DE4230988C2

DE4230988C2 - Verfahren zur Rückgewinnung von Azidwerten aus gaserzeugenden Materialien auf Azidbasis

Info

Publication number: DE4230988C2
Application number: DE4230988A
Authority: DE
Inventors: John F Clausen; Christopher C Shih
Original assignee: TRW Vehicle Safety Systems Inc
Current assignee: ZF Passive Safety Systems US Inc
Priority date: 1991-09-18
Filing date: 1992-09-16
Publication date: 1998-11-12
Anticipated expiration: 2012-09-17
Also published as: JPH0811684B2; JPH05208802A; US5433932A; DE4230988A1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf die Her stellung von Fahrzeuginsassen-Rückhaltesystemen und ins besondere auf ein Verfahren zur Rückgewinnung von Alka limetallazidwerten aus Gaserzeugungsmaterialabfall, der während der Herstellung eines solchen Rückhaltesystems erzeugt wird.

Die meisten Fahrzeuginsassen-Rückhaltesysteme verwenden heute ein gaserzeugendes Material, das als ein Inhalts stoff ein Alkalimetallazid aufweist. Das gaserzeugende Material weist auch ein Reaktionsmittel oder Reaktions partner für das Azid auf, üblicherweise Metalloxid, wie beispielsweise Kupferoxid oder Eisenoxid. Das gaserzeu gende Material kann ferner ein wasserlösliches Oxida tionsmittel aufweisen, wie beispielsweise Natriumnitrat. Ein Überzug, der Kaliumperchlorat und andere Inhalts stoffe enthält, kann auf das gaserzeugende Material auf gebracht werden. Das gaserzeugende Material kann auch an dere Inhaltsstoffe aufweisen, wie beispielsweise Ben tonit, Graphit und Kieselerde.

Bei der Herstellung von gaserzeugendem Material werden die Inhaltsstoffe gemischt und in eine gewünschte Form gebracht, wie beispielsweise Tabletten, Granulat oder Körnchen oder Zylinder mit mehrfachen Löchern, bekannt als Körner (grains). Wenn es gezündet wird, erzeugt das gaserzeugende Material Stickstoffgas. Während der Her stellung des gaserzeugenden Materials und der Formation des Materials in Formen wird Abfall gaserzeugenden Ma terials erzeugt. Dieser Abfall gaserzeugenden Materials kann auch während der Handhabung der geformten Formen ga serzeugenden Materials erzeugt werden, zum Beispiel beim Verpacken des geformten Materials. Ferner kann Abfall ga serzeugenden Materials sich ergeben wegen eines Versagens der Körner, gewisse Teste zu bestehen.

US-PS 38 69 542 bezieht sich auf ein Verfahren zur Her stellung von Kaliumazid, und zwar dadurch, daß man von Natriumazid und Trikaliumorthophosphat ausgeht. Bei die sem Herstellungsverfahren wird durch mehrere Aus fällungsvorgänge schließlich das Kaliumazid gewonnen.

US-PS 3 803 296 bezieht sich ebenfalls auf die Herstel lung von Kaliumazid, und zwar, wie sich insbesondere auch aus den Figuren ergibt, in ähnlicher Weise wie bei der obengenannten Druckschrift.

US-PS 3 455 648 bezieht sich ebenfalls auf ein Verfahren zur Herstellung von fast reinem Kaliumazid, wobei hier Kaliumhydroxid zusammen mit Natriumazid in einem wäss rigen Medium aufgelöst wird, worauf dann das Wasser zur Kristallisierung des Kaliumazids verdampft wird und an schließend dann die Kaliumazidkristalle mit Wasser gewa schen und flüssig getrocknet werden.

Aus dem kanadischen Patent CA 10 87 852 ist schließlich eine Gaserzeugungszusammensetzung bekannt, die schnell große Gasvolumina nicht-giftiger Gase erzeugt. Diese Gase werden zum Aufblasen von sogenannten Airbags verwendet. Aus dieser Druckschrift ist bekannt, daß Natriumazid und Eisenoxid in Wasser eine Suspension bilden, wobei das Ei senoxid im wesentlichen ungelöst bleibt.

Zusammenfassend ergibt sich, daß es auf dem durch die Entgegenhaltungen abgesteckten Gebiet bereits bekannt ist, Kaliumazid in unterschiedlicher Weise herzustellen, daß Kristallisierungen zur Erhöhung der Reinheit verwen det werden, usw.

Dem gegenüber liegt der folgenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, Alkalimetallazide, wie sie offenbar bei der Verwendung von Airbags auftreten, zu beseitigen.

Alkalimetallazide sind teuer. Die Beseitigung von Alka limetallaziden ist auch teuer. Es besteht ein Bedürfnis für ein Verfahren zur Rückgewinnung von Alkalimetall aziden aus Gaserzeugungsmaterialabfall. Das Verfahren muß wirtschaftlich sein und fähig zum Erzeugen eines Azid produkts, das gewisse Anforderungen erfüllt, die die Wie derverwendung des Azids als Ausgangsmaterial bei der Her stellung zusätzlicher gaserzeugender Körner gestattet. Das Verfahren muß auch fähig sein zum Verarbeiten von Ga serzeugungsmaterialabfällen mit unterschiedlichen Zu sammensetzungen. Ferner muß das Verfahren fähig sein zum Erzeugen von Seitenströmen oder Seitenprodukten, die kei ne Azidreste enthalten und die geeignet sind, entweder zur Wiederverwertung oder für ordnungsgemäße Entsorgung. Beispielsweise könnte ein Abfallseitenstrom eines Metall oxids oder eines wasserlöslichen Oxidationsmittels, das mit Natriumazid versetzt ist, die falsche Zusammensetzung besitzen zur Wiederverwertung und könnte als schädlich angesehen werden, was es ungeeignet für Landauffüllde ponien macht.

Zusammenfassung der Erfindung. Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Rückgewinnung eines Alkalimetallazids aus Gaserzeugungsmaterialabfall, der das Alkalimetallazid enthält. Der Gaserzeugungsmaterial abfall enthält auch ein Metalloxid, das mit dem Azid reagieren kann. Der Gaserzeugungsmaterialabfall wird in einem ersten Schritt mit einem Lösungsmittel für das Al kalimetallazid gemischt. Dies erzeugt eine Aufschlämmung, die folgendes aufweist: (i) eine Lösung, die das Lösungs mittel und das Alkalimetallazid aufweist, und (ii) das Metalloxid. Die Aufschlämmung wird getrennt in einen Flüssigkeitsstrom, der in erster Linie die Lösung ent hält, und in einen Schlammstrom, der in erster Linie das Metalloxid enthält. Der Flüssigkeitsstrom wird gefiltert, um das restliche Metalloxid zu entfernen und wird dann in einem Kristallisationsprozeß konzentriert, um Kristalle des Alkalimetallazids zu erzeugen, die rückgewonnen wer den und wiederverwendet werden können.

Der Schlammstrom kann wieder aufgeschlämmt werden, um zu sätzliche Azide aus dem Metalloxid herauszuziehen, und die sich ergebende Aufschlämmung kann wieder getrennt werden in einem zweiten Trennschritt, um einen Filter- oder Zentrifugenkuchen und ein Filtrat oder Zentrat zu erzeugen. Das Filtrat oder Zentrat kann rückgeführt und ver wendet werden, um gaserzeugenden Materialabfall aufzu lösen. Der Filter- oder Zentrifugenkuchen weist in erster Linie Metalloxid auf und kann entsorgt oder wiederver wertet werden.

Ein bevorzugtes Lösungsmittel ist Wasser. Ein bevorzugtes gaserzeugendes Material enthält Natriumazid und Eisenoxid und/oder Kupferoxid. Vorzugsweise wird die Trennung der Aufschlämmung in einen Flüssigkeitsstrom und einen Schlammstrom kontinuierlich ausgeführt durch Zentrifugie ren, was ein Zentrat erzeugt, das gefiltert und konzen triert wird. Nachfolgend nach dem Kristallisationsschritt werden die Alkalimetallazidkristalle vorzugsweise zentri fugiert, um Flüssigkeit aus den Kristallen zu entfernen. Die Kristalle werden dann getrocknet.

Vorzugsweise wird, wenn das gaserzeugende Material zu mindest ein wasserlösliches Oxidationsmittel zusätzlich zu dem Alkalimetallazid aufweist, der Kristallisations prozeß ausgeführt durch: (a) Konzentrieren des Flüssig keitsstroms in einem ersten Konzentrationsschritt, um reine Alkalimetallazidkristalle und eine Mutterlauge zu erzeugen; (b) weiteres Konzentrieren der Mutterlauge, um zusätzliche Azidkristalle aus der Mutterlauge zu entfer nen, wobei die weitere Konzentration auch einiges wasser lösliches Oxidationsmittel aus der Mutterlauge entfernt; und (c) Aussetzen der Mutterlauge von (a) oder (b) frak tionierter Kristallisation durch Kühlen, um das wasser lösliche Oxidationsmittel selektiv von der Mutterlauge zu kristallisieren. Abhängig von den Eigenschaften der lös lichen Komponenten können die vorgenannten Schritte in unterschiedlichen Reihenfolgen ausgeführt werden.

Jedwedes wasserlösliches Oxidationsmittel, das kristal lisiert wird, kann einer Ozonisierung ausgesetzt werden, um irgendwelche Restazide in dem wasserlöslichen Oxida tionsmittel zu zerstören und kann dann entsorgt oder wiederverwertet werden. Die Mischung der Kristalle des Azids und des wasserlöslichen Oxidationsmittels aus (b) kann rückgeführt werden zur Wiederverarbeitung. Auch kann der Filterkuchen oder Zentrifugenkuchen aus dem zweiten Trennschritt, der in erster Linie Metalloxid enthält, vor der Entsorgung oder der Wiederverwertung durch Ozoni sierung behandelt werden, um Restalkalimetallazid in dem Kuchen zu zerstören. Der verbleibende Metalloxidkuchen kann dann auf einer Deponie entsorgt oder wiederverwertet werden.

Weitere Merkmale der vorliegenden Erfindung werden dem Fachmann, an den sich die vorliegende Erfindung wendet, aus dem Lesen der folgenden Beschreibung mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen deutlich; in der Zeichnung zeigt:

Fig. 1 ein Flußdiagramm, das die erfindungsgemäßen Schritte des vorläufigen Auszugs und der Lö sungsklärung darstellt;

Fig. 2A ein Flußdiagramm, das den Produktkristallisa tionsprozeß der vorliegenden Erfindung darstellt;

Fig. 2B ein Flußdiagramm, das die erfindungsgemäßen Schritte der Produkttrennung und der Mutterlauge rückgewinnung darstellt;

Fig. 3 ein Flußdiagramm, das die erfindungsgemäßen Schritte der Feststoffbehandlung darstellt für Feststoffwiederverwertung oder entsorgung; und

Fig. 4 eine schematisches Flußdiagramm, das die mehr fachen Betriebsmodi in dem Kristallisationsprozeß von Fig. 2A darstellt.

Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels.

In der folgenden Beschreibung beziehen sich die zwei stelligen Zahlen, die in den begleitenden Figuren ver wendet werden, auf Prozeßstränge oder -linien. Die ver wendeten dreistelligen Zahlen beziehen sich auf andere Vorrichtungen in den begleitenden Figuren. Die eingekrei sten Großbuchstaben, die in den Figuren verwendet werden, bezeichnen Verbindungspunkte der Prozeßstränge in einer Figur mit Verbindungspunkten von Prozeßsträngen, die in ähnlicher Weise in anderen Figuren bezeichnet sind.

Das Verfahren der vorliegenden Erfindung kann in vier Hauptschritte aufgeteilt werden - einen ersten Auszugs- und Lösungsklärungsschritt, einen zweiten Produktkristal lisationsprozeß, einen dritten Produkttrennungs- und Mutterlaugesrückgewinnungsschritt und einen vierten Fest stoffverarbeitungsschritt. Die folgende Beschreibung wird jeden der vier Schritte nacheinander behandeln.

In der Praxis der vorliegenden Erfindung wird, wenn Gas erzeugungsmaterialabfälle mit unterschiedlichen Zusam mensetzungen verarbeitet werden, der Prozeß zuerst mit einem der Materialien ausgeführt werden und dann nachfol gend mit einem anderen der Materialien. Die Ausrüstung ist so bemessen, daß sie die Lagerung von Strömen eines Materials, das nicht verarbeitet wird, aufnehmen kann, während das andere Material verarbeitet wird. Die Größe der Lagerung und die Verarbeitungszeitdauer, die einem Gaserzeugungsmaterialabfall gewidmet ist, hängt von der Menge des gaserzeugenden Materials ab, das verarbeitet werden soll. Beispielsweise kann, während ein Material verarbeitet wird, eine Menge des anderen Materials gela gert werden, das bis zu mehreren Wochen Verarbeitungszeit äquivalent ist.

Alle Prozentsätze sind Gewichtsprozente, wenn nicht an ders angegeben.

Vorläufige Auszugs- und Lösungsklärungsschritte

Mit Bezug auf Fig. 1 werden Behälter 112 mit festem Gas erzeugungsmaterialabfall in ein Vormischgefäß 114 ge leert. Ein Lösungsmittel wird in einer Leitung 6 zu dem Vormischgefäß 114 zugefügt. Das Lösungsmittel wird auch zum Vormischgefäß 114 zurückgeführt, beispielsweise in einer Leitung 12b, und zwar in einer noch zu beschrei benden Weise. Die kombinierten Mengen von Lösungsmittel, die zu dem Vormischgefäß 114 zugefügt werden, weisen einen Überschuß auf zu den Mengen, die benötigt werden zum Auflösen der löslichen Bestandteile des gaserzeu genden Materials. Die Lösungsmittelmenge, die in Leitung 6 zugefügt werden muß, kann relativ klein sein. Ein be vorzugtes Lösungsmittel in dem Prozeß der vorliegenden Erfindung ist Wasser. Jedoch wird der Fachmann erkennen, daß andere Lösungsmittel verwendet werden können. Der Prozeß der vorliegenden Erfindung wird beschrieben mit Bezug auf Wasser als Lösungsmittel.

Beispiele von wasserlöslichen Komponenten des Gaserzeu gungsmaterialabfalls sind Alkalimetallazide, wie bei spielsweise Natriumazid, Kaliumazid und Lithiumazid, und wasserlösliche Oxidationsmittel, die mit den Aziden rea gieren können, wie beispielsweise Alkalimetall- oder Am moniumnitrate, Alkalimetall- oder Ammoniumchlorate und Alkalimetall- oder Ammoniumperchlorate. Natriumazid ist ein bevorzugtes Alkalimetallazid, und Natriumnitrat und Kaliumperchlorat sind Beispiele wasserlöslicher Oxida tionsmittel. Der Gaserzeugungsmaterialabfall kann auch Kombinationen wasserlöslicher Oxidationsmittel enthalten. Beispielsweise kann der Gaserzeugungsmaterialabfall Na triumnitrat aus Abfall von geformten Formen gaserzeu genden Materials und zusätzlich Kaliumperchlorat aus Be schichtungsmaterialabfall für die geformten Formen auf weisen.

Der Gaserzeugungsmaterialabfall kann auch eine nicht-lös liche Komponente, wie beispielweise Metalloxid aufweisen, die mit dem Azid reagieren kann, um Stickstoffgas zu er zeugen. Das Metall des Metalloxids kann jegliches Metall sein, das in der elektromotorischen Spannungsreihe (oder elektrochemischen Reihe) niedriger ist als das Alkali metall. Beispiele geeigneter Metalle sind Eisen, Kupfer, Mangan, Zinn, Titan und Nickel. Bevorzugte Metalloxide sind Eisenoxid, zum Beispiel Eisen(III)-oxid, und Kupfer oxid, zum Beispiel Kupfer(II)-oxid. Das Metalloxid in dem gaserzeugenden Material ist normalerweise in einer Menge vorhanden, die einen leichten Überschuß zu der stöchio metrischen Menge darstellt, die benötigt wird zum Rea gieren mit dem gesamten Azid.

Der Gaserzeugungsmaterielabfall kann auch eine Extru dierhilfe enthalten, wie beispielsweise Bentonit, Ver stärkungsfasern, wie beispielsweise Graphitfasern und an dere Inhaltsstoffe. Solche Inhaltsstoffe sind normaler weise wasserunlöslich und in kleinen Mengen vorhanden, wenn überhaupt.

Beispiele geeigneter Gaserzeugungszusammensetzungen sind gezeigt im US-Patent 3 895 098 von John F. Pietz, ausge geben am 15. Juli 1975 und wiederausgegeben am 26. Ja nuar 1988 als Re. 32.584, mit dem Titel "Verfahren und Zusammensetzung zum Erzeugen von Stickstoffgas" ("Method and Composition for Generating Nitrogen gas"). Unter den in dem betreffenden Patent gezeigten Gaserzeugungszusam mensetzungen sind solche, die eine Mischung von Natrium azid mit ungefähr einer stöchiometrischen Menge von Kupferoxid oder Eisenoxid aufweisen.

Ebenso kann eine Zusammensetzung verwendet werden, wie sie gezeigt ist im US-Patent 4 604 151, ausgegeben am 8. Mai 1986 an Gregory Knowlton und John Pietz. Dieses Patent trägt den Titel "Verfahren und Zusammensetzung zum Erzeugen von Stickstoffgas einschließlich eines Ammonium perchloratkatalysators" ("Method and Composition for Generating Nitrogen Gas Including Ammoniumperchlorate Ca talyst").

Natriumhydroxid wird auch zu dem Gefäß 114 zugefügt in einer Leitung 8 in einer Menge, um den pH-Wert der Auf schlämmung in dem Gefäß 114 in dem Bereich von 10 bis 12,5 zu halten, um die Bildung von Stickstoffwasser stoffsäure (Azoimid) zu verhindern. Stickstoffwasser stoffsäure ist giftig und kann explosiv sein. Ein pH-Wert in einer Höhe von bis zu 12,5 ist auch wünschenswert, um die Bildung von Kupferazid zu behindern, wenn das Metall oxid Kupferoxid ist. Alternativ kann das Wasser in der Leitung 6 vorgemischt werden mit Natriumhydroxid für eine geeignete pH-Anpassung vor dem Zufügen des Wassers zu dem Gefäß 114. Das Vormischgefäß 114 wird über eine Leitung 10 belüftet zu einem Venturi-Scrubber (Naßreiniger) oder einer ähnlichen Einrichtung, die verhindert, daß schäd liche Dämpfe oder Partikel aus dem Gefäß 114 in die Atmo sphäre eintreten.

Die Mischung in dem Gefäß 114 wird bewegt oder gerührt für eine notwendige Zeit und bei einer ausreichenden In tensität, um große Partikel in dem Gaserzeugungsmate rialabfall aufzubrechen. Auch findet etwas Auslaugen der wasserlöslichen Komponenten des Gaserzeugungsmaterial abfalls aus den wasserunlöslichen Komponenten in dem Vor mischgefäß 114 statt. Dieser Prozeßschritt wird chargen weise durchgeführt.

Falls gewünscht, können die Feststoffe des Gaserzeu gungsmaterialabfalls zerkleinert oder pulverisiert wer den, zum Beispiel durch Naßschleifen oder -mahlen, vor dem Einführen in das Gefäß 114, um die durchschnittliche Partikelgröße des Gaserzeugungsmaterialabfalls zu ver mindern und das Auslaugen der wasserlöslichen Komponenten aus den wasserunlöslichen Komponenten zu erleichtern. Je doch ist ein solches Zerkleinern des Gaserzeugungsma terialabfalls im allgemeinen nicht notwendig.

Es sei bemerkt, daß der Gaserzeugungsmaterialabfall, der zum Verarbeiten empfangen wird, in einer anderen Form vorhanden sein kann als ein Feststoff in Behältern 112. Beispielsweise kann der Gaserzeugungsmaterialabfall in einer Lösungs- oder Aufschlämmungsform sein, abhängig von der Abfallquelle. Beispielsweise können gewisse Verarbei tungs- oder Reinigungsschritte wie bei der Herstellung des gaserzeugenden Materials einen flüssigen Abfall er zeugen.

Wenn die großen Partikel des gaserzeugenden Materials im wesentlichen aufgebrochen sind, wird die Vormischung im Gefäß 114 zu einem Hauptauslauggefäß 116 oder 118 mittels einer Aufschlämmungstransferpumpe 120 übertragen oder transferiert. Die Vormischung wird ferner bewegt oder ge rührt in einem oder dem anderen der Gefäße 116, 118, wo durch die meisten der verbliebenen, nicht gelösten, was serlöslichen Komponenten des Gaserzeugungsmaterialabfalls aus den nicht-löslichen festen Partikeln herauszuziehen. Die Bewegung hält auch die Aufschlämmungen in den Auslau gefäßen 116, 118 in einem im wesentlichen homogenen Zu stand. Dies ist ein erster Auszugsschritt in dem Prozeß der vorliegenden Erfindung.

Die Aufschlämmungen in den Hauptauslauggefäßen 116, 118 werden dann durch die Leitung 11b zu einer Aufschläm mungszentrifuge 122 gespeist unter Verwendung der Auf schlämmungspumpe 124. Die Aufschlämmungszentrifuge 122 arbeitet kontinuierlich und die Pumpe 124 wirkt als eine Zentrifugenspeisepumpe. Die Aufschlämmung wird zu einer Zeit jeweils nur von einem der Auslauggefäße 116, 118 ab gezogen.

Die Aufschlämmungszentrifuge 122 trennt die Aufschläm mungsmischung in einen Zentratstrom, der Wasser und auf gelöste wasserlösliche Komponenten aufweist, in einer Leitung 12, und einen Schlammstrom, der die wasserunlös lichen Komponenten aufweist, in einer Leitung 14. In der Praxis wird jede Charge Gaserzeugungsmaterialabfall, die aus den Behältern 112 zu dem Vormischgefäß 114 zugefügt wird, zwei Extraktionen oder Auszügen in den Auslaugge fäßen 116, 118 ausgesetzt. Der zweite Auszug nach dem obigen ersten Auszug weist das Wiederaufschlämmen des Schlammstroms in Leitung 14 auf und das Rückführen der Aufschlämmung in einer noch zu beschreibenden Weise in einer Leitung 17 (Fig. 1) zu den Auslauggefäßen 116, 118 zur Wiedertrennung in der Zentrifuge 122.

Das Zentrat von der Zentrifuge 122 in der Leitung 12 teilt sich entweder in eine Leitung 12a oder eine Leitung 12b. Die Leitung 12a empfängt das Zentrat von dem ersten Auszugsschritt. Die Leitung 12b empfängt das Zentrat von dem zweiten Auszugsschritt. In dem ersten Auszugsschritt wird das Zentrat von der Zentrifuge 122 in der Leitung 12a in einem Haltegefäß 126 gesammelt. Das Zentrat weist an diesem Punkt eine relativ hohe Natriumazid-Konzentra tion auf. In dem zweiten Auszugsschritt wird das Zentrat von der Zentrifuge 122 in der Leitung 12b in einem Hal tegefäß 150 gesammelt. Dieses Zentrat weist einige Fest stoffe auf. Wenn der zweite Auszugsschritt vollendet ist, wird das Zentrat mit einigen Feststoffen darin in der Leitung 12b zu dem Vormischgefäß 114 durch eine Pumpe 152 rückgeführt und wird mit der nächsten Charge von zu verar beitendem Gaserzeugungsmaterialabfall kombiniert.

Der Zentratstrom in dem Zentrathaltegefäß 126 von dem er sten Auszugsschritt wird über eine Leitung 42 mittels ei ner Speisepumpe 160 zu einem Klärfilter 162 gespeist. Der Klärfilter 162 ist ein Membranfilter und funktio niert zum Klären des Zentrats. Das Zentrat durchdringt die Membran des Filters. Das Zentrat wird in einer Lei tung 40b zu dem Haltegefäß 126 zurückgeführt und wird so mit viele Male durch den Membranfilter gepumpt, was ein geklärtes Permeat in einer Leitung 44 erzeugt.

Der Klärfilter 162 erzeugt schließlich auch eine kon zentrierte Lösung in einer Leitung 40, die einen relativ hohen Feststoffgehalt aufweist. Beispielsweise kann die Lösung in der Leitung 40 von einer Anfangskonzentration von ungefähr 0,05% bis 1% Feststoffen auf eine Endkon zentration von ungefähr 12% Feststoffe konzentriert wer den. Diese konzentrierte Lösung wird dann mittels einer Leitung 40a zu dem Vormischgefäß 40 zurückgeführt.

Produktkristallisationsprozeß- und Produkttrennungs- und Mutterlauge-Rückgewinnungsschritt.

Die zwei Schritte "Produktkristrallisation" und "Produkttrennungs- und Mutterlauge-Rückgewinnung" werden zusammen beschrieben. Mit Bezug auf die Fig. 2A, 2B und 4 ist das Permeat in der Leitung 44 (Fig. 2A) eine geklärte Lösung. Der eingekreiste Buchstabe "A" zeigt den Verbin dungspunkt der Leitung 44 in Fig. 2A mit der Leitung 44 in Fig. 1 an. Das Permeat fließt in der Leitung 44a oder 44b (Fig. 2A) in einen der beiden Lagertanks 164 oder 166 oder in einer Leitung 44c zu einem Lagertank 168.

Der Zweck der mehrfachen Lagertanks 164, 166 und 168 für das geklärte Permeat in der Leitung 44 ist, Permeat von unterschiedlichen Zusammensetzungen aufzunehmen. Bei spielsweise kann der Gaserzeugungsmaterialabfall ein bei fahrerseitiges Gaserzeugungsmaterial sein oder der Gaser zeugungsmaterialabfall kann ein fahrerseitiges Gaserzeu gungsmaterial sein. Die Zusammensetzung des beifahrersei tigen Gaserzeugungsmaterials kann unterschiedlich sein von der Zusammensetzung eines fahrerseitigen Gaserzeu gungsmaterials. Beispielweise kann das beifahrerseitige Gaserzeugungsmaterial hauptsächlich Eisen(III)-oxid, Natriumazid und Natriumnitrat aufweisen. Das beifahrer seitige Gaserzeugungsmaterial kann auch Kaliumperchlorat aufweisen von einem Überzug für die geformten Gaserzeu gungsmaterialformen. Das fahrerseitige Gaserzeugungsmate rial kann in erster Linie Kupfer(II)-oxid und Natriumazid aufweisen. Auch werden während des Verarbeitens des bei fahrerseitigen Gaserzeugungsmaterials unreine Natrium azidkristalle in einer zu beschreibenden Weise erzeugt. Diese unreinen Natriumazidkristalle werden entweder im Lagertank 164 oder 166 gelagert, um mit einer nächsten Charge beifahrerseitigen, geklärten Permeats gemischt zu werden. Aus diesen Gründen sind getrennte Lagertanks 164, 166, 168 vorgesehen für beifahrerseitiges, geklärtes Per meat und fahrerseitiges geklärtes Permeat. Wie in Fig. 2A gezeigt, wird mehr Lagerraum für das beifahrerseitige Permeat vorgesehen (zwei Tanks 164, 166) als für fahrer seitiges Permeat (einzelner Tank 168).

Das Permeat von irgendeinem der Lagertanks 164, 166 und 168 wird in einer Leitung 50 durch eine Pumpe 170 zu ei nem Wärmetauscher 172 gepumpt, wo das Permeat vorgewärmt wird. Der Wärmetauscher 172 ist ein indirekter Wärmetau scher. Das erwärmte Permeat fließt dann in einer Leitung 50 zu einem Kristallisator 174. Der Kristallisator er zeugt einen Dampfstrom in einer Leitung 52 und eine Mutterlauge, die Kristalle von hoher Reinheit enthält, in einer Leitung 54.

Der Dampfstrom in der Leitung 52 fließt oben (über Kopf) zu einem Kondensator 220, von dem er entweder zu einem Kondensatorempfänger 222 oder zu einem Vakuumejektor 224 fließt. Die Überkopfvorrichtung ist im weiten Sinne her kömmlich, aber gestattet, daß der Kristallisator in einer Anzahl unterschiedlicher Betriebsarten betrieben werden kann. Wenn beispielsweise das verarbeitete Abfallmaterial fahrerseitiges Gaserzeugungsmaterial ist, kann das Per meat in der Leitung 50, die zu dem Kristallisator führt, in erster Linie Natriumazid und Wasser sein. Der Kristal lisator funktioniert in diesem Fall als ein einfacher Verdampfer, der eine Mutterlauge in der Leitung 54, die reine Natriumazidkristalle enthält, und einen Wasser dampfstrom in der Leitung 52 erzeugt. Der Kristallisator kann unter Vakuum betrieben werden mit einer Wiedergewin nung des Kondensats in dem Vakuumejektor 224.

Wenn das Abfallmaterial in erster Linie beifahrerseitiges Gaserzeugungsmaterial ist, kann das Permeat in der Lei tung 50 Natriumnitrat und/oder andere wasserlösliche Oxi dationsmittel, wie beispielsweise Kaliumperchlorat, zu sätzlich zu dem Natriumazid und Wasser aufweisen. In die sem Fall wird der Kristallisator 174 als ein fraktionier ter Kristallisator betrieben. Der Kristallisator wird unter Bedingungen betrieben, die eine Mutterlauge erzeu gen, welche in erster Linie Natriumazidkristalle in der Leitung 54 enthalten, sowie einen Wasserdampfstrom in Leitung 52. Die Mutterlauge enthält auch aufgelöstes Na triumazid, Natriumnitrat und Kaliumperchlorat. Der Kri stallisator wird bei atmosphärischem Druck betrieben, und der Dampfstrom wird in dem Kondensator 220 kondensiert und in dem Kondensatempfänger 222 gesammelt.

Die Leitung 54, die die Mutterlauge vom dem Kristallisa tor 174 enthält, teilt sich in zwei Leitungen 54a und 54b. Der Kristallisator 174 wird auf einer zyklischen Ba sis betrieben. Während eines Kristallisatorzyklus wird ein Teil der Mutterlauge und mitgenommener Natriumazid kristalle in der Leitung 54 zurückgeführt, in der Leitung 54b durch die Pumpe 176 durch den Wiedererwärmer 178 zu rück zu dem Kristallisator 174. Ein Teil der Mutterlauge und der mitgenommenen Natriumazidkristalle wird in der Leitung 54a durch die Zentrifugenspeisepumpe 180 zu der Zentrifuge 182 gepumpt (Fig. 2B). Der eingekreiste Buch stabe "H" zeigt den Verbindungspunkt der Leitung 54a von Fig. 2A mit der Leitung 54a von Fig. 2B an. Dieser Zyklus wird aufrechterhalten, bis das gesamte Zentrat in dem La gertank oder den Tanks 164, 166, 168 verbraucht ist.

Die Zentrifuge 182 ist vorzugsweise eine Ausstoßer- oder Drückerzentrifuge, die eine Wasserwaschung umfaßt zum Entfernen von Restlösung von den Kristalloberflächen. De stilliertes Wasser wird in die Schubzentrifuge in der Leitung 56 eingeführt (Fig. 2B). Alternativ kann eine Sieb- oder Schirmzentrifuge verwendet werden. Die Zen trifuge 182 erzeugt einen Zentratstrom in der Leitung 60 und einen Zentrifugenkuchen in der Leitung 58.

Der Zentrifugenkuchen in der Leitung 58 ist ein nasser Kuchen, der reine Natriumazidkristalle enthält. Die Na triumazidkristalle werden auf einen Schraubenförderer 184 übertragen, der seinerseits die Kristalle zu einem Na triumazidkristalltrockner 186 transportiert. Vorzugsweise wird das Trocknen im Trockner 186 unter einer Stickstoff decke von einem Stickstoffgenerator 187 ausgeführt, um eine Verbrennung der Azidkristalle zu verhindern. Die Kristalle werden von ungefähr 5 Gew.-% Feuchtigkeit bis ungefähr 0,04% bis 1% Feuchtigkeit getrocknet. Dies er zeugt einen Natriumazid-Rohstoff, der den Anforderungen zur Herstellung zusätzlichen gaserzeugenden Materials entspricht.

Während dieses Betriebs fließt die Mutterlauge (Zentrat) von der Schubzentrifuge 182 in der Leitung 60 zu einem Aufnahmetank 188. Von dem Aufnahmetank 188 wird das Zen trat durch eine Pumpe 190 in einer Leitung 90 zu einer Leitung 94 gepumpt, wo es in einer Leitung 94b (Fig. 2A) durch den Wiedererwärmer 178 zu dem Kristallisator zum Wiederverarbeiten zurückgeführt wird. Der eingekreiste Buchstabe "M" zeigt den Verbindungspunkt der Leitung 94 in Fig. 2B mit der Leitung 94 in Fig. 2A an. Das Zentrat wird in der Leitung 94, 94b zurückgeführt zum Kombinieren mit dem Rückführungsmaterial in der Leitung 54b, um durch Kristallisation zusätzliche Natriumazidkristalle wieder zugewinnen. Dieses Zurückführen wird beibehalten, bis zum Ende eines Kristallisationszyklus.

Während eines Kristallisationszyklus kann ein Teil des Zentrats in der Leitung 90 von dem Aufnahmetank 188 und der Pumpe 190 kann als eine Entleerung in Leitungen 92, 61 (Fig. 2B) zur Lagerung in einem Tank 192 abgezogen werden. Diese Entleerung durch die Leitungen 92, 61 kann ein wichtiger Teil des Kristallisierbetriebs sein abhän gig von der Zusammensetzung des gaserzeugenden Materials, und wird in weiteren Einzelheiten unten beschrieben.

Am Ende eines Kristallisationszyklus, bei dem eine Charge von irgendeinem der Speisetanks 164, 166, 168 verarbeitet wird, wird die Mutterlauge dann durch die Pumpe 190 (Fig. 2B) zu einem der verschiedenen, noch zu beschreibenden Haltetanks gepumpt.

Vorzugsweise wird die Mutterlauge zurückgeführt, während eines Kristallisationszyklus durch die Pumpe 190 durch einen Filter (in line-Filter) 189 in der Leitung 90. Der Filter entfernt kleine Natriumazidkristalle, die in der Mutterlauge mitgenommen werden in der Leitung, die mit "S" markiert ist, die somit rückgewonnen werden und in die Kristallisierspeisetanks 164, 166, 168 zur Wieder verarbeitung zurückgegeben werden. Falls gewünscht, kann der Fluß in der Leitung 90 um den Filter 189 durch eine Bypaßleitung 90a herumgeleitet werden.

Wenn die Speisung des Kristallisieres 174 (Fig. 2A) fah rerseitiges Gaserzeugungsmaterial aus dem Speisetank 168 ist, kann sie nur Wasser und Natriumazid enthalten. In diesem Fall wird der Kristallisator 174 als ein Vakuum verdampfer betrieben. Das Verarbeiten eines Speisestroms aus dem Speisetank 168 kann mehrere Tage des Betriebs des Kristallisators 174 brauchen. Während des Betriebs des Kristallisators wird ein Teil der Flüssigkeit in der Lei tung 54 durch einen Wiedererwärmer 178 zurückgeführt und ein Teil wird in der Leitung 54a zu der Zentrifuge 182 (Fig. 2B) abgezogen. Zentrat aus der Zentrifuge im Hal tetank 188 wird auch zurückgeführt in Leitungen 94, 94b durch den Wiedererwärmer 178. Die während dieses Zyklus abgezogenen Ströme sind der Überkopfdampfstrom in der Leitung 52 von dem Kristallisator 174 und der Kristall strom von der Zentrifuge 182 zu dem Trockner 186. Diese Verarbeitung wird fortgesetzt, bis die gesamte Speisung von dem Tank 168 erschöpft ist. Die Mutterlauge ist an diesem Punkt im Haltetank 188 eine verdünnte Lösung von aufgelöstem Natriumazid und Wasser. Die Mutterlauge wird zurück zu dem Tank 168 (Fig. 2A) in der Leitung 34 rück geführt, kombiniert mit frischem fahrerseitigen Zentrat von der Zentrifuge 122 (Fig. 1), und für einen nächsten Zyklus der Konzentration des fahrerseitigen Gaserzeu gungsmaterialabfalls in dem Kristallisator 174 auf genommen. Der eingekreiste Buchtabe "N" zeigt den Ver bindungspunkt der Leitung 34 in den Fig. 2A und 2B an.

Wenn der Gaserzeugungsmaterialabfall beifahrerseitiges Gaserzeugungsmaterial ist, kann es wasserlösliche Salze enthalten, wie beispielsweise Natriumnitrat und Kalium perchlorat, zusätzlich zu dem Natriumazid. Für ein sol ches Material ist der Betriebszyklus weitgehend der glei che wie der obige, der für das fahrerseitige Material verwendet wird. Am Ende eines Betriebszyklus wird ver dünnte Mutterlauge in den Leitungen 96, 96b (über den Verbindungspunkt "L" der Fig. 2A und 2B) und die Leitun gen 96b' und 96b'' für die Lagerung im Tank 164 oder 166 zurückgeführt, um mit Permeatspeisung von einem nächsten Auszugs- und Klärungsschritt kombiniert zu werden. In diesem Fall wird jedoch durch den Auszug von Natriumazid aus mehrfachen Speisungen des Gaserzeugungsmaterial abfalls eine Aufhäufung solcher Salze über die Zeit hin weg auftreten, und zwar in der Mutterlauge, die in den Tanks 164, 166 gelagert ist. Es wird somit notwendig, die Mutterlauge von solchen Salzen zu befreien oder entlee ren. Dies wird erreicht durch Betreiben des Kristallisa tors 174 und der Zentrifuge 182 in einem Modus oder in einer Vielzahl von Modi anders als der obige normale Be triebsmodus. Das folgende Beispiel zeigt den Betrieb des Prozesses in mehreren Betriebsarten, um diese Entleerung zu erreichen.

In dem folgenden Beispiel ist ein Prozeßzyklus definiert als die Vielzahl von Schritten, die aufeinanderfolgend durchgeführt werden, um eine Zentratcharge in den Lager tanks 164, 166 von der Zentrifuge 122 (Fig. 1) zu verar beiten. Ein Betriebsmodus ist ein Schritt in diesem Zy klus.

Beispiel

Dieses Beispiel zeigt das Verarbeiten eines Zentratteils von Gaserzeugungsmaterialabfall in der Leitung 12a von Fig. 1, das mehrfache wasserlösliche Oxidationsmittel zu sätzlich zu Natriumazid und einem Metalloxid aufweist. Der Gaserzeugungsmaterialabfall ist beifahrerseitiges Ma terial und weist in diesem Beispiel sowohl Natriumni trat wie auch Kaliumperchlorat auf. Das Natriumnitrat kommt von beifahrerseitigem Materialabfall aus geformten Formen. Das Kaliumperchlorat kommt von beifahrerseitigem Überzugsmaterialabfall.

Das Zentrat fließt während eines Prozeßzyklus der Zen trifuge 122 (Fig. 1) in der Leitung 12a und dann als Per meat in der Leitung 44 entweder zum Lagertank 164 oder 166 (Fig. 2A), wo das Permeat gelagert wird. Das Permeat weist auf Gewichtsbasis ungefähr 21,8% NaN₃, ungefähr 0,7% NaNO₃, ungefähr 0,5% KClO₄ und ungefähr 77% H₂O auf.

Das Permeat wird während jedes Zyklus im Tank 164 oder 166 mit zwei Entleerungsrückführungsströmen kombiniert, die von einer vorherigen Charge erhalten werden und die unten genauer beschrieben werden. Der Ausdruck "Entleer ungsrückführung" ("purge recycle") unterscheidet diese zwei Ströme von anderen Rückführungsströmen in dem Prozeß und identifiziert die Ströme auch als austretend von einem Entleerungsmodus in dem Prozeß.

Ein Entleerungsrückführungsstrom, im weiteren als erster Entleerungsrückführung bezeichnet, fließt aus einem Fest körperauflöser 200 (Fig. 2B) mittels einer Leitung 63. Dieser Entleerungsrückführungsstrom wird während eines zu beschreibenden dritten Betriebsmodus erzeugt. Der Ent leerungsrückführungsstrom wird durch eine Pumpe 202 (Fig. 2A) entweder durch eine Leitung 63a oder 63b in den Tank 164 oder 166 gepumpt. Der eingekreiste Buchstabe "I" zeigt den Verbindungspunkt der Leitung 63 in Fig. 2B mit der Leitung 63 in Fig. 2A an. Der Entleerungsrückfüh rungsstrom weist in erster Linie aufgelöste Natriumazid kristalle auf mit etwas aufgelöstem Kaliumperchloratkri stallen. Die Menge des Entleerungsrückführungsstroms ist ungefähr 6% der Gewichts des Zentrats von der Zentrifuge 122.

Der andere Entleerungsrückführungsstrom, im weiteren als zweiter Entleerungsrückführungsstrom bezeichnet, fließt zum Tank 164 oder 166 (Fig. 2A) in der Leitung 96b' oder 96b''. Dieser Entleerungsrückführungsstrom bildet ein Zen trat konzentrierter Mutterlauge von der Zentrifuge 182 (Fig. 2B) und dem Aufnahmetank 188 und wird während eines vierten Betriebsmodus erzeugt. Die konzentrierte Mutter lauge wird zum Tank 164 oder 166 durch die Pumpe 190 ge pumpt. Der eingekreiste Buchstabe "L" zeigt den Verbin dungspunkt der Leitung 96 in Fig. 2B mit der Leitung 96 in Fig. 2A an. Die konzentrierte Mutterlauge enthält hauptsächlich Mengen von Natriumazid und Natriumnitrat. Die Menge dieses Entleerungsrückführungsstroms ist unge fähr 4% der Menge des Zentrats von der Zentrifuge 122.

Der Speisetank 164, 166 kann auch eine sehr kleine Menge feiner Natriumazide von dem zu beschreibenden Filter 189 (Fig. 2B) empfangen. Es ist genügend Überschußwasser in den Speisetanks 164, 166 vorhanden, um die zu den Spei setanks zurückgeführten aufzulösen. Eine Menge Auflö sungswasser wird zu den Speisetanks 164, 166 zugefügt. Diese Menge ist ungefähr 26% des Gewichts des Permeats in den Speisetanks von der Zentrifuge 122.

In jedem Zyklus funktionieren die Speisetanks 164, 166 als Lagertanks. Zentrat von der Zentrifuge 122 und von der Verarbeitung der laufenden Charge abgeleitete Ent leerungströme werden für einen nächsten Zyklus gelagert. In dem nächsten Zyklus wird die Speisung von einem oder dem anderen der Speisetanks 164, 166 abgezogen. Diese Speisung wird in der Leitung 50 (Fig. 2A) zu dem Kristal lisator 174 gepumpt. In jedem Zyklus wird der Kristal lisator 174 in diesem Beispiel in vier Betriebsarten be trieben. Diese Betriebsarten sind aufeinanderfolgend. Dies ist in Fig. 4 gezeigt.

Erster Betriebsmodus des Kristallisators 174

Der erste Modus umfaßt Verarbeiten des Permeats von der Zentrifuge 122 und der Entleerungsrückführung in den Tanks 164, 166, wie in Fig. 4 gezeigt. Der Zweck des er sten Betriebsmodus des Kristallisators 174 ist es, ein Produktstrom reiner Natriumazidkristalle von der Speisung in den Tank 164, 166 erhalten. Die Speisung an diesem Punkt hat die folgende Zusammensetzung: ungefähr 21% NaN₃, ungefähr 1,4% NaNO₃, ungefähr 1% KClO₄ und unge fähr 76,6% Wasser.

In diesem Modus wird der Kristallisator 174 in einem Verdampfermodus betrieben als ein fraktionierter Kristal lisator. Wasser wird aus der Speisung in dem Kristallisa tor 174 abgekocht und in die Überkopfleitung 52 (Fig. 2A) verdampft. Die franktionierte Kristallisation des Natri umazids aus der Speisung ist möglich wegen der höheren Natriumazidkonzentration der Speisung zusammen mit den relativen Löslichkeiten von Natriumazid, Natriumnitrat und Kaliumperchlorat. In diesem fraktionierten Kristalli sationsschritt verbleiben das Kaliumperchlorat und das Natriumnitrat in Lösung.

Der Kristallisator 174 wird in diesem Modus für den größ ten Teil des Prozeßzyklus betrieben. Beispielsweise kann der Kristallisator 174 in diesem ersten Betriebsmodus für ungefähr 120 Stunden betrieben werden. Während dieses er sten Betriebsmodus wird der Kristallisator auf einer Rückführungsbasis betrieben, die folgendes aufweist: (i) Pumpen der Aufschlämmung mittels der Pumpe 176 (Fig. 2A) durch den Wiedererwärmer 178 zurück zu dem Kristallisator 174; (ii) Pumpen eines kleinen Teils der Aufschlämmung mittels der Pumpe 180 in der Leitung 54a zu der Zentri fuge 182 (Fig. 2B); und (iii) Rückführung der Mutterlauge von dem Aufnahmetank 188 mittels der Pumpe 190 in der Leitung 94 durch den Wiedererwärmer 178 zurück zu dem Kristallisator 174. Während dieser Rückführung wird ein Produktstrom des Zentrifugenkuchens (d. h. NaN₃-Kri stalle) von der Zentrifuge 182 abgezogen, und zwar auf den Schraubenförderer 184 (Fig. 2B), der diesen Produkt strom zu dem Trockner 186 befördert. In dem Zentrifugen schritt wird der Zentrifugenkuchen mit Waschwasser gewa schen, das dann zu der zu dem Kristallisator 174 rückge führten Mutterlauge zugefügt wird.

Wie oben beschrieben, wird auch ein Teil des Zentrats von dem Aufnahmetank 188 abgezogen als eine erste Entleerung über die Leitungen 92 und 61 und im Tank 192 gelagert (Fig. 2B und 4). Die Menge der Entleerung, die zu dem Tank 192 abgezogen wird, ist ungefähr 22% der gesamten Speisung in den Tank 164, 166. Die Zusammensetzung der ersten Entleerung am Ende eines Zyklus ist ungefähr 26% NaN₃, 9% NaNO₃, 6% KClO₄ und 59% Wasser. Dies ist re lativ höher in relativen Mengen von NaNO₃ und KClO₄ als die Speisung am Beginn des Zyklus wegen des Abzugs von NaN₃ zum Trockner 186.

Der Zentrifugenkuchen, der von der Zentrifuge 182 er halten wird, ist ein nasser Kuchen, der im wesentlichen aus Natriumazid besteht. Die Azidmenge, die in einem Zy klus erhalten wird, ist im wesentlichen gleich der Azid menge in dem Zentrat, das in den Tanks 164, 166 von der Zentrifuge 122 (Fig. 1) gelagert wird. Wenn beispiels weise die Tanks 164, 166 eine Rohspeisung zu dem Kristal lisator 174 vorsehen von 96,25 kg pro Stunde Natriumazid, ist die Rückgewin nungsrate der Natriumazidkristalle in dem nassen Kuchen von der Zentrifuge 182 auch 96,25 kg pro Stunde.

Die Wassermenge in dem nassen Kuchen auf dem Schrauben förderer 184 ist weniger als 5%, wie oben angegeben. Der Kuchen (Kristalle des NaN₃) ist getrocknet im Trockner 186 auf 0,04% bis 1% Feuchtigkeit. Die Mengen von Na triumnitrat und Kaliumperchlorat in dem nassen Kuchen sind sehr klein jeweils weniger als ungefähr 0,1%. Somit ist das Natriumazid, das von dem Trockner 186 rückgewon nen wird, geeignet zur Wiederverwendung in der Herstel lung zusätzlichen gaserzeugendem Materials.

Am Ende des ersten Betriebsmodus, wenn die gesamte Spei sung in den Tanks 164, 166 erschöpft ist, fließt die Mut terlauge von dem Kristallisator 174 und der Zentrifuge 182 zu dem Aufnahmetank 188 (Fig. 2B) und wird von dort durch die Pumpe 190 in den Leitungen 92, 61 zur Lagerung im Tank 192 gepumpt (Fig. 2B und 4). Die Mutterlauge wird vorzugsweise durch den Filter 189 (Fig. 2B) in der Lei tung 90 gepumpt, der feines Natriumazid aus der Mutter lauge entfernt. Die feinen Natriumazide werden dann zu den Speisetanks 164, 166 zurückgeführt und zu der Spei sung für den nächsten Betriebszyklus des Prozesses zuge fügt.

Zweiter Betriebsmodus der Kristallisators

Der Zweck dieses zweiten Betriebmodus des Kristallisators 174 ist es, das Kaliumperchlorat zum Kristallisieren und somit aus dem Entleerungsstrom im Tank 192 (Fig. 2B und 4) vom Modus 1 zu entleeren. Aus dem Obigen ist es deut lich, daß das Kaliumperchlorat und das Natriumnitrat in dem Entleerungsstrom im Tank 192 in einem konzentrierte ren Zustand ist relativ zu dem Natriumazid als am Beginn des Zyklus.

Die Speisung im Tank 192 ist mit ungefähr 8,7% Wasser verdünnt, basierend auf dem Gewicht der Speisung in dem Tank 192. Die verdünnte Speisung wird dann zu dem Kri stallisator 174 mittels der Pumpe 194 in der Leitung 62 gespeist. Der eingekreiste Buchstabe "J" zeigt den Ver bindungspunkt der Leitung 62 in Fig. 2A mit der Leitung 62 in Fig. 2B an.

Der Kristallisator 174 wird in einer Kühlbetriebsart be trieben unter Verwendung eines Wärmetauschers 178 als Kühler, anstatt einer Erwärmungsbetriebsart, wodurch die Speisung von einer Einlaßtemperatur von ungefähr 75°C auf eine Ausgangstemperatur von ungefähr 51,1°C gekühlt wird. Die Löslichkeit von Kaliumper chlorat ist mehr temperaturempfindlich als die von Natri umazid und Kaliumperchlorat kristallisiert vorzugsweise aus der Speisung während dieses Kühlschrittes. Obwohl die Kühlung im Wärmetauscher 178 stattfindet, findet die Kristallisation im Kristallisator 174 statt.

Die Aufschlämmung aus dem Kristalliserer 174 in der Lei tung 54 ist sehr dünn. Entsprechend wird ein Teil der Aufschlämmung in der Leitung 54a abgezogen und dann in der Leitung 54c (Fig. 2B) zu dem Aufnahmetank 188 ge leitet unter Umgehung der Zentrifuge 182. Die Aufschläm mung wird dann durch die Pumpe 190 durch den Filter 189 gepumpt. Dies erzeugt einen nassen Festkörperstrom im Filter 189, der in erster Linie Kaliumperchloratkristalle und eine klare Mutterlauge aufweist, die in den Leitungen 94 und 94a zum Tank 204a (Fig. 2A und 4) fließt, wo sie gelagert wird. Der eingekreiste Buchstabe "M" zeigt den Verbindungspunkt der Leitungen 94 von Fig. 2A und 2B an. Der verbleibende Teil der Aufschlämmung wird rückgeführt durch die Pumpe 176 in der Leitung 54b durch den Wärme tauscher 178, der als ein Kühler funktioniert, zurück zu dem Kristallisator 174.

Dieser Betriebsmodus des Kristallisators wird nur über eine relative kurze Zeitperiode betrieben, beispielsweise ungefähr 10 bis 30 Stunden eines Monatszyklus, bis die Speisung aus dem Tank 192 erschöpft ist. Die Länge des Betriebs hängt von der Kaliumperchloratmenge ab, die in der Abfallspeisung vorhanden ist.

Das Gewicht der von dem Filter 189 wiedergewonnenen Kaliumperchloratkristalle stellt ungefähr 5% des Ge wichts des Kaliumperchlorats in der Mutterlauge dar, die aus dem Tank 192 empfangen wird. Die Kaliumperchlorat kristalle können für zusätzliches Überzugsmaterial wiederverwendet werden.

Die Mutterlauge im Tank 204a enthält ungefähr 25% NaN₃, ungefähr 8% NaNO₃, ungefähr 4% KClO₄ und ungefähr 63% H₂O.

Es sei bemerkt, daß, wenn das Abfallmaterial, das verar beitet wird, kein Kaliumperchlorat enthält oder nur eine kleine Menge Kaliumperchlorat enthält, dieser Betriebs modus in dem Prozeß nicht verwendet werden muß. Auch kann ein Teil des Entleerungsstroms im Tank 192 diesen Modus umgehen und direkt in den dritten Modus gespeist werden.

Dritter Betriebsmodus des Kristallisators 174

Die Mutterlauge im Lagertank 204a von dem zweiten Be triebsmodus wird in der Leitung 62 durch die Pumpe 206 zu dem Kristallisator 174 gespeist (Fig. 2A und 4). Der Zweck dieses Betriebsmodus ist es, zusätzliches Natrium azid von der Mutterlauge wiederzugewinnen. Der Kristalli sators 174 wird in einem Verdampfungsmodus betrieben. Die Speisung in der Leitung 50 und in dem Rückführungsstrom durch den Heizer 178 wird erwärmt auf eine Ausgangstempe ratur von ungefähr 110°C. In diesem Verdamp fungsmodus erfolgt eine Kristallisation von Kaliumper chlorat sowie Kristallisation von Natriumazid.

Eine Aufschlämmung wird in der Leitung 54 erhalten, die auf Gewichtsbasis ungefähr 50% Natriumazidkristalle ent hält und ungefähr 5,2% Kaliumperchloratkristalle. Der Hauptteil dieser Aufschlämmung wird durch die Pumpe 176 durch den Heizer 178 zurück zu dem Kristallisator 174 rückgeführt. Ein Teil der Aufschlämmung wird in der Lei tung 54a abgezogen und ohne Waschen in der Zentrifuge 182 (Fig. 2B und 4) zentrifugiert. Der Zentrifugenkuchen wird auf dem Schraubenförderer 198 empfangen, an den Auflöser 200 gespeist, wo der Kuchen wieder aufgelöst wird, und durch die Pumpe 202 in der Leitung 63 (durch den Verbin dungspunkt "I") zu den Speisetanks 164, 166 zurückgeführt zum Zufügen zu der Speisung von einem nächsten Zyklus in diesen Tanks und zum Wiederverarbeiten. Dies ist der er ste Entleerungsrückführungsstrom, der oben genannt wurde, mit Bezug auf die Beschreibung des ersten Betriebsmodus des Kristallisators 174 und stellt ein Mittel zum Wieder gewinnen zusätzlichen Natriumazids aus der Originalspei sung dar.

Der dritte Betriebsmodus des Kristallisators 174 wird auf einer durchgehenden Basis für ungefähr 16 Stunden eines ein Monatszyklus betrieben unter Verwendung der Speisung von dem Tank 204a und der Rückführung von der Mutterlauge von dem Aufnahmetank 188 während der gesamten sechzehn Betriebstunden. Ein Teil der Mutterlauge von dem Tank 188 wird auch kontinuierlich die Pumpe 190 zu dem Lagertank 204 entleert oder abgelassen. Am Ende der Periode von diesem Betriebsmodus, wenn die Speisung vom Tank 204a er schöpft ist, wird die Mutterlauge durch die Pumpe zu dem Lagertank 204 (Fig. 2A und 4) gepumpt. Vorzugsweise wird die Mutterlauge durch den Leitungsfilter 189 gepumpt, der eine kleine Menge Feinmaterial erzeugt, die zu den La gertanks 164, 166 zurückgeführt wird.

Die klare Mutterlauge, die in dem Lagertank 204 enthalten ist, aus dem dritten Betriebsmodus, enthält ungefähr 12% NaN₃, ungefähr 41% NaNO₃, ungefähr 10% KClO₄ und unge fähr 37% Wasser. Dies sind relativ hohe Konzentrationen von NaNO₃ und KClO₄, verglichen mit der Konzentration von NaN₃.

Vierter Betriebsmodus des Kristallisators 174

Der Zweck des vierten Betriebsmodus des Kristallisators 174 ist es, einen gemischten Kristallstrom von Natrium nitrat und Kaliumperchlorat von der Mutterlauge zu ent leeren oder abzulassen.

Die klare Mutterlauge im Tank 204 wird mit ungefähr 8,5% Wasser (basierend auf dem Gewicht der Mutterlauge in dem Tank) verdünnt und wird in der Leitung 98 durch die Pumpe 206 zu dem Kristallisator 174 abgezogen. Der Kristallisa tor 174 wird in einem Kühlmodus betrieben in Verbindung mit den Wäremtauschern 172, 178 mit einer Einlaßtempera tur zu den Wärmetauschern von ungefähr 100°C und einer Ausgangstemperatur von ungefähr 20°C von den Wärmetauschern. Dies erzeugt eine Aufschlämmung in der Leitung 54, die auf einer Gewichts basis ungefähr 14% Natriumnitratkristalle und ungefähr 8,1% Kaliumperchloratkristalle enthält. Der Hauptteil der Aufschlämmung wird durch die Pumpe 176 durch die Wär metauscher 178 zurück zu dem Kristallisator 174 zurückge führt. Ein Teil der Aufschlämmung wird in der Leitung 54a abgezogen und in der Zentrifuge 182 (Fig. 2B) unter Ver wendung eines Waschstroms zentrifugiert. Ein nasser Ku chen aus Kaliumnitrat- und Kaliumperchloratkristallen wird erhalten auf dem Schraubenförderer 198. Diese Kri stalle werden gelagert zur Wiederverarbeitung, wie noch beschrieben werden wird. Die Mutterlauge im Aufnahmetank 188 stellt den zweiten Endleerungsrückführungsstrom, der oben mit Bezug auf den ersten Betriebsmodus genannt wurde, dar und wird zu den Speisetanks 164, 166 (siehe Fig. 4) zurückgeführt, und zwar in den Leitungen 96, 96b, 96b' und 96b'' durch den Verbindungspunkt "L" (Fig. 2A. 2B), wo er mit Permeatspeisung von einem nächsten Aus zugs- und Klärungsschritt kombiniert wird.

Die Zusammensetzung des Mutterlauges-Entleerungs-Rück führungsstroms ist relativ reich an Natriumazid. Der Entleerungsstrom weist ungefähr 13% Natriumazid, unge fähr 30% Natriumnitrat, ungefähr 2% Kaliumperchlorat und ungefähr 55% Wasser auf. Beim Recycling dieses Stroms kann zusätzliches Natriumazid wiedergewonnen wer den.

Die Menge der Natriumnitrat- und Kaliumperchloratkri stalle, die in dem nassen Kuchen auf dem Schraubenför derer 198 entfernt werden, stellt ungefähr 46% des Ge wichts des Natriumnitrats und Kaliumperchlorats in der Speisung im Tank 204 beim Beginn des vierten Betriebs modus dar.

Falls gewünscht, kann der Kristallisator 174 in zusätz lichen Betriebsarten betrieben werden, um das Natriumni trat und das Kaliumperchlorat weiter aus dem nassen Ku chenstrom zu trennen, der in diesem vierten Betriebsmodus erhalten wird, und zwar zur Wiederverwendung des Natrium nitrats und des Kaliumperchlorats in der Herstellung zu sätzlichen gaserzeugenden Materials.

Falls der Zentrifugenkuchen von dem Schraubenförderer 198 nur eine kleine Natriumazidkristallmenge enthält und große Mengen sowohl von Natriumitrat wie auch Kaliumper chlorat, kann der nasse Kuchen in dem Auflöser 200 wieder aufgelöst werden und die aufgelöste Kristallösung von dem Auflöser 200 und einem zugehörigen Lagertank (nicht ge zeigt) kann im Kristallisator 174 verarbeitet werden oder in einem getrennten Verdampfer (nicht gezeigt) durch Küh len auf 16 bis 32°C, um Perchlorat kristalle zu erhalten, gefolgt von einer Verdampfung bei 100°C, um Natriumnitratkristalle zu erhalten. Die kleine Menge restlichen Natriumazids in jeder der Kristallarten ist nicht von Bedeutung. Dies ist so, weil die Kaliumperchloratkristalle wieder aufgelöst und wieder verwendet werden können, beispielsweise in einem Überzug für gaserzeugendes Material. Die Natriumnitratkristalle können wieder verwendet werden, beispielsweise in einer beifahrerseitigen Zusammensetzung. Die fraktionierte Kri stallisation zum Trennen des Kaliumperchlorats von Natri umnitrat braucht nur einmal alle paar Monate durchgeführt werden.

Alternativ kann der nasse Kuchen auf den Förderer 198, falls er mit einer kleinen Menge Natriumazid versetzt ist, in Wasser aufgelöst werden in dem Auflöser 200 und kann einem noch zu beschreibenden Ozonisierprozeß ozo nisiert werden, um das Natriumazid zu zerstören, und kann dann wiederkristallisiert werden zur Entsorgung auf einer Deponie.

Dieser vierte Betriebsmodus wird normalerweise nur für eine kurze Zeitperiode während des gesamten Prozesses durchgeführt, beispielsweise ungefähr 9 Stunden eines Einmonatzyklus, bis die Speisung von dem Tank 204 er schöpft ist.

Feststoffverarbeitungsschritt

Der Schlammstrom in der Leitung 14 (Fig. 1) fließt von der Zentrifuge 122 zu einem Feststoffübertragungs-Schrau benförderer 128 (Fig. 3). Der eingekreiste Buchstabe "B" zeigt den Verbindungspunkt der Leitung 14 von Fig. 1 mit der Leitung 14 von Fig. 3 an. Der Förderer 128 seiner seits überträgt den Schlammstrom zu einem von zwei Wie deraufschlämmungsgefäßen 130 und 132. Schlamm, der einmal wiederaufgeschlämmt wurde zum Wiedergewinnen zusätzlichen Natriumazids wird in das Wiederaufschlämmungsgefäß 132 übertragen, wogegen Schlamm, der noch nicht vorher wieder aufgeschlämmt worden ist, in das Wiederaufschlämmungsge fäß 130 übertragen wird.

Das Gefäß 130 ist mit einer Wassereinlaßleitung 16 ver sehen und nimmt Wasser auf. Das Gefäß 130 wird bewegt oder gerührt, bis der Schlamm in dem Gefäß 130 wieder aufgeschlämmt worden ist in eine homogene Aufschlämmung. Diese Aufschlämmung wird zu den Hauptmischgefäßen 116, 118 zurückgeführt mittels einer Aufschlämmungsrückfüh rungspumpe 134a in der Leitung 17. Der eingekreiste Buch stabe "R" zeigt den Verbindungspunkt der Leitung 17 in Fig. 3 mit der Leitung 17 in Fig. 1. Der Zweck dieses Rückführens ist es, irgendwelche zusätzlichen wasserlös lichen Komponenten wiederzugewinnen, die in dem Schlamm in der Leitung 14 von der Zentrifuge 122 enthalten sind.

Alternativ kann, wenn der Schlamm zum Gefäß 132 über tragen wird, dieser mit Anlagenwasser in der Leitung 18 kombiniert werden, das mit Azid oder anderen wasserlös lichen Bestandteilen versetzt sein kann, und kann auch wasserunlösliche Bestandteile enthalten. Die Mischung im Gefäß 132 wird bewegt oder gerührt für eine ausreichende Zeitperiode, um eine homogene Aufschlämmung zu erhalten. Die Aufschlämmung wird dann durch die Pumpe 134 in der Leitung 19 zu einem Ozonisator übertragen. Schlamm von den Tankböden (einschließlich derer von Abfallbehand lungsgebieten außerhalb dieses Prozesses) kann zu der Aufschlämmung zugefügt werden durch die Leitung 20 strom aufwärts des Ozonisators 136. Ozon in der Leitung 22 von einem Ozongenerator (nicht gezeigt) wird in den Ozo nisator 136 eingeführt. Im allgemeinen wird der Ozonge nerator ein Ozon/Luft-Gemisch erzeugen. Ein typisches Vo lumenverhältnis von Ozon zu Luft ist ungefähr 1,2 : 100. Die Ozonisierung im Ozonisator 136 wird in Übereinstim mung mit dem Verfahren durchgeführt, das in der US-An meldung Ser. No. 703 910, eingereicht am 22. Mai 1991 jetzt Patent mit der Nummer 5073273 be schrieben ist. Die Ozonisierung kann chargenweise oder durchgehend ausgeführt werden.

Wie in der US-Anmeldung Ser. No. 703 910 gezeigt ist, ist der Ozonisator 136 ein Reaktionsgefäß. Das Gefäß hat vor zugsweise einen Bodeneinlaß zum Einführen von Ozon in der Leitung 22 in das Gefäß von einem Ozongenerator. Das Re aktionsgefäß weist auch vorzugsweise Ablenkvorrichtungen innerhalb des Gefäßes auf, um ein Mittel vorzusehen zum Verteilen des in das Gefäß eingeführten Ozons in der Auf schlämmung in dem Gefäß. Vor der Ozonisierung und, falls notwendig, während der Ozonisierung kann die Aufschläm mung gerührt oder bewegt werden, um ein Absetzen oder eine Phasentrennung der Inhaltsstoffe der Aufschlämmung zu verhindern.

Die Ozonisierung wird durchgeführt, bis das Azid in der Aufschlämmung im wesentlichen vollständig umgewandelt ist in Nitrationen, Stickstoffgas, Hydroxylionen und Na triumionen in dem Wasser, und zwar in Übereinstimmung mit den folgenden Gleichungen:

NaN₃ + 3O₃ → Na⁺ + NO₃ ^- + N₂ + 3O₂ (1)

2NaN₃ + O₃ + H₂O → 2Na⁺ + 2OH^- + O₂ + 3N₂ (2)

Es gibt keine Kritizität in der Rate der Ozonzufügung zu der azidenthaltenden Aufschlämmung in dem Reaktionsgefäß oder in der Länge der Zeit, während der die Ozonisierung ausgeführt wird, außer daß die Ozonisierung ausgeführt werden sollte, bis im wesentlichen der gesamte Stickstoff in Natriumazid in Nitrationen (NO₃ ^-) und Stickstoffgas (N₂) umgewandelt ist. Dies wird beispielweise in einer Periode von ungefähr 7 1/2 Stunden auftreten.

Der Ozonisator 136 wird vorzugsweise kontinuierlich be trieben. Der Ozonisator 136 wird in einer Leitung 24 zu dem Ozonzerstörer 138 abgelassen, um ein Ablassen von Ozon in die Umgebung zu verhindern.

Die Aufschlämmung von dem Ozonisator 136, frei von Azi den, fließt in ein Haltegefäß 140. Die Aufschlämmung wird von dem Haltegefäß durch eine Speisepumpe 142 zu einer Zentrifuge 144 gespeist. Anstatt einer Zentrifuge 144 kann eine Filterpresse verwendet werden. Die Zentrifuge 144 oder eine Filterpresse trennt die Aufschlämmung in einen Strom, der Metalloxide enthält in Leitung 26, der geeignet ist zur Wiederverwertung oder Entsorgung ge stattet, und eine Flüssigkeit oder einen Zentratstrom in der Leitung 28, der zu dem Zentratempfänger 146 fließt. Dieses Zentrat wird dann in der Leitung 28a durch einen Klärfilter 148 geführt, der ein klares Permeat in der Leitung 30 erzeugt, das geeignet ist zur Abwasserent sorgung. Ein Teil dieses Stroms oder der gesamte Strom kann auch rückgeführt werden zur Verwendung in der Azid wiedergewinnungsanlage zur Auflösung von Feststoffen oder zum Wiederaufschlämmen von Schlamm. Ein konzentrierterer Strom in der Leitung 30a oder 30b wird zu dem Haltegefäß 140 zum Wiederverarbeiten zurückgeführt.

Mit Bezug auf den vierten Betriebsmodus des Kristallisa tors 174 war oben erwähnt worden, daß der nasse Kuchen von dem Kristallisator 174 (Fig. 2A) nachfolgend nach der Trennung in der Schubzentrifuge 182 (Fig. 2B) durch Ozonisierung verarbeitet werden könnte. Die Ozonisierung würde Restnatriumazid in dem Kuchen zerstören und würde gefolgt werden von der Wiederkristallisierung und Ent sorgung, zum Beispiel auf einer Deponie. Bei dieser Op tion werden die Kristalle in Wasser aufgelöst in dem Auf löser 200 und werden zu einem zugehörigen Lagertank (nicht gezeigt) geführt. Die Lösung aufgelöster Kristalle wird dann periodisch, beispielsweise einmal alle paar Mo nate dem Ozonisator 136 (Fig. 3) zugeführt, um das Re stazid in der Lösung zu zerstören. Der azidfreie Flüs sigkeitsstrom kann dann wieder kristallisiert werden (einfach durch Verdampfung von Wasser), um einen Per chlorat/Nitrat-Feststoff zu erzeugen, der zu einer städ tischen oder industriellen Deponie zur Entsorgung ge schickt werden könnte.

Andere Veränderungen und Modifikationen der obigen Vorge hensweisen werden dem Fachmann deutlich sein. Beispiels weise kann anstatt des Auflösens der wasserlöslichen In haltsstoffe des Gaserzeugungsmaterialabfalls in einem Vormischgefäß 114 ein gegenläufiges Feststoffauslaugen als eine Möglichkeit verwendet werden.

Nach der Auflösung der wasserlöslichen Inhaltsstoffe, entweder in einem Vormischgefäß 114 oder durch gegenläu figes Auslaugen, kann die Trennung der wasserunlöslichen Inhaltsstoffe von der Vormischung durchgeführt werden durch Absetzen in einen Absetztank, und zwar zusätzlich oder anstatt der Verwendung der Zentrifuge 122. Falls es zusätzlich zu der Zentrifuge 122 verwendet wird, wird das Absetzen vorzugsweise stromaufwärts der Zentrifuge 122 verwendet. Absetzen kann auch anstatt der Zentrifugen 182 und 144 oder zusätzlich dazu verwendet werden.

Das Wiederaufschlämmen der Feststoffe von dem ersten Auszugsschritt (Zentrifuge 122) mittels einer Rückfüh rungspumpe 134a ist nicht wesentlich, aber wünschenswert für eine verbesserte Auszugseffizienz.

Der Kristallisator 174 kann betrieben werden entweder als ein fraktionierter Kristallisator, wenn das Filtrat von dem Klärfilter 162 wasserlösliche Salze zusätzlich zu Natriumazid enthält, oder als ein einfacher Verdamp fer, wenn das Filtrat von dem Filter 162 nur Natriumazid enthält. Wenn der Gaserzeugungsmaterialabfall, der verar beitet wird, nur Natriumazid enthält als wasserlöslichen Inhaltsstoff, dann kann der Kristallisator 174 als eine einfache Verdampfungseinrichtung verwendet werden. Beispielsweise kann ein einfacher Vakummverdampfer ver wendet werden.

Die Verwendung des Trockners 186 ist wichtig, um die An forderungen zum Vorsehen trockner Kristalle für die Her stellung des gaserzeugenden Materials zu erfüllen. Jedoch wurde vorgeschlagen, gaserzeugendes Material unter Ver wendung eines nassen Prozesses herzustellen; in diesem Fall würde der Trockner 186 nicht gebraucht werden. An statt der Schubzentrifuge 182, besteht chargenweises Fil tern/Waschen als eine Option.

Das Entfernen des Spurenrestazids im Ozonator 136 aus den Metalloxiden ist wesentlich, um ein sicheres Produkt zu liefern zum Wiederverwerten oder zur unschädlichen Depo nieentsorgung. Ozonisierung ist daher wichtig. Das Tren nen der azidfreien Metalloxide (Schlämme) aus dem Wasch wasser in der Zentrifuge 144 wird stark bevorzugt, um die Schlammentsorgung oder die Wiederverwertungsladung zu vermindern. Zentrifugieren wird bevorzugt, aber Absetz tanks sind weniger wirksame, langsamere Alternativen. An dere Festkörper/Flüssigkeits-Trennausrüstungeen können verwendet werden, wie beispielsweise Filterpressen, Gurt filter oder Vakuumfilter.

Aus der obigen Beschreibung eines bevorzugten Ausfüh rungsbeispiels der Erfindung wird der Fachmann Verbes serungen, Veränderungen und Modifikationen erkennen. Sol che Verbesserungen, Veränderungen und Modifikationen in nerhalb des Fachs sollen durch die beigefügten Ansprüche abgedeckt sein.

Zusammenfassend sieht die Erfindung folgendes vor. In ei nem Verfahren zum Wiedergewinnen eines Alkalimetallazids aus einem Gaserzeugungsmaterialabfall, der das Alkalime tallazid und ein Metalloxid enthält, welches mit dem Azid reagieren kann, wird das gaserzeugende Material mit einem Lösungsmittel für das Alkalimetallazid gemischt. Dies er zeugt eine Aufschlämmung, die folgendes aufweist: (i) eine Lösung, die das Lösungsmittel und das Alkalimetal lazid aufweist, und (ii) das Metalloxid. Die Aufschläm mung wird getrennt in einen Flüssigkeitsstrom, der in er ster Linie die Lösung aufweist, und in einen Schlamm strom, der in erster Linie das Metalloxid aufweist. Der Flüssigkeitsstrom wird in einem Membranfilter gefiltert, um ein Permeat frei von Metalloxid zu erzeugen, und wird dann konzentriert durch Verdampfen des Lösungsmittels, um Kristalle des Alkalimetallazids zu erzeugen. Die Tren nung kann durchgeführt werden durch einen Filter oder eine Zentrifuge, um einen Filter- oder Zentrifugenkuchen zu erzeugen. Der Schlamm, der aus der Aufschlämmung er halten wird, wird wiederaufgeschlämmt, um zusätzliches Azid wiederzugewinnen, und die sich ergebende Aufschläm mung wird wieder getrennt in einen Schlamm und einen Flüssigkeitsstrom durch einen Filter oder eine Zentri fuge. Das Filtrat oder Zentrat wird rückgeführt und kann verwendet werden für die Auflösung zusätzlichen Gaserzeugungsmaterialabfall.

Claims

1. Verfahren zur Wiedergewinnung eines Alkalimetallazids aus gaserzeugendem Material, wobei das gaserzeugende Material Gaserzeugungsmaterialabfall ist, der das Alkalime tallazid und ein Metalloxid enthält, welches mit dem Azid reagieren kann, wobei die Zusammensetzung des gaserzeugenden Materials variieren kann, wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist:

a) Vorsehen einer Menge des gaserzeugenden Materi als, das das Alkalimetallazid und das Metalloxid auf weist;
b) Vorsehen eines Lösungsmittels, in dem das Alkali metallazid löslich ist und das Metalloxid nicht lös lich ist;
c) Mischen des gaserzeugenden Materials mit dem Lö sungsmittel unter Bedingungen, die wirksam sind, das ganze Alkalimetallazid aufzulösen, und Erzeugen einer Aufschlämmung, die eine Lösung des Alkalimetallazids sowie das nicht-lösliche Metalloxid aufweist; und
d) Trennen der Aufschlämmung in einen Flüssigkeits strom, der die Lösung des Alkalimetallazids aufweist, und in einen Schlammstrom, der das Metalloxid auf weist;
e) Gewinnen des Alkalimetallazids aus der Lösung;

und

a) Behandeln des Schlammstroms nach der Trennung zum Erhalten eines Schlammstroms, dar im wesentlichen frei von Alkalimetallazid ist.

2. Verfahren nach Anspruch 1, das ferner den Schritt des Konzentrierens des Flüssigkeitsstroms aufweist, um Kristalle des Alkalimetallazids zu erhalten.

3. Verfahren nach Anspruch 2, wobei der Flüssigkeits strom vor dessen Konzentrierung in einem Membranfil ter gefiltert wird, um ein Permeat zu erzeugen, das frei von Metalloxid ist.

4. Verfahren nach Anspruch 3, wobei das Lösungsmittel Wasser ist.

5. Verfahren nach Anspruch 4, wobei das Azid Natriumazid ist.

6. Verfahren nach Anspruch 2, wobei die Konzentration durch Lösungsmittelverdampfung durchgeführt wird.

7. Verfahren nach Anspruch 6, wobei die Konzentration in einem Kristallisator durchgeführt wird.

8. Verfahren nach Anspruch 7, wobei das gaserzeugende Material ein lösungsmittellösliches Salz zusätzlich zu dem Alkalimetallazid enthält, und wobei der Kri stallisator ein fraktionierter Kristallisator ist.

9. Verfahren nach Anspruch 8, wobei das Salz aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus einem Nitrat, einem Chlorat, einem Perchlorat und Kombinationen davon be steht.

10. Verfahren nach Anspruch 7, wobei die Kristalle zen trifugiert werden, um einen Kristallstrom zu erzeu gen, der einen geringen Feuchtigkeitsgehalt aufweist.

11. Verfahren nach Anspruch 10, wobei die Zentrifuge eine Waschzentrifuge ist.

12. Verfahren nach Anspruch 10, wobei die Kristalle ge trocknet werden.

13. Verfahren nach Anspruch 12, wobei das Trocknen unter einer inerten Atmosphäre durchgeführt wird.

14. Verfahren nach Anspruch 12, wobei das Trocknen unter Vakuum ausgeführt wird.

15. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Schlammstrom in einem zusätzlichen Lösungsmittel gewaschen wird und zu dem Trennungsschritt rückgeführt wird, um zu sätzliches Azid wiederzugewinnen.

16. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Schlammstrom mit Wasser gemischt und mit Ozon zur Reaktion gebracht wird, um Restazide darin zu zerstören.

17. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Trennung der Aufschlämmung in einen Flüssigkeitsstrom und einen Schlammstrom in einer Zentrifuge durchgeführt wird.

18. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der pH-Wert der Auf schlämmung auf einen pH-Wert von 10 bis 12,5 einge stellt wird.

19. Verfahren nach Anspruch 2, wobei die Konzentration in einem Kristallisator durchgeführt wird, und wobei das Verfahren ferner die folgenden Schritte aufweist:

a) Einführen des Flüssigkeitsstroms in einen Mem branfilter, um ein klares Permeat zu erzeugen; und
b) Einführen des Permeats von dem Membranfilter in den Kristallisator.

20. Verfahren nach Anspruch 19, wobei das Permeat vor der Kristallisierung vorgewärmt wird.

21. Verfahren zur Wiedergewinnung eines Alkalimetallazids aus Gaserzeugungsmaterialabfall, der das Azid und ein Metalloxid enthält, das mit dem Azid reagieren kann, wobei der Gaserzeugungsmaterialabfall zumindest ein wasserlösliches Oxidationsmittel zusätzlich zu Alka limetallazid enthält, wobei das Verfahren die folgen den Schritte aufweist:

a) Vorsehen einer Menge von Gaserzeugungsmaterial abfall;
b) Mischen des Gaserzeugungsmaterialabfalls mit Was ser unter Bedingungen, die wirksam sind, das ganze Azid und das wasserlösliche Oxidationsmittel aufzulö sen, zum Erzeugen einer Aufschlämmung, die eine Lö sung des Alkalimetallazids und des Oxidationsmittels sowie feste Körper aus dem Metalloxid enthält;
c) Trennen der Aufschlämmung in einen Flüssigkeits strom, der das Alkalimetallazid und das wasserlösli che Oxidationsmittel enthält, und in einen Schlamm strom, der das Metalloxid enthält;
d) Konzentrieren des Flüssigkeitsstroms in einem er sten Konzentrationsschritt, der reine Kristalle des Alkalimetallazids erzeugt, und Wiedergewinnen der Kristalle des Alkalimetallazids, wobei der Konzentra tionsschritt eine Mutterlauge erzeugt;
e) Behandeln des Schlammstroms aus Schritt (c) nach der Trennung zum Erhalten eines Schlammstroms, der im wesentlichen frei von Alkalimetallazid ist;
f) weiteres Konzentrieren der Mutterlauge, um eine Mischung von Kristallen des Azids und des wasserlös lichen Oxidationsmittels aus der Mutterlauge zu ent fernen und zum Erzeugen einer konzentrierten Mutter lauge;
g) Aussetzen der konzentrierten Mutterlauge fraktio nierter Kristallisierung durch Kühlen oder durch Ver dampfen, um das wasserlösliche Oxidationsmittel aus der Mutterlauge zu kristallisieren.

22. Verfahren nach Anspruch 21, wobei das wasserlösliche Oxidtionsmittel Natriumnitrat und Kaliumperchlorat aufweist.

23. Verfahren nach Anspruch 21, wobei die Mischung der Kristalle des Schrittes (f) rückgeführt wird und mit dem Flüssigkeitsstrom des Schrittes (d) kombiniert wird.

24. Verfahren nach Anspruch 22, wobei die Mischung der Kristalle von Schritt (f) in Wasser aufgelöst wird, bevor sie zurückgeführt wird.

25. Verfahren nach Anspruch 21, wobei die Mutterlauge des Schrittes (g) rückgeführt wird und mit dem Flüssig keitsstrom des Schrittes (d) kombiniert wird.

26. Verfahren nach Anspruch 21, wobei die reinen Azid kristalle, die im Schritt (d) wiedergewonnen wurden, getrocknet werden.

27. Verfahren nach Anspruch 21, wobei das wasserlösliche Oxidationsmittel des Schritts (g) wiederaufgelöst wird und ozonisiert wird, um jedwedes Azid in dem wasserlöslichen Oxidationsmittel zu zerstören, und wobei das wasserlösliche Oxidationsmittel wieder kri stallisiert wird und wiederverwertet wird oder ent sorgt wird.

28. Verfahren nach Anspruch 21, wobei die Konzentra tionsschritte von (d) und (f) durch Verdampfen durch geführt werden.

29. Verfahren zur Wiedergewinnung eines Alkalimetallazids aus Gaserzeugungsmaterialabfall, der ein Metalloxid, das Azid und eine Mischung aus wasserlöslichen Oxi dationsmitteln enthält, die im wesentlichen aus Na triumnitrat und Kaliumperchlorat bestehen, wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist:

a) Vorsehen einer Menge des Gaserzeugungsmaterial abfalls;
b) Mischen des Gaserzeugungsmaterialabfalls mit Was ser unter Bedingungen, die wirksam sind, das ganze Azid und die wasserlöslichen Oxidationsmittel aufzu lösen, zum Erzeugen einer Aufschlämmung, die eine Lö sung des Alkalimetallazids und des Oxidationsmittels sowie feste Körper aus dem Metalloxid aufweist;
c) Trennen der Aufschlämmung in einen Flüssigkeits strom, der das Alkalimetallazid und die wasserlösli chen Oxidationsmittel enthält, und in einen Schlamm strom, der das Metalloxid enthält;
d) Konzentrieren des Flüssigkeitsstroms in einem er sten Konzentrationsschritt, der reine Kristalle des Alkalimetallazids erzeugt und Wiedergewinnen der Kri stalle des Alkalimetallazids, wobei der Konzentrati onsschritt eine Mutterlauge erzeugt;
e) Behandeln des Schlammstroms des Schritts (c) nach der Trennung zum Erhalten eines Schlammstroms, der im wesentlichen frei von Alkalimetallazid ist;
f) Kühlen der Mutterlauge, um Kalium perchlorat aus der Mutterlauge fraktioniert zu kristallisieren;
g) weiteres Konzentrieren der Mutterlauge, um eine Mischung von Kristallen des Azids und des Kalium perchlorats und eine Mutterlauge zu erzeugen, in der Natriumnitrat konzentriert ist; und
h) Kühlen und/oder Konzentrieren der konzentrierten Mutterlauge, um fraktioniert das Natriumnitrat und das Kaliumperchlorat daraus zu kristallisieren.

30. Verfahren nach Anspruch 29, das die Schritte des Wiederauflösens der Natriumnitrat- und Kaliumper chloratkristalle umfaßt, was eine Speisung erzeugt, und fraktioniertes Kristallisieren der Speisung, um Natriumnitratkristalle und Kaliumperchloratkristalle zu erhalten.

31. Verfahren nach Anspruch 29, wobei die Mischung der Kristalle des Schrittes (g) zurückgeführt wird und mit dem Flüssigkeitsstrom des Schrittes (d) kombi niert wird.

32. Verfahren nach Anspruch 31, wobei die Mischung der Kristalle des Schrittes (g) in Wasser aufgelöst wird, bevor sie zurückgeführt wird.

33. Verfahren nach Anspruch 29, wobei die reinen Azid kristalle, die in dem Schritt (d) wiedergewonnen wer den, getrocknet werden.

34. Verfahren nach Anspruch 29, wobei die Natriumnitrat- und Kaliumperchloratkristalle des Schrittes (h) wie deraufgelöst werden und ozonisiert werden zum Zer stören jedweden Azids und wobei das Nitrat und das Perchlorat wieder kristallisiert wird und wiederver wertet oder entsorgt wird.

35. Verfahren nach Anspruch 29, wobei die Konzentration der Schritte (d) und (g) durch Verdampfung durch geführt werden.