DE1230409B

DE1230409B - Verfahren zum Umwandeln von Eisensulfat-Heptahydrat in Eisensulfat-Monohydrat

Info

Publication number: DE1230409B
Application number: DEST21986A
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Theodor Messing
Original assignee: STANDARD MESSO DUISBURG
Current assignee: STANDARD MESSO DUISBURG
Priority date: 1964-04-17
Filing date: 1964-04-17
Publication date: 1966-12-15
Also published as: GB1093162A; FR1424621A

Description

Verfahren zum Umwandeln von Eisensulfat-Heptahydrat in Eisensulfat-Monohydrat Es ist bekannt, Eisensulfat-Heptahydrat, das in großen Mengen, z. B. bei der Aufbereitung von Titanoxydpigmenten und beim Beizen von Eisenmetallen anfällt, zu Eisensulfat-Monohydrat aufzuarbeiten. Bei einem solchen bekannten Verfahren wird das Eisensulfat-Heptahydrat auf eine Temperatur von mehr als 80°C erhitzt, so daß es in seinem Kristallwasser schmilzt, dann wird es bis zum erneuten Kristallisieren auf dieser Temperatur gehalten, und danach wird der Niederschlag, der hauptsächlich aus Eisensulfat-Monohydrat besteht, heiß, bei Temperaturen über 50°C, abgetrennt.
Bei einem anderen bekannten Verfahren wird das Eisensulfat-Heptahydrat in einem Temperaturbereich von 64° C bis zum jeweiligen Siedepunkt aufgearbeitet, und dabei wird fortlaufend oder intermittierend das Heptahydrat einem Brei mit einer Temperatur von über 64°C und einer Gesamtkonzentration von 7 bis 9 Mol Wasser pro Mol FeS04 zugeführt und Monohydratbrei in versprühbarer Form kontinuierlich oder intermittierend abgezogen. Bei diesem bekannten Verfahren wird für das Aufheizen des gesamten Ausgangs-Heptahydrates auf die angegebenen Temperaturen von mehr als 64°C eine relativ große Wärmemenge benötigt, was einen erheblichen Energieaufwand bedeutet und demzufolge technisch nachteilig ist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein zentrifugierbares Salz in einem möglichst einfachen Verfahren bei geringem Wärmeaufwand zu erzeugen. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst mittels eines Verfahrens zum Umwandeln von Eisensulfat-Heptahydrat in Eisensulfat-Monohydrat in einem Temperaturbereich, in dem neben der gelösten Phase festes Eisensulfat-Monohydrat beständig ist, in gesättigter wäßriger Lösung, das dadurch gekennzeichnet ist, daß einem Wirbelkristaller eine kristallfreie Lösung und die notwendige Wärme zum Umschmelzen durch einen separaten Heizkreislauf mit geringem Temperaturunterschied, z. B. von 0,5°C, zugeführt und die erhaltenen Monohydratkristalle kontinuierlich abgetrennt werden.
Hierbei kann das kalte Eisensulfat-Heptahydrat einem Lösebehälter mit heißer kristallfreier Lösung zugegeben werden, von dem aus eine salzfreie, bei der Mischungstemperatur annähernd gesättigte Lösung abgezogen und in den Kristal lisierapparat übergeführt wird, wobei der Strom des Kristallbreies aus dem Kristallisierapparat zur Salzabtrennung fest eingestellt wird. Die Temperatursteuerung im Kristallisierapparat kann durch die Regelung des Heizkreislaufes erfolgen, wobei z. B. in der Dampfzuleitung des Heizkörpers ein von der Temperatur im Kristallisierapparat gesteuertes Ventil angeordnet ist. Die zur Erstellung des günstigen Feststoffmutterlaugenverhältnisses im Kristallisierapparat notwendige Mutterlauge wird nach der Monohydratabtrennung, z. B. in einer Zentrifuge, über ein Sammelgefäß in den Kristallisierapparat zurückgeführt. Die bei der Umschmelzung anfallende kristallfreie gesättigte Mutterlauge wird in an sich bekannter Weise durch Abkühlung in einem mehrstufigen Kristallisierapparat zu Eisensulfat-Heptahydrat aufgearbeitet, das nach Abtrennung in einer Zentrifuge zum Lösebehälter zurückgeführt wird.
In der Zeichnung ist schematisch eine Anlage zum Ausüben des Verfahrens gemäß der Erfindung dargestellt.
Die dargestellte Anlage besteht im wesentlichen aus einem Kristallisierapparat 1. Mit diesem Kristallisierapparat steht über eine Pumpe 35 und ein Ventil 8 ein Lösebehälter 2 in Verbindung, der seinerseits über eine Leitung 18 mit der Überlaufrinne 17 des Kristallisierapparates 1 verbunden ist. Außerdem ist der Kristallisator 1 über ein Ventil 25 und der Leitung 26 mit der Zentrifuge 27 verbunden, die über den Behälter 3, die Pumpe 5 und die Leitung 6 ebenfalls mit dem Kristallisierapparat in Verbindung steht.
Die Wirkungsweise der Anlage ist folgende: Dem Lösebehälter 2 wird das Eisensulfat-Heptahydrat gemäß dem Pfeil 4 zugesetzt. In diesem Lösebehälter herrscht beispielsweise eine Temperatur von 70°C. Erreicht wird diese Temperatur durch den Zulauf einer heißen, kristallfreien Lösung, die aus dem Kristallisierapparat 1 über die Leitung 18 dem Lösebehälter zugeführt wird.
Aus diesem Lösebehälter wird die kristallfreie annähernd gesättigte FeS04 Lösung von etwa 70°C durch die Pumpe 35 über die Leitung 7 und das Ventil 8 in den Kristallisierapparat 1 eingeführt. Zur Temperatureinstellung im Lösebehälter 2 wird die zwischen dem Kristallisierapparat 1 und dem Lösebehälter 2 umlaufende Mutterlaugenmenge über das Ventil 8 geregelt.
Der Kristallisierapparat 1 besitzt ein Leitrohr 9, das um die Propellerwelle 10 angeordnet ist. Es wird ein schmaler Ringspalt 11 zwischen diesem Leitrohr 9 und den beiden Rohrteilen 12 und 13 gebildet, wobei ein Saugspalt 14 vorgesehen ist. Es entsteht hierdurch ein Zentralstrom und aus diesem ein Treibstrom für den aus den Teilen 9, 12 und 13 gebildeten Injektor als Primärströmung und eine langsamere Sekundärströmung durch den Saugspalt 14 des Injektors und den unteren äußeren Teil des Kristallisierapparates. Unter dem kegeligen Einbau 16 befindet sich die ringförmige Überlaufrinne 17 für die salzfreie gesättigte Lösung. Diese Lösung gelangt durch die Leitung 18 in das Lösegefäß 2.
Die notwendige Wärmezufuhr zum Aufheizen und Umschmelzen erfolgt durch einen separaten Heizkreislauf, und zwar wird die heiße Lösung durch die Leitung 19 über die Pumpe 20 einem Heizkörper 21 zugeführt, von dem aus durch die Leitung 22 die erwärmte Lösung dem Kristallisierapparat 1 wieder zugeführt wird. Der Temperaturunterschied zwischen der dem Heizkörper zugeführten und abgeführten Lösung beträgt vorteilhaft etwa 0,5 bis 2°-C.
Zwischen dem Kristallisierapparat 1 und dem Lösebehälter 2 kann beispielsweise mit Temperaturen von 95 und 70°C gearbeitet werden. Zwischen dem Kristalhsierapparat 1 und einem Dampfventil 23 befindet sich eine Regelverbindung 24 zur Regelung der Dampfzufuhr zum Heizkörper, abhängig von der Temperatur der umlaufenden Lösung.
Der Abzug des Salzes erfolgt über das Ventil 25 durch die Leitung 26 zu einer Zentrifuge 27. Die Abzugsvorrichtung 25 wird fest eingestellt. Aus der Zentrifuge 27 wird über den Austrag 30 das Monosulfat abgezogen. Die abgetrennte Mutterlauge wird durch die Leitung 31 dem Sammelgefäß 3 und anschließend dem Kristallisierapparat 1 wieder zugeführt. Der Teil der gesättigten Mutterlauge, der jeweils beim Umschmelzen von Hepta- auf Monohydrat anfällt, gelangt vom Kristallisierapparat 1 aus über die Leitung 33 zur Mutterlaugenkristallisation im Mehrstufenkristallisator 32, aus dem über die Leitung 34 ein Gemisch von gekühlter Mutterlauge und Heptahydrat abgezogen wird. Beispiel In den Lösebehälter 2 werden kontinuierlich 1000 kg/ Std. Eisensulfat-Heptahydrat mit einer Temperatur von 15°C bei Pfeil 4 zugeführt. Diese 1000 kg/Std. FeS04 - 7 H20 entsprechen etwa 547 kg/Std. FeS04 453 kg/Std. H20. Die Temperatur im Lösebehälter 2 55 betrug 70°C, die Temperatur im Kristallisierapparat 1 betrug 95°C.
Durch Lösungszulauf vom Kristallisierapparat 1 zum Lösebehälter 2 wurde die Temperatur in dem Lösebehälter auf 70°C gehalten.
Der erforderliche Wärmebedarf zum Schmelzen und Aufheizen der 1000 kg/Std. Heptahydrat auf 70°C betrug rund 37100 kcal/Std., die bei der Abkühlung von 95 auf 70°C der in einer Menge von 1850 kg/Std. zwischen Kristallisierapparat und Lösungsbehälter umlaufenden Mutterlauge entzogen wurden.
Diese Wärmemenge sowie die weiteren Wärmemengen, die zur weiteren Aufheizung auf 95°C sowie für die Kristallisation im Kristallisierapparat 1 erforderlich waren, wurden über den Heizkörper 21 in den Prozeß eingebracht und betrugen insgesamt etwa 76 700 kcal/Std., wobei im Heizkreislauf etwa 193 t/ Std. Mutterlauge bei einer Temperaturerhöhung von 0,5°C umgewälzt wurden. Die erforderliche Heizdampfmenge betrug bei einem Dampfdruck von 2 ata 1460 kg/Std. Der Zentrifuge 27 liefen vom Kristallisator 1 her 1000 kg/Std. gesättigter Mutterlauge zu, aus welcher bei Pfeil 30 455 kg/Std. FeS04 -1 H20 abgezogen wurden. Die restlichen 545 kg/Std. Mutterlauge, die ihrerseits 140 kg/Std. FeS04 und 405 kg/Std. Wasser enthielten, wurden in den Kristallisator 1 zurückgegeben. Von dort aus wurde die überschüssige Menge von 545 kg/Std. über die Leitung 33 in den Mehrstufen-Kristallisator 32 übergeführt.

Claims

Patentansprüche: 1. Verfahren zur Umwandlung von Eisensulfat-Heptahydrat in Eisensulfat-Monohydrat in einem Temperaturbereich, in dem neben der gelösten Phase festes Eisensulfat-Monohydrat beständig ist, in gesättigter wäßriger Lösung, d a d u r c h g ek e n n z e i c h n e t, daß einem Wirbelkristaller eine kristallfreie Lösung und die notwendige Wärme zum Umschmelzen durch einen separaten Heizkreislauf mit geringem Temperaturunterschied, z. B. von 0,5°C, zugeführt und die erhaltenen Monohydratkristalle kontinuierlich abgetrennt werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die aus dem Wirbelkristaller anfallende salzfreie gesättigte Mutterlauge in an sich bekannter Weise durch Abkühlung in einem Mehrstufenkristaller zu Eisensulfat-Heptahydrat aufgearbeitet wird. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Auslegeschrift Nr. 1123 654; französische Patentschrift Nr. 1257 763.