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Verfahren zur Gewinnung von Eisenoxyd und Schwefel.
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erzeugt nach der oben erwähnten amerikanischen Patentschrift, die für die Verdampfung des Schwefels nötige Temperatur etwa 300-320 C beträgt.
Bei einer praktischen Durchführung des mit verdünntem Chlor arbeitenden Verfahrens durchwandern Chlor und granuliertes oder pulverförmiges Schwefel ers im Gegenstrom eine Chlorierungskammer bei einer Temperatur an der Stelle, wo das chlorierte Erz das System verlässt, die niedrig genug ist, um festes Eisenehlorid zu erhalten. An dieser Stelle ist Chlor im Überschuss vorhanden und man erhält Eisenchlorid. Dort, wo das Erz eintritt und die Schwefeldämpfe entweichen, wird die Temperatur um den niedrigsten Punkt herum gehalten, bei dem Schwefel vollständig verdampfen kann. Die genaue Temperatur, die dabei eingehalten werden muss, hängt von der Verdünnung der Schwefeldämpfe ab, doch wird im allgemeinen darauf zu achten sein, die Temperatur zwischen 3000 und 350 C zu halten.
Temperaturen über 400 C ergeben unreinen Schwefel. Die Temperaturen im Mittellauf des Erzes können höher sein und sind es auch gewöhnlich.
Das Erz bewegt sich in einer strangfönnigen Schicht nach vorwärts, und die Temperatur an der Stelle, wo dass Erz in die Chloratmosphäre gelangt, ist hoch genug, um etwa Eisenchlorid zu verdampfen, das sich mit dem Chlor mischt und auf das Erz einwirkt, wobei sich Eisenehlorür bildet, das mit dem Erz weiterwandert. Die Atmosphäre an diesem Ende der Säule oder der Schicht ist gewöhnlich ganz reich an Eisenchloriddämpfen und mag ebensogut auch Schwefelchloriddämpfe enthalten ; jedoch verlässt das Eisenchlorid schliesslich die Chlorierungskammer in der festen Form, vermischt mit taubem Gestein (Gangarten) und Chloriden von im Erz vorkommenden andern Metallen.
Das Gemisch von Gangarten und Eisenehlorid wird in der Folge auf etwa 3100 bis 350 C erhitzt, um das Eisenchlorid zu verdampfen, worauf die Dämpfe bei Luftzusatz verbrannt werden, wie früher vorgeschlagen, um festes Eisenoxyd und verdünntes Chlor zu erhalten, welch letzteres in den Kreislauf seiner Verwendung wieder zurückgeführt wird. Eisenoxyd kann anstatt in Form eines unfühlbaren Pulvers in grob kristallinischer Form erhalten werden, indem man etwa 4-5% CO (Generatorgas) mit Luft in der Verbrennungszone anwendet. Das Kohlenmonoxyd bewirkt eine weitere Verdünnung des Chlors, doch ist dies wegen des Schwefels erwünscht.
Das den Brenner oder den Oxydationsraum verlassende Chlor besitzt eine höhere Temperatur, als im Chlorierungsapparat erwünscht ist ; es ist infolgedessen eine Massnahme der Ökonomie, die Wärme des Chlors an die eintretende Luft zu übertragen, die zur Verbrennung des Eisenchlorids stark vorgewärmt sein muss. Bei diesem Wärmeaustausch kann das Generatorgas unter Druck stehen und der Luftzuleitung am Ende oder nahe demselben durch einen Injektor oder Aspirator zugeführt werden, wodurch in dem Raum, wo der Wärmeaustausch vor sich geht, ein Druckausgleich bewirkt wird. Das Generatorgas soll heiss und frei sein von Wasserstoff, Methan, Feuchtigkeit u. dgl. ; Wasserstoff und Feuchtigkeit verursachen Verluste an Chlor (als Salzsäure).
In dem angegebenen Beispiel wird das Eisen des Erzstranges nacheinander in Eisenehlorür und Eisenchlorid verwandelt, wobei das letztere aus dem Chlorierungssystem in fester Form entfernt wird.
Die zwei Operationen, die Bildung von Eisenehlorür und von Eisenehlorid, können auch in verschiedenen Apparatteilen oder Chlorierungskammern durchgeführt werden, jede unter den hiefür best geeigneten Bedingungen. Dadurch ergeben sich einige Vorteile, insbesondere wenn es erwünscht ist, statt in kontinuierlicher Weise in einzelnen Schichten zu arbeiten. Wenn man mit getrennter Herstellung der zwei Chloride arbeitet, ist es besser, in der ersten Phase, bei der Bildung von Eisenehlorür, das Chlor mit dem Erz in Form von Schwefelchlorid anstatt mit Chlor direkt in Verbindung zu bringen. Bei der Verwendung von S2CI2 tritt die Bildung von Eisenehlorid nicht auf.
Die weitere Wirkung ist die gleiche, wie früher erwähnt, der aus dem Erz abgesetzte Schwefel wird als Dampf, um kondensiert zu werden, weitergeleitet. Mit diesem Schwefel geht auch jener des Schwefelchlorids, das als wirksames Mittel zugesetzt worden war, weiter. In der Praxis wird das Chlor, das zur Bildung von Eisenehlorür benutzt wird, über heissen Schwefel geleitet, der vorzugsweise von dem Prozess selber herrührt. Ausreichend Schwefeldampf wird mit Chlor gemischt, um Sehwefelehlorid zu bilden und kein freies Chlor zurückzulassen.
Die Temperatur des Gemisches von Schwefeldämpfen und inerten Gasen nach dem Verlassen der ersten Chlorierungskammer wird bis zu einem Punkt vermindert, bei welchen sich Schwefel in einer dünnflüssigen Form abscheidet, das ist eine Temperatur etwa zwischen 1150 und 1650 C. Diese Temperatur kann leicht erreicht und aufrechterhalten werden mit gleichzeitiger Wiedergewinnung der Wanne des Dampfes in brauchbarer Form durch Anwendung eines Kondensators nach Art eines Wasserröhrenkessels, vorzugsweise von vertikaler Bauart. Die Dämpfe sollen einen gewundenen Weg durchwandern, um genügend Kühlung zu geben und das Entweichen von suspendiertem Schwefel zu verhindern. Bei Unterhaltung eines Dampfdrucks zwischen 1 und 6 Atm.
(Überdruck) wird ausserhalb der Röhren die für den Schwefel beste Kondensationstemperatur automatisch erhalten. Nach der Kondensation des Schwefelsbleiben als Gase meistens Stickstoff zurück, der gegebenenfalls in passender Weise verwendet werden kann.
Zurückkommend zur Chlorierung, ist es klar, dass, wo EisenchlorÜr (FeC12) und Eisenchlorid (FeC13) nacheinanderfolgend in getrennten Teilen der Apparatur gebildet werden, die erste Phase zweimal soviel Chlor erfordert als die zweite. Beim Arbeiten nach dieser Art wird daher der vom Oxydationsraum kommende Strom von verdünntem Chlor in einen grossen und kleinen Teilstrom gespalten. Bei einem
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Erz, das nur Eisen als Sulfid enthält, ist das Verhältnis zwischen den beiden Teilströmen genau 2 : 1.
Wenn das Erz Nickel oder ein anderes Metall, welches Chlor bindet, enthält, muss der grosse Teilstrom entsprechend vergrössert werden.
Bei Ausführungen des Verfahrens mit geteiltem Chlorstrom ergibt sich ein anderer Vorteil, indem das Eisenchlorid aus dem kleineren Chlorstrom als Dampf erhalten und in verdünntem Zustand des letzteren verbrannt werden kann. Dadurch ist eine besondere Verdampfung des Eisenchlorids, die eine unbequeme Operation bildet, vermieden. Das auf diese Art gewonnene Chlor ist mehr verdünnt als jenes, wenn Eisenchlorid verdampft worden wäre, um einen unverdünnten Dampf zur Verbrennung zu bilden. Von dem mit der zur Verbrennung des Eisenehlorids verwendeten Luft zugeführten Stickstoff werden zwei Drittel bei der Bildung von Eisenchlorür verbraucht. Das Eisen bindet das Chlor darin als nicht flüssiges Eisenehlorür, während die vorhandenen Gase mit dem Schwefel weiterziehen. Ein Drittel des Stickstoffes kommt zu dem Brennraum zurück.
Wenn auf diesem Wege die Arbeitsweise einen stationären Zustand erreicht, so zeigt das erhaltene Chlor eine Konzentration von etwa 18-5-25%, doch ist eine grössere Verdünnung aus den früher erwähnten Gründen bei der Gewinnung von Schwefel von Vorteil.
Das vorliegende Verfahren ist sowohl für künstliche Produkte. wie Konzentrationssteine, als für natürliche Schwefelerze anwendbar. Was immer für ein Material verwendet wird, so wird dieses am besten in feinkörniger Form verwendet. Beim Arbeiten in einzelnen Schichten mit einer feststehenden Beschickung (Charge) wird ein Gemisch von Körnern verschiedener Grösse von den Gasen nicht leicht durchdrungen, weshalb es empfehlenswert ist, das körnige Produkt in Partien von annähernd gleicher Korngrösse zu sichten und diese Partien gesondert weiterzubehandeln. Die Materiallagen verschiedener Korngrösse können dabei übereinandergelagert werden.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur Herstellung von Eisenoxyd und Schwefel von hoher Reinheit aus sulfidischen, Eisen und gegebenenfalls noch weitere wertvolle Bestandteile enthaltenden Rohstoffen durch im Kreislauf erfolgende Chlorierung unter Verwendung und Wiederverwendung des Chlors, dadurch gekennzeichnet, dass verdiinntes Chlor in solchen Mengen verwendet wird, um den Schwefel abzuscheiden, wobei die Verdünnung und die Temperatur des Chlors so eingestellt wird, dass der freigemachte Schwefel als reiner Schwefeldampf bei einer Temperatur unter der normalen Siedetemperatur des Schwefels verflüchtigt wird, welcher Schwefeldampf gesammelt und kondensiert werden kann, während das an Eisen gebundene Chlor in bekannter Weise durch Verbrennung des Eisenchloriddampfes mit Luft unter Bildung von Eisenoxyd und im Kreislauf wieder verwendbarem verdünntem Chlor wiedergewonnen wird.