DE42468C - Verfahren und Ofen zur Darstellung von Bariumhydroxyd aus Bariumcarbonat - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

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Um kohlensauren Baryt, mag er nun als Mineral (Witherit) oder in der Form von Saturationsschlamm-Massen oder präcipitirten kohlensauren Baryt zur Verfügung stehen, in Barythydrat (Bariumhydroxyd) umzuwandeln, verfahre ich in nachstehender Weise:

Der kohlensaure Baryt wird zuvörderst in hinreichend zerkleinertem Zustande (am besten gemahlen) mit etwa 1 bis 15 pCt. kohlenstoffhaltigen Massen vermischt. Als solche kommen u. a. in Betracht: Sägespäne, geraspeltes Holz, gemahlene Holzkohle, gemahlene Braun- und Steinkohle, Koks, Theer oder sonstige leichte und schwere kohlenwasserstoffhaltige Substanzen, entweder jede für sich oder in beliebigen Mengenverhältnissen mit einander gemischt.

Ein solches Gemenge von kohlensaurem Baryt mit kohlenstoffhaltigen Massen wird nun hohen Temperaturen ausgesetzt. Die Folge ist eine Zersetzung des kohlensauren Baryts in Bariumoxyd und Kohlenoxyd, wobei ersteres in flüssigen Zustand übergeht. Alsdann wird in geeigneter Weise nicht überhitzter Wasserdampf von geringer Spannung zugeführt, zum Zwecke der Verhinderung jeglicher schädlichen Einwirkung der Kohlensäure, Abkühlung der Massen und Einleitung der Umwandlung des Bariumoxyds in das betreffende Hydrat. Das so behandelte Bariumoxyd ist dadurch geeignet gemacht, sofort in Wasser abgelöscht zu werden.

Die Art der erwähnten Umwandlung und die Bedingungen, unter denen sie vorgenommen wird, sind ein hervorragendes Kennzeichen meines Verfahrens.

Anstatt in den Schmelzraum »überhitzten« Wasserdampf einzuführen, wie solches in ähnlichen bereits patentirten Verfahrensweisen bekannt gegeben, ja für dieselben geradezu Bedingnifs ist, ziehe ich das unter Anwesenheit von Kohlenstoff aus dem kohlensauren Baryt gewonnene dünnflüssige Bariumoxyd sogleich nach dem Schmelzen in einen besonderen Raum des Ofens, den Abziehherd, ab, welcher, verglichen mit der sehr hohen Temperatur in dem Schmelzraum, verhältnifsmäisig kühl gehalten wird, und setze das Schmelzgut hier einem Strome nicht überhitzten, also gleichsam kalten Wasserdampfes von geringer Spann ung aus. Damit ist der praktisch sehr bedeutsame Vortheil gesichert, das Schmelzgut der Einwirkung der Kohlensäure vollständig zu entziehen, die vorher dünnflüssigen, dabei bis zur Zähflüssigkeit erstarrenden Massen unmittelbar in Wasser einbringen und darin vollkommen ablöschen zu können.

So verfahrend, stehen keine explosionsartigen Erscheinungen, wie sie in gefahrdrohender Weise bei der sofortigen Ueberführung von selbst unter Anwesenheit von überhitztem Wasserdampfe geschmolzenen Barytmassen in Wasser auftreten müssen, zu befürchten, und sind zugleich jene erheblichen Verluste vermieden, die mit einer etwaigen Aufhebung des Baryts, z. B. in eisernen Kästen, aus dem Grunde verknüpft sind, weil sich unter so bewandten Umständen ein Theil des Baryts sofort wieder in kohlensauren Baryt zurückverwandeln würde. Die Ausführung dieses Verfahrens ermöglicht ein Ofen, welcher gestattet, dafs durch die den Schmelzraum füllenden Flammen direct ein

Vorwärmeraum vorgeheizt, hingegen durch dieselben nur mittelbar (durch Wärmestrahlung) ein Nebenraum angewärmt wird, in welchen die flüssige Schmelzmasse eintritt und hier der Einwirkung von auf ihre Oberfläche gerichteten Dampfstrahlen oder Gasstrahlen unterliegt. Ein solcher Ofen findet Darstellung auf beiliegender Zeichnung, und zwar in Fig. ι im Längsschnitt nach A-ß, Fig. 2 im Querschnitt nach C-D, Fig. 3 im Grundrifs (Schnitt E-F).

Derselbe besteht hiernach vortheilhaft aus drei Haupttheilen: einem Vorwärmeschacht N, einem Schmelzraum O und einem Abziehherde P.

Dieser Flammofen kann auf irgend welche Weise geheizt werden, nur ist die Bedingung zu erfüllen, dafs eine möglichst hohe Temperatur erzielt werden kann. Unerheblich ist dabei, ob ich den Ofen mit directer Feuerung versehe oder ob ich denselben mit Schwelgas oder mit Wassergas oder mit Wasserstoffflammen erhitze. Die Praxis gebietet, von den verschiedenen, ihr zur Verfügung stehenden Erhitzungsmethoden gewisse, als dem jetzigen Standpunkte der Pyrotechnik nicht entsprechende erst in zweite Linie zu stellen, und habe ich deshalb auf beiliegender Zeichnung meinem Ofen die Heizung vermittelst Schwelgases unter Benutzung des Regenerativsystems zu Grunde gelegt.

Das Regenerativsystem als solches kann ich als bekannt voraussetzen.

Es stellen demnach in Fig. 1 G₁ G₂ und L₁ L₂ die Kanäle dar, welche mit den entsprechenden Regeneratoren, die ersten beiden mit den Gasregeneratoren, die beiden anderen mit den Luftregeneratoren, in Verbindung stehen. Dem Regenerativsystem zufolge arbeiten von diesen vier Kanälen bezw. Kammern je zwei zusammen, so dafs durch das eine Paar, z. B. G₁ L₁, der Eintritt von Gas und Luft stattfindet, während durch das andere Paar G₂ L₂ die Vefbrennungsproducte abziehen. Dieser Ein- und Austritt findet, wie bekannt, wechselweise statt.

Je nach Benutzung eines der übrigen vorgenannten Brennmaterialien würden die besonderen Mittel und Wege der Zuführung oder Abführung selbstverständlich abweichende sein.

Während der eigentliche Ofenraum O in der vorstehend dargelegten Weise auf die nöthige sehr hohe Temperatur durch directe Verbrennung der demselben zugeführten Heizgase in ihm erhitzt wird, hat der Vorwärmeschacht N seinerseits keine eigene Heizung, sondern wird erhitzt durch ihm von dem Schmelzraum O aus in der Weise zugeführte Wärme, dafs ein Theil der diesen Raum füllenden Flammen durch den Vorwärmschacht hindurch abgesaugt wird. · Dies kann geschehen mit Hülfe der am oberen Ende befindlichen seitlichen Oeffnungen p_i p₂ , des mit diesen Oeffnungen in Verbindung stehenden Kanals C und kleiner Schornsteine S₁ S₂.

Statt dieser besonderen Schornsteine können auch Verbindungen mit dem Hauptschornstein, der dem Regenerativsystem zufolge vorhanden sein mufs, hergestellt werden. Durch Stellung der in den Schornsteinen bezw. Schornsteinkanälen befindlichen Schieber S₁ und s.₂ wird die Menge der durch den Vorwärmschacht abzuführenden Wärme geregelt, so dafs man es also in der Hand hat, die in den Vorwärmschacht N eingeführten, im Ofen zu behandelnden Massen beliebig hoch zu erhitzen und so für den durchzuführenden Procefs vorzubereiten.

Der Kanal C, durch welchen die den Vorwärmschacht passirt habenden Flammen den Schornsteinen S₁ S₂ zugeführt werden, ist nur dünn überwölbt, wodurch ermöglicht wird, durch Abgabe der Wärme jener an den Boden des Vorwärmschachtes den gröfsten Theil der den Verbrennungsproducten noch innewohnenden Wärme nutzbar zu machen bezw. die Leistungsfähigkeit desselben zu erhöhen.

Der Abziehherd P dagegen wird nicht direct durch Flammen geheizt, sondern mehr nur durch leitende und strahlende Wärme vermittelst der Oeffnungen Qo, O₂ O₃ angewärmt; derselbe mufs daher in seinem Innern eine verhältnifsmäfsig viel geringere Temperatur als wie der Ofen selbst besitzen; diese Temperatur kann geregelt werden durch Schieber q (vor Q.) und Chamotteplatten J₁ t₂ i₃.

Wie aus der Zeichnung ersichtlich ist, Fig. 1 und 2, wird der Boden des Abziehherdes und vor allem der des Flammofens durch Luftkanäle /, welche darunter angeordnet sind und mit den Schornsteinen S₁ und S₂ in Verbindung stehen, stark abgekühlt, so dafs ein Durchlaufen der geschmolzenen Massen, im Falle diese sehr dünnflüssig sind, unmöglich gemacht ist.

Auf diese Weise allein ist es erreichbar, dafs in geschmolzenem Zustande wasserdUnne Massen, wie z. B. das Bariumoxyd, nicht den Boden und die Seiten des Flammofens, sowie des Abziehherdes durchdringen und in kurzer Zeit. vollständig zerstören können. Die Instandhaltung der genannten Ofentheile würde ohne genügende Kühlung, von denen die einfachste die Luftkühlung ist, eine unmögliche sein. Aufser der Kühlung durch die Luft läfst sich, ohne Aenderung der Construction meines Ofens, jede andere Kühlungsweise, Wasserkühlung, Kühlung durch Dampfstrahlen u. dergl. benutzen.

Die Zeichnung (Fig. 1 und 3) veranschaulicht ferner, dafs das Innere des Ofenraumes O durch Thüren ,R₁ R₀ jederzeit zugänglich ist. Der

ganze Ofen wird in allen seinen inneren Theilen aus entsprechend feuerbeständigen Materialien hergestellt, zur Vermeidung von Wärmeverlusten, mit rothem Ziegelmauervverk oder dergleichen sorgfältigst umkleidet und aufserdem in jeder Beziehung gut verankert.

Der Betrieb des Ofens gestaltet sich nun folgendermafsen: Von der Beschickungsbühne M aus werden die zu bearbeitenden, möglichst zerkleinerten Rohstoffe (wie z. B. der mit kohlenstoffhaltigen Massen vermengte kohlensaure Baryt) in den Vorwärmschacht N eingebracht.

Hier werden sie unter dem Einflüsse der aus dem Schmelzraum heraufschlagenden Flammen vorgewärmt, für den zu erreichenden Zweck geeignet gemacht und rutschen nach und nach dem unteren Ende des Vorwärmschachtes zu. Entsprechend dem Nachwerfen der rohen Massen wird dieses Niederrutschen langsamer oder schneller vor sich gehen, so dafs man es hierdurch oder unter Umständen durch Benutzung von eisernen Stangen oder sonst passenden Werkzeugen vollkommen in der Hand hat, die zu schmelzenden Massen in dem richtigen Stadium in den Ofenraum einzuführen und damit zugleich der Einwirkung der hohen Temperatur etc. auszusetzen.

Unter Umständen werden die Rohproducte (wie z. B. der kohlensaure Baryt in irgend, welcher Form und mit den nöthigen Zuschlägen vermengt) in pulverisirtem, getrocknetem Zustande dem Ofen zugeführt, in welchemFalle nicht nothwendig ist, dem Vorwärmschachte eine so grofse Ausdehnung zu geben, als wie es dann erforderlich erscheinen würde, wenn die betreffenden Materialien in feuchtem oder sogar nassem Zustande eingeführt werden.

Die Länge des Vorwärmschachtes ist daher ganz von der Beschaffenheit der einzuführenden Rohmassen abhängig. Es ist in dieser Hinsicht sogar nicht ausgeschlossen, dafs unter übrigens gleichen Umständen der Vorwärmschacht einen Inhalt gleich Null erhält, dafs also statt eines besonderen Vorwärmschachtes eine einfache Aufgebevorrichtung oder Oeffnungen, wie die oben erwähnten Thüren R₁ R₂, dem Zwecke vollauf entsprechen würde.

Sind die in N vorgewärmten Materialien in einer der vorstehend erläuterten Weisen in den Ofenraum O gebracht worden, so gelangen sie unter dem Einflüsse der daselbst herrschenden hohen Temperatur bald zur Schmelzung. Die geschmolzenen Theilchen sammeln sich in dem kleinem Sumpf in der Mitte von O an und fljefsen, sowie sie den entsprechenden Grad von Dünnflüssigkeit erhalten haben, durch die Oeffnung h in den Abziehherd P ab.

Ist so nach P eine entsprechende Menge flüssigen Gutes (also in unserem Beispiel Baryt) abgeflossen, so wird durch die Rohrleitungen r^r₂ kalter, d. h. nicht überhitzter Dampf von niederer Spannung oder auch zur Erreichung desselben Zweckes geeignete Gasarten (z. B. Wasserstoff oder Wassergas) zugeführt.

Je nach Art der Betriebsführung und der gerade aufzubietenden Temperaturen werden während der Zeit der Zuleitung von Wasserdampf oder dergleichen die vorher offenstehenden Oeffnungen Q. O₁ o.₂ O₃ durch Schieber q und . Chamotteplatten ij £₂ t₃ geschlossen oder bleiben geöffnet. (Nachdem jedoch die Massen aus P entfernt sind, müssen sowohl der Schieber q als auch die Platten Z₁ Z₂ Z₃' wieder geöffnet werden, weil sonst der Raum P leicht zu kalt werden könnte.)

Durch die vorerwähnte Zuführung des nicht überhitzten Wasserdampfes wird nun einerseits die zähflüssig werdende geschmolzene Masse (Baryt) davor geschützt, wieder von neuem eine Verbindung mit der Kohlensäure einzugehen, und wird andererseits durch Aufnahme von entsprechenden Mengen Wasserdampfes die Hydratbildung eingeleitet und so die durch die ThUr T in zähflüssigem Zustande herausgezogenen Massen geeignet gemacht, sofort, und zwar ohne Gefahr für die Arbeiter, in Wasser eingeführt und darin vollkommen abgelöscht zu werden.

Wie leicht verständlich, gestaltet sich mein eingangs geschildertes Verfahren vermittelst des erläuterten Ofens zu einem ununterbrochen auszuübenden, da continuirlich ein Nachlegen und Hinunterrutschen in N, ein Abschmelzen in O, ein Ablaufen nach P und Entnahme dort stattfinden kann.

Wird in der Zuckerindustrie abfallender, aus etwa 50 pCt. Wasser, etwa 49 pCt. kohlensaurem Baryt und etwa 1 pCt. schwefelsaurem Baryt bestehender Saturationsschlamm dem vorstehenden Verfahren unterworfen, so würden immer unterschwefligsaure bezw. schwefelsaure Bariumverbindungen entstehen, welche noch in erhöhtem Mafse auftreten können infolge Einwirkung desjenigen Schwefels, w&lcher in den verwendeten Brennmaterialien enthalten sein kann. Um diese Schwefelverbindungen zu vermeiden, mischt man den Saturationsschlamm, wie schon früher angedeutet, mit kohlenstoffhaltigen Massen und fügt diesem Gemenge ι bis 10 pCt. Metalloxyde zu in Form von zerkleinerten, am besten gemahlenen bezw. gepulverten Roth-, Braun- oder Raseneisensteinen, Oxyden bezw. Hyperoxyden von Mangan, Kupfer, Zink und schmilzt dieses entstandene Gemisch mit reducirender Flamme ein. Hierdurch werden die Schwefel- bezw. schweflig- oder schwefelsauren Verbindungen reducirt und geben ihren Schwefel an die Metalloxyde ab, so dafs ein sulfitfreies Bariumhydroxyd entsteht.

Die mit reducirender Flamme eingeschmolzenen Massen werden nach dem oben angegebenen Verfahren weiter behandelt.

Wenn endlich statt einer reducirenden Flamme wasserhaltige Gasarten, z. B. Wassergas, als Heizmaterial benutzt werden, so arbeitet man in derselben Weise wie vorher, nur wird der Effect ein anderer sein, indem der Schwefel zur Hauptsache alsdann keine Verbindung mit den Metalloxyden, sondern eine Verbindung mit dem Wasserstoff eingeht und als Schwefelwasserstoff den Schmelzherd verläfst; das Product besteht aus sulfitfreiem Barythydrat und Metallen statt der vorhin resultirenden Schwefelmetalle bezw. Schwefelverbindungen mit den Metallen.

Dieses Schmelzgut wird wie bereits weiter oben beschrieben behandelt.

Claims (5)

1. Patent-Ansprüche:

   i. Bei der Darstellung von Bariumhydroxyd aus Bariumcarbonat das Verfahren, das durch Erhitzen des mit ι bis 15 pCt. kohlenstoffhaltigen Körpern vermischten Bariumcarbonate erhaltene flüssige Bariumoxyd sogleich aus dem Schmelzraum in einen kühleren Raum abzuziehen und einem Strome kalten Wasserdampfes auszusetzen, um es vor jeglicher Kohlensäureeinwirkung zu schützen, seine Umsetzung in Barythydrat vorzubereiten und es so befähigt zu machen, sich sofort in Wasser einführen und darin vollständig ablöschen zu lassen.
2. 2. Ein zur Ausführung dieses Verfahrens geeigneter, sehr hoch erhitzbarer Ofen, neben dessen Schmelzraum (O) ein von diesem nur mittelbar (durch strahlende Wärme) zu heizender Abziehherd (P) sich befindet, in welchen (durch Rohre T₁ r₂) Ströme kalten (h. i. nicht überhitzten) Wasserdampfes oder ähnlich wirkender Gasarten bezw. Dämpfe von niederer Spannung eingeleitet werden.
3. 3. In Verbindung mit dem unter 2. geschützten Ofen ein vom Schmelzraum (O) aus mit schräger Sohle ansteigender Schacht (N), welcher direct von jenem aus vermittelst Abzugsöffnungen (p_] Jp₂) und regulirbarer Schornsteine (S₁ S₂) geheizt wird.
4. 4. Um im Falle der Verwendung von schwefelhaltigem kohlensaurem Baryt (Saturationsschlamm) bei dem unter Patent-Anspruch 1. geschützten Verfahren das Auftreten von störenden Schwefelverbindungen (Bariumsulfiten) zu vermeiden, das Zusetzen von Metalloxyden unter Behandlung mit reducirenden Flammen, wodurch die Sauerstoffverbindungen der Metalle in Schwefelverbindungen derselben übergeführt werden.
5. 5. Bei dem unter Patent-Anspruch 4. erwähnten Darstellungsverfahren die Anwendung von wasserstoffhaltigen Gasarten (z. B. Wassergas) an Stelle von reducirenden Flammen, infolge dessen die Schwefelverbindungen zerlegt und der Schwefel in Form von-Schwefelwasserstoff ausgeschieden wird.

   Hierzu ι Blatt Zeichnungen.