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Verfahren zur Herstellung von Magnesiumoxyd und Schwefeldioxyd durch
Reduktionvon Magnesiumsulfat Die bisher bekanntgewordenen Verfahren der Zerlegung
von Magnesiumsulfat mit Kohlenstoff zeigen noch keinen technisch brauchbaren Weg,
um in praiktisch vollständiger Ausbeute Magnesiumoxyd und nur eine einheitliche
Schwefelverbindung zu .erhalten. Die Schwierigkeiten liegen vor allen Dingen darin,
daß bei Verwendung von Kohle im Unterschuß die Reduktion nicht quantitativ vonstatten
geht, bei Kohieüberschuß dagegen neben SO2 noch S, H" S, CO S und
C S# entstehen. Es wurde 'daher vorgeschlagen, zwar mit .einem überschuß
an Kohle zu reduzieren, aber als zweiten Arbeitsgang eine chlorierende oder oxydierende
Röstung anzuschließen. Diese Verfahren haben offenbar den Nachteil, neben Schwefeldioxyd,
auch andere Schwefelprodukte zu bilden, deren Aufarbeitung Schwierigkeiten bereitet.-Es
ist ferner bekannt, Erdalkalisulfate bei hohen Temperaturen mit Wasserdampf zu zersetzen
und dabei auch Kohle zuzufügen. Hierbei entstehen jedoch neben SO.,
je nach der verwendeten Kohlemenge, entweder auch S OB
oder andere - Schwefelprodukte,
wie H# S
und S: Es ist auch versucht worden, Calcium- bzw. Magnesiumsulfat
mit Kohle und Gas zu reduzieren, wobei zwecks Gem4nnung von möglichst viel SO.`
abwechselnd reduzierend und oxydierend geblasen werden soll. Bei dieser Arbeitsweise
ergibt sich jedoch eine unkontrollierbare, technisch außerordentlich schwer durchführbare
Ofenführung, so daß es praktisch nicht gelingt, tatsächlich den gesamt-en Schwefel
in Form von SO" zu gewinnen.
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Es ist nun ein Verfahren Gegenstand vorliegender Erfindung, das es
gestattet, Magnesiumsulfat in einem Arbeitsgang praktisch vollkommen zu Magnesiunioxyd
zu reduzieren unter gleichzeitiger Gewinnung eines Gases. das den Schwefel nur in
Form von
Schwefeldioxyd enthält und hieran so konzentriert ist,
. daß es -in einer nachgeschalteten Kontaktapparatur auf Schwefeltrioxyd veraA eitet
werden @ kärin. Diese Zerlegung des Magnesiumsulfats wird erreicht, indem man ,ein
Gemisch von Magnesiumsulfat und unterschüssiger Kohle zunächst durch eine Vorwärmzone
und anschließend durch eine Zone führt, in der die Temperatur von etwa 700° bis
etwa goo° ansteigt und in der durch Einblasen von Luft ein leicht oxydierende Atmosphäre
eingestellt wird, worauf schließlich nach Verbrauch der Kohle in einer etwa goo°
bis etwa iooo° heißen Zone, die durch Einführung von Brennstoff und unterschüssiger
Luft gasreduzierend gefahren -wird, die Endumsetzung des Mg S O, vorgenommen wird.
Bei der. Verbrennung des. Heizgases entstehen ausreichende Mengen von Wasserdampf,
wodurch die. Bildung von Magnesiumsulfid verhindert wird.
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Die Arbeitsweise gemäß der Erfindung vermeidet die obenerw ähnten
Nachteile bekannter Magnesiumsulfatzersetzungsverfahren. Einerseits wird in der
mittleren Zone durch: die Anwendung unterschüssiger Kohle und einer leicht oxydierenden
Gasatmosphäre die Bildung von Schwefel, Schwefelwasserstoff und Kohlenoxyd völlig
vermieden, anderseits wird das noch urzersetzte Magnesiumsulfat durch die Reduktionswirkung
der Gase in der unteren Zone gleichfalls zu Magnesiumoxyd reduziert. Die in dieser
Zone etwa auftretenden reduzierten Schwefelgase werden in der mittleren Zone durch
hier eingeblasene Luft und das noch vorhandene Magnesiumsulfat völlig zu Schwefeldioxyd
oxydiert.
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Durch die langsam ansteigenden Temperaturen in der mittleren Zone
wird gleichzeitig erreicht, daß im Gebiet der höheren Temperaturen schon genügend.
Magnesiumoxyd vorhanden ist, tun das bisher technisch nicht vermeidbare Kleben der
Ofenfüllung zu verhindern. Im allgemeinen genügen beim Eintritt in die dritte etwa
goo° bis iooo° heiße Zone 40% Magnesiumoxyd im Gemisch.
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Für die Durchführung der Reduktion, kann man beispielsweise einen
Drehrohrofen mit einseitigem gasdichtem Abschluß und einer Zuführungsmöglichkeit
für Gas und Luft an verschiedenen Stellen des Ofens benutzen. Selbstverständlich
kann man auch an anderen Ofen, z. B. Schachtöfen, Kanalöfen u. dgl., die Zuführung
von Gas und Luft in einer den Bedingungen - dieser Arbeitsweise entsprechenden Art
vorsehen. Als Heiz- und Reduktionsgas eignen sich besonders wasserstoffhaltige Gase,
da sich hierdurch ein Zusatz von Wasserdampf erübrigt. Als Reduktionskohle verwendet
man nach Möglichkeit eine aschearme Kohle.
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Beispiel In einem mit Generatorgas beheizten Drehofen wird an der
Aufgabeseite ein Gemisch von Kieserit und Anthrazit (i oo Teile Kieserit,= -8,5
Teile Anthrazit) aufgegeben. In den Ofen führen am Ende und am Anfang des letzen
Drittels je ein Brenner, denen Gas und Luft genau. geregelt zugeführt wird. Im unteren
Drittel (Austragsende) wird die Luft so eingestellt, daß etwa 3 bis 5 0;o C O des
Heizgases urverbrannt bleiben. Im mittleren Drittel wird so viel Luft eingeblasen,
daß die aus dem unteren Drittel ankommenden reduzierenden Gase vollständig verbrannt
werden und noch ein geringer Sauerstoffüberschuß verbleibt. Gegebenenfalls werden
an dieser Stelle noch zusätzliche Heizgasmengen verbrannt, um die Temperaturen der
mittleren Zone genau einzuhalten. Die am oberen Ende (Eintragsseite) gemessene Gaszusammensetzung
ist 8 bis i o o% S O., 10,16 O; und 18 bis 2o % C O". Der Rest ist Stickstoff und
Wasserdampf. Andere Schwefelverbindungen als Schwefeldioxyd sind in dem Gase nicht
vorhanden. Das Produkt ist, auf S04 bezogen, praktisch vollständig reduziert und
enthält außer den bereits im Kieserit vorhandenen Verunreinigungen nur noch die
aus der Kohle stammende Asche. Es enthält etwa 95% M90, 3% CaS, i% Na;S und i% SiO@.
Die den Ofen verlassenden Gase werden mit 4o bis 5o% Luft gemischt und nach bekannten
Verfahren auf S OB verarbeitet.