DE1800056A1 - Verfahren zur Neutralisation und Trocknung von freie Schwefelsaeure enthaltenden Schwefelsaeuresalzen - Google Patents

Verfahren zur Neutralisation und Trocknung von freie Schwefelsaeure enthaltenden Schwefelsaeuresalzen

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DE1800056A1
DE1800056A1 DE19681800056 DE1800056A DE1800056A1 DE 1800056 A1 DE1800056 A1 DE 1800056A1 DE 19681800056 DE19681800056 DE 19681800056 DE 1800056 A DE1800056 A DE 1800056A DE 1800056 A1 DE1800056 A1 DE 1800056A1
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sulfuric acid
iron
drying
neutralization
sulfate
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Gitis Eduard B
Safiullin Nur S
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GNI I PI OSNOVNOJ CHIMII
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GNI I PI OSNOVNOJ CHIMII
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01GCOMPOUNDS CONTAINING METALS NOT COVERED BY SUBCLASSES C01D OR C01F
    • C01G49/00Compounds of iron
    • C01G49/14Sulfates

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Devices And Processes Conducted In The Presence Of Fluids And Solid Particles (AREA)

Description

  • VERFÄHREN ZUR NEUTRALISATION UND TROCKNUNG VON FREIE SCHWEFELSÄURE ENTHALTENDEN SCHWEFELSÄURESALZEN Die erfindung bezieht sich auf Verfahren zur Neutralisation und Trocknung von freie Schwefelsäure enthaltenden Schwefelsäuresalzen, die Produktionsabfälle zum Beispiel der Eisensulfat, im Prozeß zur Herstellung von Titandioxid nach dem Schwefelsäure-Verfahren sind.
  • Das vorliegende Verfahren zur Neutralisation und Trocknung von Schwefelsäuresalzen kann für die Verwertung neutralisierter und getrockneter Schwefelsäuresalze als schwefelhaltiger Rohstoff bei der Herstellung von Schwefligsäureanhydrid Verwendung finden.
  • Im Prozeß zur Herstellung von Titandioxid nach dem Schwefelsäure - Verfahren wird bei der Hydrolyse :on Titan (III)-sulfat nach der Reaktion TiOSO4 + nH2O TiO2.(n-1) H2O + H2SO4 eine bedeutende Menge von Schwefelsäure frei, die in gelöstem Zustand Sulfate von Eisen, Titan, Aluminium, Chrom, Mangan, Kalzium, Vanadium enthalten Die Hydrolyse - Schwefelsäure, die die genannten Beimengungen enthält, wird bis zu einer Konzentration von 45-55% eingedampft. Die dabei ausgefallenen Schwefelsäuresalze werden abgetrennt.
  • Die getrennten Schwefelsäuresalze stellen eine plastische Masse dar, die im allgemeinen 44-54% Eisen(Ii)-sulfat (FeSO4), 14-22% freie Schwefelsäure, 1,7 - 3,3/% Titandioxid, 0,2 - 1,0% Maugansulfa-t, bis 1,5% Magnesiumoxid und andere Beimengungen enthält.
  • Die erwähnten Abfälle bilden sich im Prozeß der Herstellung von Titandioxid in einer Menge bis 700 kg ae Tonne Titandioxid.
  • Diese Schwefelsäuresalze können einer weiterer Verarbeitung z.B Schwefelsäureanhydrid, nur nach einer Neutralisation der darin enthaltenen freien Schwefelsänre und Trocknung unterzogen werden Es ist bekannt ein Verfahren zur Herstellung von Eisensulfat durch Neutralisation der Hydrolyse - Schefelsäure durch Eisenoxid (Fe203) in Gegenwart von Eisen (II)-sulfat - 7 - Hydrat; (FeSO4.7H2O) und des trockenen Rücklauf-Eisensulfats unter anschließendem Trocknern der erhaltenen Masse in einer Wirbelschicht; das Trocknen wird bei einer Temperatur von I50 - 300°C durchgeführt (siehe z.B.
  • den Urheberschein der UdSSr Nr. I84265).
  • Ein Nachteil des bekannten Verfahrens ist die Neutralisation der ganzen HYdrolyse - Schwefelsäure durch Eisenoxid unter deren Überführung in Eisensulfat, wodurch es unmöglich wird, diese in der Superphosphatproduktion oder als Handelprodukt zu verwenden.
  • Ein weiterer Nachteil des bekannten Verfahrens sind auch Schwierigkeiten, die bei der anschließenden Trocknung der Sulfate entstehen und damit zusammenhängen, daß beim Mischen von Eisenoxid in Gegenwart von Eisen(II)-sulfat -7-Hydrat (FeSO4.7H2O) und von trockenem Räcklauf-Eisensulfats mit der Hydrolyse-Schwefelsäure, die die Schwefelsäuresalze enthält, Krumel von I5-20 mm DurBhmesser entstehen. Diese Krümel verstopfen beim Trocknen in einer Wirbelschicht die Gasverteilungsgitter und hemmen das Wirbelschichtverfahren, während beim Trocknen in Trommeltrocknern in die Gasfase die freie Schwefelsäure sich abscheidet; es bilden sich Krusten auf den Trocknerwandungen, wodurch die Durchführung des Prozesses erschwert und dessen Intensität verringert wird.
  • Das Ziel der vorliegenden Erfindung ist die Beseitigung der genannten Nachteile.
  • In tbereinstimmung mit dem Ziel wurde die Aufgabe gestellt, durch die Wahl von neutralisierenden Komponenten und geeigneten Bedingungen für die Durchführung des Prozesses ein Verfahren zur Neutralisation von Schwefelsäuresalzen, die freie Schwefelsäure enthalten zu entwickeln, welches es ermöglicht, den Prozeß mit hoher Intensität und Wirtschaftlichkeit durchzuführen und die Stadien der Neutralisation und Trocknung zu vereinigen.
  • Diese Aufgabe wurde durch ein Verfahren zu Neutralisation und Trocknung von Schwefelsäuresalze gelöst, die freie Schwefelsäure enthalten, unter Verwendung von Eisensulfat und Ji;rhitzung.
  • Erfindungsgemäß wird die Neutralisation der in den Sulfaten enthaltenen Schwefelsäure mit Eisensulfat durchgeführt durch dessen Umsetzung mit freier Schwefelsäure unter dem Zuführen in, die Reaktionsmasse eines sauerstoffhaltigen Gases und gleichzeitigem Erhitzen der Masse auf eine Temperatur von 150 - 30000, wodurch es bei der Neutralisation gleichzeitig zum Trocknen der Schwefelsäuresalze kommt.
  • Man führt zweckmäßig die Neutralisation und Trocknung in einer Wirbelschicht, die durch Zuführung eines sauerstoffhaltigen Gases bei dessen linearen Geschwindigkeit im lichten Querschnitt des Apparates von 0,5 - 1,0 m/s und einer Temperatur unter dem Gasverteilungsgitter von höchstens 45000 erzeugt wird.
  • Als sauerstoffhaltiges Gas verwendet man z.B. Luft oder Verbrennungsgase, die Sauerstoff enthalten.
  • Das Verfahren zur Neutralisation und Trocknung von Schwefelsäuresalzen, die freie Schwefelsäure enthalten, wird wie folgt durchgeführt.
  • Die Schwefelsäuresalzen, im wesentlichen das freie Schwefelsäure enthaltende Eisensulfat, welche beim Eindampfen von Hydrolyse-Schwefelsäure bis zu einer Konzentration von 45-55% erhalten werden, trennt man nach den bekannten Verfahren «..B auf Filtern oder Schleudern ab und mischt, ohne vorher zu trocknen, in feuchtem Zustand mit dem Eisensulfat. Zu diesem Zweck kann das Eisen(II)-sulfat-7-Hydrat (Eisenvitriol FeSo4. 7H20), der ein Abfallprodukt derselben Produktion von Titandioxid ist) oder den Rücklauf von trockenem Eisensulfat verwendet werden.
  • Zum Mischen mit den Schwefelsäuresalzen, welche freie Schwefelsäure enthalten, können gleichzeitig Eisen(II)-sulfat-7-Hydrat und Retour verwendet werden. Das Mischen wird in folgendem Gewichtsverhältnis durchgeführt: auf 1 Teil von Sulfaten, die freie Schwefelsäure enthalten, mindestens 2,3 Teile von Eisen II-sulfat-7-Hydrat oder mindestens 0,5 Teile Retour.
  • Das Mischen der Komponenten kann in der! für diese Ziele bekannten Einrichtungen, z.B. in einer Mischschnecke durchgeführt werden Beim Mischen erhält man Granulen von 0,2 - 5,Gmm Kerngröße, die in einen kontinuierlich betriebenen Apparat eingebracht werden. Dem letzteren fülirt man sauerstoffhaltiges Gas zu, wobei als solches z.B. Luft oder Verbrennungsgase, die Sauerstoff enthalten, verwendet werden.
  • Bei einer Temperatur von 150 - 3000C kommt es im Apparat zur Neutralisation aer freien Schwefelsäure mit dem Eisensulfat und zu gleichzeitiger Entfernung von adsorbiertem und Kristallwasser aus den Salzen (bis zu einem Gehalt an dem letzteren von 5-10%).
  • Bei der Neutralisation von Schwefelsäuresalzen, welche freie Schwefelsäure enthalten, durch Eisensulfat bei erhöhter Temperatur und unter Zuführen von sauerstoffhaltigem Gas der Reaktionsmasse kommt die Neutralisation nach den folgenden Reaktionen zustande: Dabei beteiligen sich an der Neutralisation der freien Schwefelsäure sowohl das in das Gemisch eingeführte Eisensulfat als auch das Eisensulfat, das in den Schwefelsäuresalzen enthalten ist, die aus der Hydrolyse - Schwefelsäure getrennt wurden.
  • Die in den Prozeß der Neutralisation und Trocknung eingeführten genügend kleine Granulen von 0,2 - 5,0 mm worngröße gewährleisten einen normalen Ablauf des Prozesses bei ständiger Intensität. Dieser Prozeß führt man zweckmäßig im bekannten Apparat mit Wirbelschicht durch, unter dessen Gasverteilungsgitter eine Temperatur von höchstens 450°C gehalten wird. Die Temperatur in der Schicht hält man in einem Bereich von I50-300°C. Das sauerstoffhaltige Gas, das das Zustandekommen des Prozesses der Neutralisation gewährleistet und zu gleicher Zeit als Wirbelschicht erzeugendes Mittel dient, wird durch die Gasverteilungseinrichtung des Apparates mit einer linearen Geschwindigkeit von 0,5 - 1>0 m/s zugeführt.
  • Das aus der Schicht herausgebrachte neutralisierte geen trocknete Produkt stellt Granulen von Eisensulfat mit einem Restgehalt an freier Schwefelsäure von 0,3 - 2,0% der.
  • Die aus der Wirbelschicht fortgeschleppten Teilchen (0,04-0,25 mm Korngroße) der neutralisierten und getrockneten Eisensulfate besitzen dieselbe Zusammensetzung wie auch das aus der schicht herausgebrachte Produkt. vliese werden in den Zyklonen aufgefangen und ml; dem aus der Schicht herausgebrachten Produkt vereinigt. Der Prozeß der Neutralisation und Trocknung von Sulfaten kann auch in den bekannten Tromnel- oder Zerstäubungstrocknern unter Zuführung von sauerstotihaltigem Gas in die Reaktionszone durchgeführt werden.
  • D Das erfindungsgemäße Verfahren zur Neutralisation und Trocknung von Schwefelsäuresalzen, die freie Schwefelsäure enthalten, macht es möglich, die Neutralisation der Eisensulfate, die aus der Hydrolyse - Schwefelsäure abgetrennt wurden, durchzuführen und die Hydrolyse - Schwefelsäure nach dem Eindampfen und hbrrennen der Sulfate als Handelsprodukt oder bei der Produktion von Superphosphat zu verwenden.
  • Durch das Mischen von Eisensulfaten, die freie Schwefelsäure enthalten, mit dem linsen (II)-sulfat-7-Hydrat oder dem trockenen Rücklauf - Eisensulfat oder gleichzeitig mit den beiden Komponenten wird es möglich, die Bildung von.
  • Krümeln zu vermeiden und Granulen von 0,2-5,0 mm korngröße zu erhalten, deren Einführung in den kontinuierlich arbeitenden Apparat es gestattet, den Prozeß der beutralisation und Trocknung mit hoher Intensität stabil durchzuführen.
  • Die Durchführen der Neutralisation unter den obengenannten Bedingungen ermöglicht es, im Prozeß der Neutralisation gleichzeitig den Prozeß der Trocknung der Sulfate durch zuführen.
  • Die Durchführung des Prozesses bei einer Temperatur der Reaktionsmasse von I50 - 30000 und auch im Falle dessen Durchführung in der Wirbelschicht bei einer Temperatur unter dem Gasverteilungsgitter von höchstens 45000 macht es möglich, die Abscheidung der freien Schwefelsäure in die Gasphase zu verhindern.
  • Zum besseren Verstehen der vorliegenden Erfindung durch die auf diesem Gebiet sachkundigen Personen werden folgende Beißpiele für die Durchführung des Verfahrens zur Neutralisation und Trocknung von Schwefelsäuresalzen, die freie Schwefelsäure enthalten, angeführt.
  • Beispiel 1.
  • Die aus der Hydrolyse-Schwefelsäure getrennten Eisensulfate der folgenden Zusammensetzung in Gew.-%: freie Schwefelsäure - I9,6 Eisen(II)-sulfat 47,13 in einer Menge von I3,8 kg/St, wurden in einer Mischschnecke mit dem getrockneten Eisensulfat in einer Menge von 6,9 kg/St, was einem Gewichtsverhältnis von 1 : 0,5 entspricht, gemischt und kontinuierlich einem Apparat mit Wirbelschicht von 0,25 m Durchmesser zugeführt. Dabei wurden folgende Wärme - und hydraulische Bedingungen aufrechterhalten: lineare Geschwindigkeit des sauerstoffhaltigen Gases (der Luft) im lichten Querschnitt des Apparates 0,6 m/s, Temperatur unter dem Gasverteilungsgitter +400°C, Temperatur in der Wirbelschicht +1600C.
  • Die Dauer des Prozesses betrug I2 Stunden. In dieser Zeit wurden aus der Schicht I68 kg neutralisiertes und getrocknetes Material der folgenden Zusammensetzung herausgebracht (in Gew.-%): freie Schwefelsäure 1,4; Eisen(II)-sulfat 48,8; Eisen(III)-sulfat, umgerechnet auf FeSO4 4I,6.
  • Im Zyklon wurden 42 kg.Material aufgefangen, das die folgende Zusammensetzung besitzt (in Gew.-%): freie Schwefelsäure 1,51; Eisen(II)-sulfat 49,1; Eisen(III)-sulfat, umgerechnet auf FeSO4 40,83.
  • Beispiel 2.
  • Die aus der Hydrolyse-Schwefelsäure getrennten Eisensulfate der folgenden Zusammensetzung (in Gew.-%)t freie Schwefelsäure I8,9; Eisen(IS)-sulfat 49,5 in einer Menge von 6,7 kg/St wurden in der Mischschnecke mit dem Eisen(II)-sulfat-7-Hydrat (Eisenvitriol) in einer Menge von 15,4 kg/St, was einem Gewichtsverhältnis von 1 : 2,3 entspricht, gemischt und kontinuierlich dem Apparat mit Wirbelschicht von 0,25 m Durchmesser zugeführt. Dabei wurden folgende Wärme - und hydraulische Bedingungen aufrechterhalten: iineare Geschwindigkeit des sauerstoffhaltigen Gases (Verbrennungsgase mit einem Gehalt (in Volumprozent) an Kohlendioxid I2,6; Sauerstoff 5,6)in lichtem Querschnitt des Apparates 0,85 m/s, Temperatur unter dem Gasverteilungsgitter +445°C, Temperatur in der Schicht +24000.
  • Die Dauer des Prozesses betrug I2 Stunden. In dieser Zeit wurden aus der Schicht I24,6 kg neutralisiertes und getrocknetes Material der folgenden Zusammensetzung herausgebracht (in Gew.-%): freie Schwefelsäure 0,74; Eisen(II)-sulfat 42,6; Eisen(III)-sulfat, umgerechnet auf FeSO4 48,74.
  • Im Zyklon wurden 34,8 kg Material aufgefangen, das die folgende Zusammensetzung besitzt (in Gew.-%): freie Schwefelsäure 0,82; Eisen(II)-sulfat 46,8; Eisen(III)-sulfat, umgerechnet auf FeSO4 43,35.

Claims (3)

PATENTANSPRÜCHE:
1. Verfahren zur Neutralisation und Trocknung von SchweSelsäuresalzen, die freie Schwefelsäure enthalten, in Gegenwart von Eisensulfat unter Erhitzen, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß das Eisensulfat mit der freien Schwefelsäure unter Zuführen von sauerstoffhaltigem Gas in die Reaktionsmasse und gleichzeitigem Erhitzen der Masse auf eine Temperatur von I50 - 3000C umgesetzt wird, wodurch es im Prozeß der Neutralisation auch zum Trocknen der Scbwefelsäuresalze kommt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, d a d u r c h g ek e n n z e i c h n e t, daß den Prozeß der Neutralisation und Trocknung in einer Wirbelschicht durchgeführt wird, die durch Zuführung von sauerstoffhaltigem Gas bei dessen linearer Geschwindigkeit im lichten Querschnitt des Apparates von 0,5 - 1,0 m/s und einer Temperatur unter dem Gasverteilungsgitter von höchstens 4500C erzeugt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1, d a d u r c h g ek e n n z e i c h n e t, daß als sauerstoffhaltiges Gas Luft verwendet wird.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2357479A1 (fr) * 1976-07-05 1978-02-03 Metallgesellschaft Ag Procede pour la production d'acide sulfurique a partir d'acides residuaires et de sulfate de fer

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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FR2357479A1 (fr) * 1976-07-05 1978-02-03 Metallgesellschaft Ag Procede pour la production d'acide sulfurique a partir d'acides residuaires et de sulfate de fer

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