Bányászati és Kohászati Lapok - Aluminium, 1949 (1. évfolyam, 1-12. szám)

1949-01-01 / 1. szám

II. A szén hamuképző alkatrészeinek eltávolítása vegyi úton. 5 T hamuképzők eltávolítása, fizikai eljárással lehetetlen. Tehát­­elkerülhetetlen a hamuképzők vegyszerekkel való kioldása a szénből és elsősorban a kationok kioldása látszik célra­vezetőnek, bár szó lehet a szilikátok, illetve az SiO2 fluor­­hidrogénes kioldásáról is. Kívánatos természetesen, hogy a kezelésbe vett szén hamuképzőit már eleve fizikai úton, lehetőleg apasszuk és hazai szenekkel végzett ilyen­ kísér­letekről elöljáróban dr. Tarján Gusztáv kartársam be­­­számolt. Kísérleteimet dorogi szénnel kezdettem meg, mert ■ennék hamuja kalciumdús, tehát remélhető volt, hogy nagy része sósavban aránylag könnyen oldódik. Miután átlaga a légszáraz állapotra vonatkoztatva 6,4% hamut hagyott az „immediat”-elemzéskor és ennek a hamunak 66,8%-a, kereken a része oldódott sósavban. Tekintettel a koksz­szükségletre, vonzó kérdés volt, hogy a dorogi szén kokszából mennyire oldhatók ki sósavval a hamuképzők. Remélhető volt, hogy a nem olvadó dorogi szén koksza jobban be is bocsátja a vizes oldószert mint a nyers szén. Szénmintám a légszáraz állapotra vonatkoztatva 56,6% kokszot hagyott. A koksz bemért porát sósavban főztem, majd napokig állani hagytam benne, végül szűrtem, mostam és, hamvasztottam. Párhuzamos próbák tanúsága ■szerint a bemért kokszpor a savkezelés után 6,75% hamut hagyott, tehát a légszáraz állapotra számítva 6,75.0,566 · 3,82% hamu maradt, vagyis a kokszpor­­hamuképzőiből jóval kevesebb (kb. 40,3%) oldódott mint a szén hamujából Ennek láttára a nyerő szén savkezelését kíséreltem meg. Már a szénelőkészítés megkívánja a kezelésbe vett szén kellő aprítását, de még inkább áll ez a kémiai kiol­dás szemszögéből, mert az oldószer munkája csak a szén­­szemcsék felületéről indulva haladhat a belsejük felé. Segítségünkre van ugyan a szemcsék átnedvesedése után a diffúzió, de ez a folyamat tömött szerkezetű szeneink ■esetében mindig igen lassú, tehát annál inkább érvényesül, menné kisebb a szemcsék mérete. Másrészt a finomra őrölt szén leginkább nehezen nedvesedik, hidrofob, a­­közötte lévő levegővel felúszásra hajlik. Hidrofob a dorogi szén őrleménye is. Ezen a nehézségen például alkohollal segíthetünk és elég a dorogi szén er­eményét a vizes oldószer feáöntése előtt szesszel nyirkosítanunk. Akkor viszont a vizes oldószerben sűrű iszaprétegkén­t ülepszik és állandó kavarást kíván, de laboratóriumi kísérleteknél a kavarást forralás is pótolhatja. Eszerint dorogi nyers­szénport bemérve bőséges­en sósavban hosszasan főz­tem, majd napokig áztattam, végül számos, bőven adagolt friss vízrészlettel dekantálva mostam és leszűrtem. Mosás közben feltűnő volt, hogy a szűrőn áthaladó mosó­víz még a 10. részlet adagolása után is klórionokat tar­talmazott és ezek mennyisége a 15. mosóvízben is alig csökkent. Tehát a nyers szén vagy igen erősen adszor­­beálja, avagy talán ioncsere révén, meg is köti a mosásra használt sósavat például a ka„4-HCl (k­an—1 Cl —1— Ha) vegyegyenlet-modell szerint, amelyben „k” valamely leg­­alább két vegyértékű kationt, „a” pedig makromolekuláris karbonsav aniont jelent. Ha a zárójelben álló (k a„—, Cl+ Ha) szilárd fázis, akkor szerves „permutit”-al állunk­­szemben és a hamuképzők apasztását lehetőleg az extrakciós elv alkalmazásával kell szorgalmaznunk, nehogy a szilárd és folyékony fázis között beálló megoszlási ■egyensúly gátolja munkánkat. ígért alapos mosás után a szénport elhamvasztottam és megállapítottam, hogy a nyers szén 6,4%-nyi hamuja helyett csak 2% maradt, vagyis a sósavas kezelés folya­mán a hamuképzők majdnem 69%-a kioldódott, valami­vel több, mint amennyit a sósav a nyers szén hamujából oldott. Másrészt az is lehetségesnek látszott, hogy a ham­­vasztás hőmérsékletén a hamuképzők között lefolyó reak­ciók, vagy erős zsugorodás (felületcsökkenés) miatt a ha­muösszetevők oldhatósága csökken. Érdekes volt tehát az 550. C°-ig hevített dorogi félkoksz savkezelése, mert a félkoksz szövete szükségkép lazább a szén szöve­ténél. Ezt a kísérletsort Fekete László kohómérnökhall­gató végezte el. A rendelkezésére bocsátott másik dorogi szénminta a légszáraz állapotra vonatkoztatva 5,83% hamut hagyott az immediat elemzésben. Ilyen, nyers szén­ből a leírt módon sósavval a hamuképzők 47,3%-a oldó­dott, félkoksz kihozata 60,5% volt és az utóbbiból ismét sósavas mosás révén a hamuképzők 47,27%-a oldódott. Tehát a félkoksz savkezelése előnnyel nem jár és a nyers szén extrakciós mosása indokolt. De mielőtt erre az útra tértem, ellenőrzéskép meg­kíséreltem a feltételezett makromolekulás szerves sók roncsolását hő alkalmazása nélkül, mert remélhető volt, hogy így a­ tömött szénszövet fellazul és a hamuképzők is könnyebben oldhatók maradnak. Roncsolószerként a tömény kénsav kínálkozott, mert például a nyers­anyagot is megbontja. Porcellántégelybe 1 1 g dorogi szénporra 8 g tömény kénsavat mértem be, jól összekevertem az elegyet, mire hamarosan és észrevehető melegedés köz­ben sűrű, kásás rendszer keletkezett és gyenge kén­dioxid szag lépett fel. Félnapi állás után a keverék visz­kozitása változatlan volt, ezután bőséges vízben diszper­­gáltam a keveréket, a hígítást sósavval erősen megsava­nyítottam és forraltam. Lehűlés közben a szén jól leülepe­dett, a felette álló vizes oldat majdnem színtelen volt. Végül leszűrtem a szénport és huzamosan kimostam. Hamvasztáskor az 1 g szénpor bemérés eredetileg 6.4%-os hamuja helyett csak 1.7% maradt, tehát a hamu­képzők 73.4%-a oldódott. Tekintettel a szilikátos hamuképzőkre megkíséreltem a fluorhidrogénsav és sósav együttes alkalmazását is. Ezekhez a kísérletekhez 8,5% hamut hagyó dorogi szén­­mintát használtam. Ilyen szén porának két grammját tömény HF és HCl egyenlő térfogatú elegyének bősé­ges mennyiségében napokig áztattam (Pt tégelyben), az­után homokfürdőn beszárítottam, a száraz maradékot só­savban újra áztattam, majd főztem és hígítás után szűrtem. A leszűrt színtelen oldat főleg kalcium, alumi­nium és ferro ionokat tartalmazott, ferm­ ionokat ellenben egyáltalában nem. A leszűrt és vízzel sokszorosan dekan­­tálva kimosott szén 0,86% hamut hagyott, tehát a kom­binált HF—HC1 mosás révén a hamuképzők 90%-a kioldódott. Teljes sikert tehát még ilyen mosás esetében is csak az extrakció, illetve az ellenáram elvének alkal­mazása biztosít. Az extrakciós, agitatív mosási kísérleteket Fekete László kohómérnökhallgató végezte. Első extrakciós kí­sérleteinket folytonosan működő üvegkészülékben,­ azeo­­tropos sósavval végeztük, de a Soxhlet készüléket nem használhattuk, mer benne a kezelésbe vett szén­por nyugszik, tehát egyenletes átmosása kétséges. Másrészt az elgondolásomat megvalósító készülék össze­állításához rendelkezésünkre álló üveg alkatrészek sem feleltek meg teljesen a különleges célnak és, üzemzava­rokból időveszteség származott. Ezért szakaszos extrak­­ciót végeztünk. Desztillált savat adagoltunk minden mo­sási szakasz alkalmával és a szénről leszűrt mosósav részleteket egyesítve újra desztilláltuk, így a sav forgott és az oldás gyorsítása érdekében is az állandó kavarást minden mosási szakaszban forralással pótoltuk. Bármely mosási szakasz után mód volt a kezelt szénpor kis rész­letének szárítása és bemérése után a hamupróbára. ha eredetileg ^ a szárított szén­ből p % hamu maradt és a havas mosás után szárított szénnek pTM% a hamumarad­ványa, akkor a pw = (p—x), 100: (100—x) egyenletből a feloldott hamuképzők mennyisége x =■ 100: (p—pm ): (100—pm), ^ vagyis az eredeti hamumennyiségnek 100 x/p%-a oldódott. Tekintettel arra, hogy pTM értéke gya­korlati esetekben kicsi a 100 mellett, becslés céljaira az x értéket szolgáltató fenti kifejezés nevezőjében pm el­hanyagolható, vagyis x közelítőleg p~p„.. Dr. Tarján Gusztáv kartársam rendelkezésünkre bocsátott fajsúly szerint elkülönített dorogi szénfrakció­kat. Hamupróbáinkból kitűnt, hogy az egyes frakciók hamuja között eltérés van mind a minőség, mind a meny­­nyiség szempontjából. Gyakorlati célunknak megfelelően a nagy súlykihozattal nyerhető frakciók közül a kevés és főleg meszes hamut hagyók a legérdekesebbek. Ellenőr­zéskép ismét megkíséreltük a nyers szén és a félkoksz extrahalását és igazolódott a már ismertetett tapasztalat, hogy a nyers szén extrahálása eredményesebb. Viszont a nyers szénből általában sikerült legalább annyi hamuképző

Next