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Herstellung hochkonzentrierter Ätzalkalilaugen aus Silikaten, wie
Leucit Zum Aufschluß von alkalihaltigen Silikaten ist es bereits bekannt, die Silikate
nach Vermahlen mit Ätzkalk zu vermischen und sodann mit Wasser, gegebenenfalls unter
Überdruck, zu kochen oder in feuchtem Zustand mit gespanntem Wasserdampf zu behandeln.
Bei einer derartigen Behandlung haben sich bei vielen Silikaten, insbesondere Leucit,
insofern Nachteile ergeben, als die Mischung, die zur Freimachung des Alkalis in
sehr feinpulvriger Form vorliegen muß, bei der Behandlung mit Wasser oder Dampf
erhärtet, so daß die Apparatur, z. B. der Autoklav, verstopft und dessen Entleerung
unmöglich gemacht wird. Dieser Nachteil ließe sich vielleicht durch Zugabe erheblicher
Wassermengen vermeiden, wodurch dann aber wiederum eine so große Verdünnung der
Lösungen eintreten würde, daß das Aufschlußverfahren unrentabel würde.
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Gemäß der Erfindung gelingt es nun, diese Nachteile zu überwinden
und hochkonzentrierte Ätzalkalilösungen . durch Behandlung von Leucit und ähnlichen
Silikaten mit Wasserdampf und erhöhtem Druck dadurch zu gewinnen, daß man das fein
gemahlene Silikat bzw. den Leucit, gegebenenfalls nach Vermischung mit zum Aufschluß
notwendigen Stoffen, körnt, darauf in den oberen, durch Siebboden abgetrennten Teil
eines Autoklavs einfüllt, in den unteren Teil des Autoklavs eine zur Lösung der
lösbaren Bestandteile des Silikats ausreichende Wassermenge einlädt und durch Erwärmen
Wasserdampf erzeugt, der sich mit den löslichen Teilen des Silikats unter Bildung
einer wäßrigen Lösung umsetzt. und in dieser Form in den unteren Teil des Autoklavs
herabtropft, worauf durch ständiges Erhitzen der am Boden angesammelten Lösung die
Erzeugung von Wasserdampf und die Auslaugung des Silikats bis zu dessen Erschöpfung
fortgesetzt wird.
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Zweckmäßigerweise kann zur Beschleunigung der Reaktion auf das feste
Material von Zeit zu Zeit eine geringe Menge reines Wasser gespritzt werden, dessen
Temperatur dem Druck, bei dem gearbeitet wird, entspricht. Ferner kann während der
Behandlung der Druck eine kurze Zeit plötzlich vermindert werden, um das Zerbröckeln
der behandelten kleinen Materialklumpen herbeizuführen und auf diese Weise die Berührungsflächen
mit den warmen Dämpfen zwecks Beschleunigung der Reaktion zu steigern.
Wenn
beispielsweise Leucit zur Gewinnung von Zaliumhydroxyd behandelt werden soll, so
wird in folgender Weise verfahren;.
| Der fein -gemahlene Leucit wird |
| Calciumhydroxyd vermengt, wobei " `d |
| Menge Calciumhydroxyd etwa 3o bis |
| berechnet auf das Gewicht des. Leucits, gü ;gis |
trägt. Je höher der Zusatz an Calciumhydroxyd ist, desto schneller verläuft die
Reaktion. Das Gemisch wird mit, io bis zu
3001, Wasser vermengt und dann
gekörnt oder in kleine Klumpen verwandelt; diese werden in einen Behälter geschüttet,
der einen Siebboden besitzt und oben offen ist. Dieser Behälter wird auf den oberen
Teil eines Autoklars gestellt, der aus einem senkrechten zylinderförmigen, druckwiderstandsfähigen
Rohr mit abnehmbarem Deckel besteht. Die Höhe des Autoklars ist derart bemessen,
daß das zur Reaktion eingeführte Wasser, das sich auf dem Boden ansammelt, mit dem
den Leucit enthaltenden Behälter nicht in Berührung kommt. Das Rohr besteht aus
Eisen oder einem anderen gegenüber den angewendeten Reagenzien und den gebildeten
Reaktionserzeugnissen widerstandsfähigen Material. Der Autoklar ist unten zum Ablassen
der gesättigten Flüssigkeit mit Auslaßhahn versehen; die neue Flüssigkeit wird von
oben zugeführt.
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Nach Abschließen des Autoklars wird das auf dem Boden befindliche
Wasser in geeigneter Weise erwärmt, so z. B. mittels eines elektrischen Widerstandes,
durch Dampf oder direktes Feuer.
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Der Druck kann zwischen 2 und ioo kg pro cm2 schwanken. Die Reaktion
geht um so rascher vor sich, je höher die Temperatur und somit der Druck ist, bei
dem bearbeitet wird.
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Auf dem Autoklavkopf, in dessen Nähe sich die l.eucitmasse befindet,
wird nötigenfalls eine geringe Kühlwirkung erzeugt; das hierbei niedergeschlagene
Wasser fällt herab und sickert durch die darunterliegende Leucitschicht, von der
es wieder auf den Boden des Autoklars tropft und sich mit der siedenden Flüssigkeit
vereinigt. Die Kühlwirkung ist nicht erforderlich, wenn der Dampf bereits mit Feuchtigkeit
gesättigt ist, wie dies bei der beschriebenen Einrichtung der Fall ist.
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Dadurch, daß der Dampf bei jeder Kondensation in die am Boden befindliche
Flüssigkeit die Salze abführt, die sich während der Reaktion gebildet und sich in
der Flüssigkeit aufgelöst haben, sammeln sich diese Salze nach und nach in der Flüssigkeit
an, und nach etwa 2 bis 24 Stunden, je nach Arbeitsdruck und -temperatur, ist das
gesamte im Leucit enthaltene Kalium in die Flüssigkeit in Form einer konzentrierten
Kaliumhydroxydlösung übergegangen.
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Wenn man zum Beispiel in den Autoklar
| @t@no bis 500 cm3 Wasser je kg des zu behan- |
| "" - nden Leucits einführt und bei einem Druck |
| Etetwa 2o kg pro cm' arbeitet, so sind in |
| a 14 Stunden das in dem behandelten Ge- |
misch enthaltene Kalium und Natrium vollständig ausgelaugt.
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Wird der Druck während der Behandlung plötzlich herabgesetzt, dann
platzen die erhärteten kleinen Klumpen und zerfallen in kleine Stücke, wodurch eine
Kürzung der Behandlungszeit ermöglicht wird. Es empfiehlt sich, einige Zeit nach
der Herabsetzung des Druckes zur Fortsetzung des Verfahrens wieder auf den anfänglichen
Druck zurückzugehen.
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Die Reaktionsgeschwindigkeit kann ferner auch dadurch gesteigert werden,
daß das Gemisch von Zeit zu Zeit mit etwas Wasser von einer dem Druck im Autoklaren
entsprechenden Temperatur bespritzt wird.
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Die Konzentration der Lauge kann so weit durchgeführt werden, daß
schließlich Lösungen von 30o bis 50o g Kaliumhydroxyd im Liter erzielt werden.
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Beispiele i. Ein gekörntes Gemisch von ioo Gewichtsteilen Leucit mit
16,7 % K2 O und 8o Gewichtsteilen vollständig "gelöschtem Kalk wurde io Stunden
lang bei einem Druck von 2o bis 22 kg pro cm2 behandelt.
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Nach der Behandlung enthielt die Flüssigkeit 245 g K O H im Liter.
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Die mit einem Durchschnittsmuster ausgeführte Analyse des festen Rückstandes
ergab folgende Zahlen: Verlust beim Calcinieren: 34,74%, in H20 lösliches K20: nichts,
freier Kalk: 2,3001o.
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Der ' ausgewaschene Rückstand ergab: Feuchtigkeit: 30,88%, Verlust
beim Calcinieren: 40,:29'1" Si 02: 16,92"[o, K.0: nichts.
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Daraus geht hervor, daß das Kalium quantitativ herausgezogen und restlos
als Kaliumhydroxyd in die Flüssigkeit übergegangen war.
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2. Ein Leucit; der 17,2 % K2 O enthielt, wurde so weit gemahlen, daß
nur i % Rückstand auf dem Sieb Zoo verblieb. ioo Teile des Leucits wurden
mit i f o Teilen Calciumhydroxyd vermischt und das Gemisch i Stunde lang in einer
Trommel mit Schaufeln innig vermischt. Das Gemisch gelangte dann in eine Granuliervorrichtung,
worin die Mischung in Kugeln mit einem Durchmesser von 5 mm bis 3 cm übergeführt
wurde. Die Mischung wurde dann i Stunde lang mit Wasserdampf bei i20 bis 15o° C
gehärtet.
Alsdann wurden 300 kg dieser Leucit-Calciumhydroxyd-Körner
in den Autoklav eingefüllt, wonach der Druck q. Stunden lang auf 3o kg gebracht
wurde. Hierbei erhielt man 96,7 % K2 O gelöst in Form von K O H.