Titel: | W. Weldon's Process der Braunstein-Regeneration. |
Autor: | F. B. |
Fundstelle: | Band 229, Jahrgang 1878, S. 51 |
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W. Weldon's Proceſs der
Braunstein-Regeneration.
Mit Abbildungen auf Tafel 8.
Weldon's Proceſs der Braunstein-Regeneration.
Im Bulletin de la Société
d'Encouragement, 1877 Bd. 4 S. 428 berichtet A.
Lamy über obigen Gegenstand aus Anlaſs der Verleihung der
groſsen Lavoisier-Medaille. an W. Weldon. Der Bericht
enthält keine wesentlichen Neuigkeiten, ist aber hübsch zusammengestellt, weshalb
folgender Auszug wohl gerechtfertigt erscheint, wobei zugleich auf die früheren
Arbeiten von G. Lunge (vgl. 1871 201 354) 1875 215 157) verwiesen wird.
Es ist bekannt, daſs bei der Chlorbereitung aus Braunstein mit Hilfe von Salzsäure
bei einer Temperatur, welche noch nicht 100° erreicht, die Hälfte des in der
Salzsäure enthaltenen Chlors als unreines Manganchlorür in den thönernen oder
steinernen Zersetzungströgen zurückbleibt. Neben allem angewendeten Mangan enthält
dieser Rückstand noch 8 bis 15 Proc. unzersetzte Salzsäure, eine erhebliche Menge
Eisen und die sonstigen Beimengungen des Braunsteins.
Das Geschichtliche betreffend, so erinnern wir an die Regeneration Dunlop's in der Tennant'schen Fabrik in Saint-Rollox bei Glasgow (1856) an Weldon's erste Versuche (1867) und erste Ausführung in
der Fabrik von Gamble (Lancashire) und endlich an das
Deacon'sche Verfahren, welches 1870 bekannt
wurde.
Die Weldon'sche Methode beruht auf der Thatsache, daſs
Manganoxydul sich völlig in Mangansuperoxyd unter der doppelten Einwirkung eines Ueberschusses von Aetzkalk und eines Luftstromes
von 55° verwandelt. Wird Manganoxydul für sich allein der Luft ausgesetzt, so geht
es nur in Oxyd über. Man darf diese Veränderung auch so auffassen, daſs sich die
Hälfte des Oxyduls in Superoxyd umsetzt und mit jenem ein Salz bildet, in welchem
das Superoxyd die Rolle einer Säure spielt (Mn2O3
= MnO, MnO2). Wird
dagegen Manganoxydul bei Gegenwarteiner entsprechenden Menge Kalk, theils suspendirt, theils
in Chlorcalcium aufgelöst, oxydirt, so gelangt man zur völligen Bildung von
Superoxyd. Hier bildet sich eine Verbindung CaO, MnO2.
Für die Chlorbereitung wäre es nun zunächst gleichgiltig, ob man MnO,MnO2 oder CaO,MnO2 erzeugt, da die eine Verbindung so viel Salzsäure
erfordert als die andere. Indessen braucht man zur Bildung der letzteren nur1/10 der Zeit,
welche die der ersteren bedarf, kann also entsprechend kleinere Apparate anwenden
und braucht erheblich weniger Luft zu blasen. Hierzu kommt noch, daſs der
Kalkmanganit bei der Regeneration nur als Zwischenglied auftritt, das sich in
Kalkbimanganit (HO,CaO + 2MnO2) umsetzt; das letztere gibt aber
selbstredend mit derselben Menge Salzsäure erheblich mehr Chlor aus. Wenn man nach
der Gleichung:
2(CaO,MnO2) + MnCl + HO = HO,CaO, 2MnO2
+ CaCl + MnO (1)
Kalkmanganit mit Manganchlorür behandelt, so wird nur die Hälfte seines Kalkgehaltes zur Bildung von
Chlorcalcium verwendet. Hierauf scheint auch bei dem Proceſse die Bildung des
Bimanganits zu beruhen. Man sieht aus den folgenden Gleichungen ohne weiteres, wie
sich die Chlorproduction aus gleichen Salzsäuremengen bei dem einfachen und bei dem
Bimanganit stellt; denn
2(CaO,MnO2) + 6 HCl = 2 CaCl + 6 HO + 2 MnCl + 2 Cl und
CaO,2MnO2+ 6 HCl = CaCl + 6 HO + 2 MnCl + 3 Cl.
Wird nun in die Mischung (1) noch Luft eingeblasen, so geht
auch die Hälfte des Oxyduls noch in Superoxyd über, und es wird somit die
Gesammtmenge des letzteren nützlich vermehrt unter gleichzeitiger Verminderung der
Salzsäure ohne Nutzen absorbirenden Bestandtheile.
Nach der Gleichung MnCl + 2 CaO
+ O = CaCl + CaO,MnO2 ist auf 1 Aeq. Manganoxydul 1
Aeq. Kalk anzuwenden und wird bei diesem Verhältniſse thatsächlich die Regeneration
eine vollständige. Hierbei bilden sich aber während der Oxydation im
Oxydationsapparat krystallinische Verbindungen, welche die Verdickung, selbst die
Festwerdung der ganzen Masse herbeiführen. Weldon half
diesem Uebelstande ab, indem er nach und nach die Kalkmenge bis auf 0,6 Aeq.
verminderte, bei welchem Verhältniſse er stehen geblieben ist. Zwar wurde dadurch
auch die Menge des regenerirten Productes vermindert (bis auf 79 Proc.); doch war
die Durchführung des Proceſses gesichert und das geringere Ausbringen an Superoxyd
ist wenigstens theilweise ausgeglichen durch den geringeren Verbrauch an Salzsäure
zur Sättigung der Basen (CaO und MnO). Die Menge der letzteren ist theoretisch 0,63, in
der Praxis aber durchschnittlich 0,70, erhebt sich jedoch zuweilen auf 0,80 und 0,90
in Folge von Beimengungen des Kalkes an Magnesia, Thonerde, Eisenoxyd, Kalksilicat
und Kalkaluminat. In gleicher Weise ist ferner der Salzsäureverbrauch abhängig von
dem Grade des Brandes, welchem der Kalk unterworfen war. Schlecht gebrannter Kalk
hat auſserdem noch den
Nachtheil im Gefolge, daſs die Chlorkalkkammern mit schädlicher Kohlensäure versehen
werden.
Geht man nunmehr von der im Oxydationsapparate nach einer wohlgelungenen Operation
wirklich vorhandenen Mischung aus, bestehend aus Mangansuperoxyd und Manganoxydul,
Chlorcalcium und Wasser, so ergibt sich folgendes. Man bringt in den Oxydirapparat,
abgesehen von Wasser mit mehr oder weniger Chlorcalcium, 100 MnCl + 160 CaO, welche geben: 100 MnO + 60 CaO + 100 CaCl. Durch Zublasen von Luft erhält man aus 100 MnO + 60 CaO + 86 O = 86 MnO2
+ 14 MnO + 60 CaO (nach der Analyse). Den zweiten Theil der Gleichung
kann man auch schreiben:
48 (CaO, MnO2) + 14 (MnO,MnO2) + 12 (CaO,2MnO2) . . . . . . . .
(2)
oder 86 MnO2
+ 60 CaO + 14 MnO . . . . . . . . (3)
Durch Zusatz von 24 MnCl
(Endlaugen) entsteht aus 48 (CaO,MnO2) + 24 MnCl = 24 (CaO, 2 MnO2) + 24 MnO + 24 CaCl. Nach
wiederholtem Durchblasen von Luft und Absorption von 12 O geben 24 MnO noch 12 (MnO,MnO2) und aus der
Mischung (2) erhält man:
36 (CaO,2MnO2) + 26 (MnO,MnO2 + 24 CaCl oder
98 MnO2 + 36 CaO + 26 MnO + 24 CaCl . . . . . (4)
Aus Gleichung (4) ergibt sich, daſs man auf 124 Manganoxydul
erhält 98 Superoxyd, d.h. 79 Proc.; zusammen 62 CaO und
MnO oder 50 Proc.
Vor Zuführung der Endlaugen hatte man nach Gleichung (3) 86 Proc. Superoxyd; die
stattgefundene Abnahme ist daher 7 Proc; dagegen betrug ebenfalls nach (3) die Menge
an Kalk und Manganoxydul zusammen 74 Proc., mithin Abnahme 24 Proc.
Der Manganverlust beträgt 5 Proc. des gesammten Mangans
und wird nach unserer Quelle hauptsächlich dem Schwefelsäuregehalte der Salzsäure
zugeschrieben. Durch Anwendung von Filterpressen zum Aussüſsen des
Gypsniederschlages hofft man, diesen Verlust noch um die Hälfte vermindern zu
können.
Kosten. Das Anlagekapital für eine Einrichtung zur
Erzeugung von bequem 10t Chlorkalk täglich wird zu
200000 Franken angegeben. Die Selbstkosten des Chlorkalkes auf 100k betrugen, als Weldon 1868 zuerst auftrat, 31 Fr. für französische Verhältniſse, die
Salzsäure hierbei mit 2 Fr. die 100k angesetzt.
Nach Weldon's Proceſs reducirt sich dieser Betrag auf
21 Fr. Wird die Salzsäure als werthlos angesetzt, wie es mehr den englischen
Verhältnissen entspricht, so gehen die Selbstkosten auf 14 Fr. für 100k herunter. Es muſs jedoch erwähnt werden, daſs
seit der Ausbreitung des Proceſses der Preis für Braunstein ganz erheblich gewichen
ist.
Wir geben nun noch eine kurze Beschreibung der gesammten Anlage Fig. 1 und
2 Taf. 8; in letzterer ist, um ein möglichst übersichtliches Gesammtbild
zu geben, der Plan sozusagen aufgerollt; der Grundriſs
Fig.
1 gibt aber ein Bild über die Lage der einzelnen Theile zu einander (nicht
maſsstäblich). Gleiche Buchstaben bezeichnen gleiche Gegenstände.
Die von der Chlorbereitung kommenden Manganlaugen gehen in gemauerte Gruben F, mit Rührwerken G
versehen, und wird darin die überschüssige Salzsäure der Laugen mit Kreide
neutralisirt und ebenfalls das Eisen ausgefällt. Die durch Absitzen bereits
theilweise geklärte Lauge wird durch eine Pumpe H in
die etwa 16m hoch stehenden Blechkästen A geschafft, wo ein weiteres Absitzen stattfindet und
von wo die Laugen in die beiden Oxydirapparate B
abgegeben werden; dieselben sind 9m hoch bei 3m,30 Durchmesser, in Blech ausgeführt und mit
einer Dampfschlange versehen. Durch das Rohr n
vertheilt sich die eingeblasene Luft, welche von der Luftpumpe L kommend zuvor den Regulator m passirt. Zum Betriebe derselben dient der Dampfkessel M.
Ist ein Oxydirapparat etwa zur Hälfte mit der klaren Lauge gefüllt, so wird so viel
Kalkmilch zugefügt, als zur Bildung von Manganoxydul erfordert wird; gleichzeitig
wird mit Dampf die Masse auf nahezu 55° erwärmt, sodann mit dem Einblasen der Luft
begonnen und hierauf der Kalküberschuſs zugesetzt. Gegen Ende der Operation, die 4
bis 6 Stunden dauert, wird die Endlauge zugefügt und noch einige Zeit Luft
eingeblasen. Die Masse geht aus B nach den
Blechgefäſsen C, wo sich die regenerirte Masse
absetzt.
Hat man, beispielsweise, in den Oxydirapparat 736hl klare Manganbrühe eingelassen und während 145
Minuten etwa 45240cbm Luft mit 1280k Sauerstoff eingeblasen, so sind davon 33,2 Proc.
absorbirt worden (Luftpumpe: 8hl Cylinderinhalt,
26 Umgänge in der Minute). In den folgenden 105 Minuten ist die Sauerstoffabsorption
nur noch 17,6 Proc. Nach dem Zuthun der Endlaugen ist sie in 110 Minuten nur noch
8,2 Proc. Die Production an Superoxyd betrug in diesen Perioden 2309, 879, 443,
zusammen 3631k. Zeitdauer des Blasens 6
Stunden.
Nach 24stündigem Absitzen der Masse läſst man das regenerirte Product direct in die
achtseitigen Chlorentwiekler D (einer ist im
Durchschnitt gezeichnet), welche vorher bereits mit Salzsäure beschickt sind,
möglichst gleichmäſsig eintreten. E ist ebenfalls ein
Chlorentwickler für den frischen, die Verluste deckenden Braunstein. Ferner bedeuten
J Apparate zur Bereitung von Kalkmilch, mit Sieb
r: K Pumpe zum Heben der Kalkmilch, p Ablaufrohre für die Chlorcalciumlaugen, nachdem sich
in C die Masse abgesetzt hat; o Laboratorium, q Rohre zur Entfernung der
Schlämme aus A und s
Dampfrohre in den Chlorcysternen D.
F. B.