiligen Siedepunkt, insbesondere bei 65 bis 85'C, in einem Temperaturbeleich, welcher neben der gelösten Phase in stabiler Form nur festes Eisensulfat-Monohydrat zuläßt, bekanntgewolden, wobei das Verfahren darin besteht, daß einem Brei mit einer Temperatur von über 64'C und einer Gesamtkonzentration von 7 bis 9 Mol Wasser pro Mol FeS04 fortlaufend oder intermittierend Heptahydrat zugeführt und Monohydratbrei in versprühbarer Form kontinuierlich oder intermittierend abgezogen wird. Auch bei dieser Arbeitsweise findet eine Verdampfung der überschüssigen 6 Mol Wasser aus der Schmelze statt.
Es ist ferner die Aufarbeitung von Eisenbeizablaugen mit dem Ziel, daraus direkt das Monohydrat zu gewinnen, bekannt. Abgesehen davon, daß man dort nicht über eine Zwischenabscheidung von Eisensulfat-Heptahydrat arbeitet, wird dort eine relativ stark konzentrierte Schwefelsäure, etwa 770/,ig, vorgelegt. Ferner wird bei diesem bekannten Verfahren nicht Eisensulfat-Heptahydrat als solches, sondern die Beizlauge mit der Schwefelsäure vermischt, so daß von diesem bekannten Verfahren für die Aufarbeitung von bei industriellen Prozessen anfallendem trockenem Eisensulfat-Heptahydrat kein Gebrauch gemacht werden kann.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das als Abfall- bzw. Nebenprodukt anfallende Eisensulfat-Heptahydrat in wiitschaftlicher Weise zum Monohydrat aufzuarbeiten. Diese Aufgabe wird gelöst mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung von Eisensulfat-Monohydrat durch Umschmelzen von Eisensulfat-Heptahydrat unter Zugabe von Schwefelsäure, das dadurch gekennzeichnet ist, daß die Konzentration der Schwefelsäure im Schmelzkessel auf etwa 10 bis 50 Gewichtsprozent gehalten und die Arbeitstemperaturen auf etwa 55 bis 70'C eingestellt, das gebildete Eisensulfat-Monohydrat aus dem Prozeß vermittels einer Zentrifuge, vorzugsweise unter Rückführung der dabei anfallenden Mutterlauge in die Eisensulfat-Heptahydrat-Kühlkiistallisation, abgeschieden wird.
Beim erfindungsgemäßen Verfahren werden die Mängel der bekannten Verfahren dadurch vermieden, daß das Heptahydrat in schwefelsaurer Lösung zu Monohydrat umkristallisiert wird. Somit ist nicht mehr eine Verdampfung der 6 Mol Wasser pro Mol FeSO, notwendig, die bisher einen hohen Energieaufwand erforderlich machte. Erfirdungsgemäß wird vielmehr die das Ferrosulfat enthaltende Lösung lediglich auf eine Temperatur aufgeheizt, bei der dieses in fester oder breiiger Form anfällt und mechanisch über Zentiifugen, Drehfilter oder Nutschen abgetrennt werden kann. Hierbei wurde festgestellt, daß der FeS0,-Gehalt des Filtrats mit steigender H,SO4-Konzentration abnimmt. Es wird so gearbeitet, daß die H,S0,-Konzentration zwischen etwa 10 und 500/, der Lösung liegt. Bei Einhaltung etwa des letztgenannten Wertes verbleiben, wie gefunden wurde, nur noch etwa 20/, FeS04 gelöst in der Mutterlauge.
Die beim erfindungsgemäßen Verfahren einzuhaltenden Temperaturen betragen etwa 55 bis 70'C und können bei Einhaltung einer H,S0,-Konzentration von etwa 48 0/, in dem obenerwähnten Filtrat auch bis auf etwa 25'Cgesenkt werden. Sie liegen damit erheb-Ech unter den Arbeitstemperaturen der bekannten Verfahren, die bestenfalls 85 bis 90'C betragen.
Um erfindungsgemäß die zur Umkristallisation dienende Lösung ausieichend schwefelsauer zu halten, wird zusätzlich zu der FeSO, enthaltenden Lösung Schwefelsäure gegeben. Die hierbei erzielbare exotherme Wirkung läßt den erforderlichen Fremdenergieanteil gegenüber den bekannten Verfahren erheblich absinken, was für die Wirtschaftlichkeit der erfindungsgemäßen Arbeitsweise von ausschlaggebender Bedeutung ist.
Die Erfindung bietet den weiteren Vorteil, daß das in der Mehrzahl aller Eisensulfatanlagen gewonnene Heptasulfat in einer Anlage auf Monohydrat aufgearbeitet werden kann, die technisch einfach und mit geringen Mitteln zu erstellen und zu betreiben ist.
Zur weiteren Erläuterung der Erfindung diene die Zeichnung, die eine zu ihrer Ausführung geeignete Vorrichtung beispielsweise und schematisch wiedergibt. Das Eisensulfat-Heptahydrat wird einem beheizbaren Behälter 1 aufgegeben, der mit einem Rührwerk 2 ausgestattet ist. Die Beheizung des Behälters 1 erfolgt beispielsweise mittels indirekten Dampfes durch den Wasserdampfmantel 3 a. Durch die Leitung 4 a erhält der Behälter 1 zusätzlich Schwefelsäure in dem Maße, daß die H,SO4-Konzentration der im Behälter 1 befindlichen Lösung zwischen etwa 10 und 50 0/, liegt. Hierbei scheidet sich Eisensulfat-Monohydrat ab, das in suspendierter Form durch die Leitungen 3 und 4 mittels einer Pumpe 5 in einem Eindicker 6 gefühtt wird. Die aus dem Eindicker 6 austretende Mutterlauge kann über die Leitung 7 in den Behälter 1 zurückgeführt werden, jedoch ist es auch möglich, in einer Vakuumkristallisation aus der Mutterlauge Eisensulfat-Heptahydrat auszukristallisieren. Aus dem unteren Ende des Eindickers 6 wird breiiges Eisensulfat-Monohydrat abgezogen und in der Zentrifuge 8 von der noch anhaftenden Mutterlauge befieit, die über die Leitung 9 mit der in der Leitung 7 fließenden Lauge vereinigt wird. Aus der Zentrifuge 8 kann sodann Eisensulfat-Monohydrat abgezogen werden. Ausführungsbeispiel 100 kg FeSO, - 7 11,0, 6,8 kg H,SO, (65' B6) und 20 kg H,0 werden in einen beheizbaren, mit einem Rührer versehenen Behälter gegeben, wobei die Temperatur auf etwa 70'C gehalten wird. Das Wasser wird zugesetzt, um ein Pumpen (Rundlauf) zu ermöglichen und ein vorzeitiges Ansetzen an den Heizflächen zu vermeiden. Im Verlauf von weiteren 45 Minuten werden kontinuierlich 100 kg FeSO, - 7 H,0 und 6,0 kg H,SO, (65'B6) zugegeben.
Das nicht im Kristallwasser lösliche Eisensulfat scheidet sich als FeSO, - 1 H,0 ab und wird über eine Schubschleuder abgetrennt.
Es fallen an: 95 kg FeSO, - 1 H,0 und 138 kg Lösung. Das FeSO, - 1 H,0 hat einen Nässegehalt von 7,5 '/" die Lösung einen FeS0cGehalt von 24,0 0/, und einen H,S0,-Gehalt von 8,0 0/0-» Die anfallende Lösung wird der Eingangslösung zur Kristallisation von Eisensulfat-Heptahydrat zugegeben und zusammen mit dieser auskristallisiert.

Claims

Patentanspruch: Verfahren zur Herstellung von Eisensulfat-Monohydrat durch Umschmelzen von Eisensulfat-Heptahydrat unter Zugabe von Schwefelsäure, d adurcb gekennzeichnet, daß die Konzentration der Schwefelsäure im Schmelzkessel auf etwa 10 bis 50 Gewichtsprozent gehalten und die Arbeitsternpeiaturen auf etwa 55 bis 70'C eingestellt, das gebildete Eisensulfat-Monohydrat aus dem Prozeß vermittels einer Zentrifuge, vorzugsweise unter Rückführung der dabei anfallenden Mutterlauge in die Eisensulfat-Heptahydrat-Kühlkristallisation, abgeschieden wird. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 561514.