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Verfahren zur Gewinnung der organischen Bestandteile von Kaustobiolithen.
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Gewinnung der gesamten organischen
Substanzen, welche in Kaustobiolithen entbalten sind. Insofern, als bei der Bildanä
dieser Gesteine neben pflanzlichenStoffen stets. auch tierische Stoffe, oder umgekehrt,
zur Ablagerung gelangen und außerdem alle Zersetzungsstufen ineinandergreifen, so
daß kein einheitliches Produkt in der Natur vorhanden sein kann, lassen sich die
organischen Substanzen durch Extrahieren oder Verseifen oder Schwelen bei weitem
nicht vollständig gewinnen, es würde vielmehr stets ein gewisser wirtschaftlich
wesentlicher Prozentsatz der organischen Substanzen im Gestein zurückbleiben. Tritt
nun gar die organische Substanz in den Vordergrund wie bei der Mehrzahl der bituminösen
Gesteine, so ist die Ausbeute an organischen Substanzen noch viel geringer, d. h.
derVerlust an solchen noch erheblich größer.
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Es war daher von jeher das Bestreben der Chemiker, die anorganischen
Substanzen zu beseitigen, wobei im wesentlichen zwei Richtungen eingeschlagen wurden.
Das eine Verfah.ren ist, abgesehen von der Entfernung von den in Mineralsäuren löslichen
Bestandteilen (wie Kalke), vornehmlich ein mechanisches Verfahren, das darauf abzielt,
durch Zusatz von Öl eine wäßrige Emulsion herzustellen, wobei dann die organische
Substanz als spezifisch leichteres Material in den obersten Schichten angereichert
wird. Nun enthält fast jeder bituminöse Schiefer ziemlich viel Ton, ein Kolloid,
das sich gleichfalls in den obersten Schichten ansammelt und so kaum von der organischen
Substanz sich trennen läßt. Der Ton ist so innig mit dem Bitumen vermengt, daß viele
Forscher zu der Ansicht neigen, daß beide eine chemische Verbindung eingegangen
hätten. Zuzugeben ist, daß eine wesentliche Anreicherung der organischen Substanz
durch dieses Verfahren erzielt wird. Die anderen Wege, die eingeschlagen wurden,
sind chemischer Natur und beruhen auf der Tatsache, daß Fluorwas,serstoffsäure die
Silikate zerlegt und deren Kieselsäure verflüchtigt. Die restlichen anorganischen
Verbindungen können dann durch Mineralsäuren entfernt werden. Eine technische Bedeutung
haben diese Verfahren aber nicht erlangt, da der Verbrauch an Flußsäure viel zu
groß ist, abgesehen von der kostspieligen Apparatur, die hierzu nötig wäre.
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Die Nachteile, welche bei den vorerwähnten Verfahren- auftreten, werden
bei dem Verfahren vorliegender Erfindung behoben, insofern, als dieses tatsächlich
eine volle Ausbeute ergibt und den Verbrauch an Chemikalien in erträglichen Grenzen
hält. Bei der Trennung der organischen Substanzen von dem Gestein werden sie teils
in fester Form (Kohle), teils in halbfester bis flüssiger Form (Fett, Harzsäuren
und Eiweißstoffe) gewonnen. Eine besondere, nämlich praktische Bedeutung hat das
Verfahren für solche Kaustobiolithe, bei denen brennbare Bestandteile gegenüber
den anorganischen in den Hintergrund treten, wie etwa die bituminösen Kalke, ölschiefer
usw.
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Das Verfahren besteht im wesentlichen in dem aufeinanderfolgenden
Behandeln der Gesteine mit Lösungsmitteln, wie Lauge und Mineralsäuren, bei gleichzeitiger
Zerlegung des anorganischen Teiles des Gesteins in
seine Komponenten.
Das Gestein wird hierbei entweder im Druckkessel bei bestimmter Temperatur und gewissem
Druck mit Ätznatron- oder Sodalösung behandelt, oder es wird in schmelzendes Ätznatron
eingetragen und nachträglich mit Wasser versetzt. Im wäßrigen Teil des Aufschlusses
befinden sich dann die -etwaigen Fett- und Eiweißstoffe sowie ein Teil der Harzsäuren
in verseiftem Zustand, die dann auf bekannte Weise durch Fällen mit Mineralsäuren
und. Extrahieren gewönnen werden könnten. Da aber der Anteil dieser Stoffe z. B.
im Ölschiefer ganz gering ist, wird sich diese Arbeit nicht lohnen und kann in Wegfall
kommen.
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Außer der Auflösung der Paraffine, Eiweißstoffe und Harze tritt nun
eine Lockerung des Gesteins ein, ohne daß die Hauptmenge der organischen Substanz,
welche eine Kohle darstellt, wesentlich angegriffen wird. Dann durch Behandeln des
von der Lauge abfiltrierten Schlamms mit Mineralsäuren werden die anorganischen
Stoffe vollends gelöst, und die Hauptmenge der organischen Substanz bleibt in fein
verteiltem Zustand als Kohle zurück, die auf irgendeine Weisse weifierbehandelt
werden kann, wie durch Extrahieren, Schwelen oder Brikettieren, sofern nicht vorgezogen
wird, sie zurHerstellung vonSprengstoffen zu verwenden, da der Aschegehalt beliebig
erniedrigt werden kann.
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Kalkhaltige: Gesteine werden aus wirtschaftlichen Gründen am besten
vorher einer Behandlung mit roher Salzsäure unterworfen, um den Aufwand an Lauge
zu reduzieren; da sich praktisch wenig Wasserglas und kein Aluminat bildet, kann
die Lauge wiederholt benutzt werden. Da das Gestein im aufgeschlossenen Zustand
vorliegt, lassen sich dessen einzelne Komponenten der Reihe nach zur Abscheidung
bringen, teils durch Elektroosmose, teils durch einfache Fällungen. Feste Rückstände
außer der Kohle hinterbleiben bei diesem Verfahren nicht. Ausführungsbeispiel. In
einem mit luftdichter Haube und Rührwerk versehenen Bottich werden ioo kg Ölschiefer
mit i 2o kg 2oprozentiger roher Salzsäure heiß versetzt. Die entweichende wird entweder
in Stahlflaschen komprimiert oder zur Fällung des Aluminiums, in einem nachfolgenden
Proze9 verwendet. Der abfiltrierte Rückstand wird im Autoklaven auf etwa 300° C
bei 4o bis 6o Atm. Druck mit iooo 1 4prozentiger Natronlauge drei Stunden lang erhitzt.
Die abfiltrierte Lauge wird mit den Waschwässern eingeengt und weiter verwendet,
bis sie mit Schwefel und Kieselsäure so weit gesättigt ist, daß sie zum Aufschluß
nicht mehr brauchbar ist. Hierauf wird diese Endlauge in einem mit Haube versehenen
Bottich mit Salz- oder Schwefelsäure zersetzt und etwas erhitzt, bis der Schwefelwasserstoff
vertrieben ist. Dieser Schwefelwasserstoff wird in Natronlauge oder Natriumsulfitlösung
aufgefangen. Die angesäuerte Lösung wird in einem Dreizellenapparat der Elektroosmose
unterworfen und liefert Kieselsäure, Natronlauge und Schwefelsäure bzw. Chlor.
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Der von der Lauge abfiltrierte braunschwarze Rückstand wird ebenfalls
in einem mit Haube und Rührwerk versehenen Bottich mit so viel Salz oder Schwefelsäure
versetzt, als zur Lösung des Eisens und Aluminiumoxyds nötig ist, wobei alles bis
auf die Kohle in Lösung geht (also auch die Kieselsäure wird kolloidal gelöst).
Die Kohle wird abfiltriert und in der Trockentrommel getrocknet. Die ganze Lösung
wird mit Ätznatron alkalisch gemacht, wobei Fe(OH)3 Fe(OH)2 ausfällt, hingegen A1203
und Si02 gelöst bleiben. Die Fe-Oxyde werden abfiltriert, ausgewaschen und in der
Trockentrommel getrocknet. Es entweicht wieder H,S, der wie vorher in Natronlauge
oder Sulfitlösung aufgefangen wird.
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In das Filtrat von den Eisenoxyden wird zwecks Fällung von Al(OH)3,
C02 oder die COZ haltigen Gase einer Feuerung eingeleitet. Das Al (OH), wird
filtriert und ausgewaschen und schließlich getrocknet. In der Lösung befindet sich
nur noch kolloidale SiO2, welche absolut Fe-frei ist und schließlich noch nach Ansäuren
mit Salz- oder besser Schwefelsäure im Elektroosmoseapparat von vorhandenen Elektrolyten
befreit wird. Das Si0,- Sol wird dann eingedampft und getrocknet.
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Aus iooo kg eines württembergischen Ölschiefers können auf diese Weise
folgende Produkte gewonnen werden: i. 8o kg cbm C02.
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2. 3oo kg Kieselsäure, wasserfrei und absolut rein.
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3. 3o kg Schwefelwasserstoff. q.. 8 kg Eisenoxyd.
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5. 7o kg Tonerde (eisen- und natriumfrei).
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6. Zoo kg Kohle mit einem Aschegehalt von etwa 5 %.