163248. lajstromszámú szabadalom • Eljárás cinkszulfát-monohidrát előállítására
3 163248 4 f) Ishikava és Murooka [Sei. Rep. Tohoku Imp. Univ. I. Ser. 22, 138/55 (1933)] módszerének lényege, hogy vízmentes cinkszulfátból indulnak ki, amelyet vízgőzzel alakítunk át cinkszulfát-monöhidráttá. g) Rohmer, Schroder és Benrath (Gmelins Handbuch der anorganischen Chemie, 8. kiadás, System-Nummer 32, Verlag Chemie GmbH., Weinheim, 1956, p. 942) egybevágó mérései alapján kb. 36—43 % töménységű cinkszulfát-oldatból 48 °C és 100 °C között cinkszulfát-monohidrát kristályosodik ki. Az említett szerzők megállapítják, hogy a cinkszulfátot tartalmazó vizes oldatból a monohidrát-képződés nagyon lassan megy végbe; a monohidrát nagy része tejszerűen szuszpendálva marad. Benrath szerint az egyensúly beállításához legalább egy hét rázási idő szükséges. Az ismert módszerek közös hátránya, hogy nagyüzemi megvalósításra egyik sem alkalmas, mert kiindulási anyagként kész cinksót, mégpedig vagy vízmentes cinkszulfátot, vagy pedig cinkszulfát-heptahidrátot alkalmaznak. Aza), b), ej ésd) módszerek szerint lényegileg cinkszulfát-heptahidrát kíméletes szárításával állítanak elő monohidrátot; ezért mindegyik módszer rendkívül hosszadalmas, sőt a heptahidrát vízvesztését célzó kíméletes szárítás rendkívül költséges is. Az e) és g) eljárás szerint megfelelő koncentráció- és hőmérséklet-paraméterek mellett vizes oldatból kristályosítják a cinkszulfát-monohidrátot. Ezeknek a módszereknek a megvalósítása is hosszadalmas és költséges, és technológilag sem egyszerű. Az f) módszer ipari megvalósítása eleve nem jöhet számításba, mert a kiindulási anyagként használt vízmentes cinkszulfát igen drága vegyület, hiszen éppen kristályvizet tartalmazó származékaiból lehet csak előállítani. A találmány célja az ismert megoldások hátrányainak kiküszöbölésével olyan eljárás biztosítása, amely egyszerű és olcsó módon teszi lehetővé cink-nyomelemként takarmányokban a legkedvezőbben felhasználható cinksó, vagyis cinkszulfát-monohidrát előállítását. A találmány alapja az a felismerés, hogy a cinkszulfátmonohidrát jól kézben tartható és kitűnő hatásfokú reakcióban képződik anélkül, hogy a reakció hőmérséklete meghaladná a monohidrát bomlási hőmérsékletét, ha cinkdioxidot legalább 74 %-os kénsavval reagáltatunk. Ez a felismerés azért meglepő, mert a technika ismert állása alapján az volt várható, hogy a bázis jellegű cinkoxid a nagy töménységű kénsawal rendkívül heves és így rossz hatásfokú reakcióban alakul át cinkszulfáttá; szakember tehát azt várhatta volna, hogy a cinkszulfátmöhohidrát előállítása cinkoxid és legalább 74 %-os töménységű kénsav reakciójával nem valósítható meg nagyüzemileg kielégítő módon. A találmány tehát műszaki előítélet leküzdésén alapszik. A találmány eljárás cinkszulfát-monohidrát előállítására cinkoxid és kénsav reagáltatása útján, amely abban áll, hogy a cinkoxidot 140 °C és 237 °C közötti, előnyösen 170 °C és 230 Ó C közötti hőmérsékleten legalább 74%, előnyösen 88—93% töménységű és célszerűen sztöchiometrikus mennyiségű kénsavval reagáltatjuk legalább 20 percen keresztül, előnyösen 30—40 percen keresztül. A találmány értelmében célszerűen úgy járunk el, hogy a porrá őrölt cinkoxidhoz állandó keverés közben lassan hozzáfolyatjuk a kénsavat. A kénsav adagolása után a keverést addig folytatjuk, amíg a reakcióelegy hő-5 mérséklete 200 °C alá nem csökken. A találmány szerinti eljárás főbb előnyei a következők: a) Száraz cinkoxidból, vagyis olcsó nyersanyagból, 10 annak vizes cinksóvá alakítása nélkül teszi lehetővé cinkszulfát-monohidrát előállítását. b) Az előállítási reakció rendkívül gyorsan megy végbe anélkül, hogy a monohidrát mellett heptahidrát is 15 képződnék. c) Nagyüzemi technológiaként is könnyen, olcsón és gyorsan megvalósítható. 20 d) A kapott termék minden külön tisztítás vagy átkristályosítás nélkül felhasználható nyomelem-sóként takarmányok adalékolására. A találmány szerinti eljárás foganatosítására az alábbi 25 kiviteli példákat adjuk meg: 1. példa 30 Fekvőhengeres forgódobos keverőberendezésbe 290 kg porrá őrölt cinkoxidot adagolunk. Állandó keverés közben először 50 kg vizet, majd 360 kg 98 %-os töménységű kénsavat permetezünk a cinkoxidra. A reakció azonnal megindul, és a reakcióelegy hőmérséklete 35 220—230 °C-ra emelkedik. Az elegyet gőzatmoszférában közelítőleg 30 percen át keverjük; ezalatt hőmérséklete 150 °C alá esik. Az így kapott 595 kg (93%) cinkszulfát-monohidrát 40 cink-tartalma 35—37%, szabad-sav tartalma legfeljebb 0,1 %. 2. példa 45 Az 1. példa szerinti keverőbe 290 kg porrá őrölt cinkoxidot adagolunk, majd állandó keverés közben 380 kg 93 %-os töménységű kénsavat permetezünk a cinkoxidra. A reakció azonnal megindul, és a reakcióelegy hőfoka 50 230—235 °C-ra emelkedik. Az intenzív gőzfejlődés befejeződése után, vagyis közelítőleg 15 perc elteltével a reakcióelegy hőmérsékletét 20 percen keresztül 190 °C-on tartjuk. 55 Az így kapott 582 kg (91 %) cinkszulfát-monohidrát cink-tartalma 35—37%, szabad-sav tartalma nem haladja meg a 0,3 %-ot. 60 3. példa Az 1. példa szerinti keverőbe 290 kg porrá őrölt cinkoxidot adagolunk. Állandó keverés közben 395 kg 93 %os töménységű kénsavat permetezünk a cinkoxidra. 65 A reakcióelegy hőmérséklete azonnal 200—210 °C-ra 2
