183576. lajstromszámú szabadalom • Eljárás wolfram izzószál spirál molibdén magjának automatikus kémiai kioldására és berendezés az eljárás foganatosítására
1 183 576 2 A találmány tárgya eljárás fényforrásokhoz használt wolfrám izzószál spirál molibdén magjának automatikus kémiai kioldására salétromsav, kénsav és víz elegy ével. A találmány tárgya továbbá az eljárás foganatosítására szolgáló berendezés. Ha a fényforrásokhoz wolfrám izzószálakat állítanak elő, a wolfrám spirálhuzalt molibdén maghuzal köré spirálozzák. Az eddig használatos eljárásnál a maghuzalt kémiai kioldással távolítják el, mielőtt az izzószálakat a fényforrás-előállításhoz alkalmazni lehet. A maghuzalt molibdénsav formájában oldják ki salétromsav, kénsav és víz elegyével. A maghuzal eltávolításakor hő és viszonylag nagy mennyiségű, a környezetre káros nitrogén-oxid gázok (NOx) szabadulnak fel. A mag eltávolítására korábban kézi eljárást alkalmaztak az izzólámpaiparban. Ennél a maghuzal eltávolítására 7 mól salétromsav, 6 mól kénsav és 25 mól víz elegyét használták. Ilyen savfürdőben sarzsonként körülbelül 50 g molibdén maghuzalon lévő izzószálat kezeltek. A maghuzalfeloldást hatásos elszívóval rendelkező füstkamrákban hajtották végre, melyek csak a képződött nitrózus gázokat távolították el a környezet légkörébe. Az eljárást később automatizálták és így a maghuzaltól megszabadítandó izzószálmennyiség mintegy tízszer annyi molibdént tartalmazhat. Mivel a maghuzal-eltávolítási reakció erősen exoterm, szabályozatlan folyamat megy végbe és a képződött nitrózus gázokat gázmosókban lúggal és savval kell kezelni. E kezelés ellenére jelentős mennyiségű nitrózus gáz hagyja el a tisztítóberendezéseket a gyors reakciólefolyás és a nitrózus gázképződés magas pillanatértékei következtében. Bár sok költséges abszorpciós lépcsőt kipróbáltak, mindeddig nem sikerült teljesen kiküszöbölni a nitrózus gázok kiáramlását a légkörbe. Megkísérelték a molibdén kicsapását, szokásosan gipsszel való együttes kicsapás útján, aminek eredményeként kalcium-molibdát képződött. Ezt azután hulladéktároló üzembe kellett átszállítani. Az izzószál magjának eltávolítására savat használva a maghuzal molibdénjét a salétromsav molibdénsavvá (Mo03nH20) oxidálja, miközben a salétriumsav nitrózus gázokká (N0+N02) redukálódik. A használt kénsav másodlagos „oldószerként” hat a molibdénsavra, miközben könnyen oldódó komplex molibdil- (MoÖ*+) vagy molibdenil- (Mo02+) vegyületek képződnek. Ez a reakció előfeltétele az akadálytalanul végrehajtott maghuzaleltávolításnak. Feltételezik, hogy a wolfrám spirálhuzal nem károsodik kémiai behatás következtében. A molibdénhez hasonlóan a wolfrámot is elsődlegesen a salétromsav oxidálja. Az erősen savas közegben azonban a wolfrám izzószálat a képződött, nehezen oldódó wolfrámsav (H2W04) azonnal passziválja, amely rendkívül vékony, védő filmként rakódik le az izzószál felületére. E védő film a wolfrám izzószálat minden további károsodástól megvédi. Az új eljárást külön erre a célra feltalált reaktorban hajtjuk végre. Sarzsonként viszonylag nagy számú izzószál (60 W, 225 V típusúból egészen 600000-ig, ami körülbelül 12 kg molibdénnek felel meg) maghuzala távolítható el egyidejűleg e reaktorban. Az eljárás 12 kg-nál nagyobb sarzsok kioldását is megengedi. A reaktorban képződött NOx gáz az eljárás eredményeként salétromsavvá alakul át. A salétromsav képződésekor a reaktortartályban oxigénfogyás következik be, miáltal vákuum keletkezik. E vákuumot az egész reakcióciklus folyamán fenntartjuk. Az új maghuzaleltávolítási eljárás egy jelentős előnye abban áll, hogy a kezelő savat sokkal hatásosabban használjuk fel, mint az eddig ismert eljárásoknál. Ez lehetővé teszi a kereskedelmileg értékes molibdén visszanyerését. Következésképpen e nehézfém okozta környezeti problémák rentábilis módon oldhatók meg. Az eljáráshoz tartozó kémiai reakciók a következő egyenletekkel adhatók meg (ezekben s= szilárd, f=* folyékony, g“gáznemű). a) Molibdén feloldása I. Mo(s) + 2HNOj(f) -* H2Mo04(s+ 0 + 2NO(g) II. Mo(s) + 6HN03(fj^H2Mo04(s+f) + + 6K02 (g) + 2H20(f) III. H2Mo04(s) + 2H2S04(f) -»- Mo02(HS04)2 (f) + 2H2O(0 IV. H2Mo04(s) + 4H2SO4(0- MoO(HS04)4 (0+ 3H20(f) 25—26 °C-on az oxidáció főleg az I. egyenlet szerint megy végbe. A fejlődött hő körülbelül 300 kJ per mól oxidált molibdén. b) Visszaalakulás salétromsavvá V. 6N0 + 302-6N02 VI. 6N02 + 3 H20 - 3 HN03 + 3 HN02 VII. 3HN02-* HN03 + 2NO+ H20 VIII. 4NO+ 302 + 2H20~* 4HN03 (zlH--599 kJ 18 °C-on) fgy a salétromsav visszaatakulásakor körülbelül 150 kJ - mól'1 szabadul fel. IX. 2N0(g)+HN03(f)+3H2S04(D^ ^3NOHS03(f)2H20(f) X. 2N02(g) + H2S04(f) ** NOHS04 (f) + HN03 (0 A találmány célkitűzése, hogy a wolfrám izzószálakban lévő molibdén maghuzal kioldására olyan szabályozott eljárásról gondoskodjék, amelynél a képződött nitrózus gázok a reaktortartályban visszamaradnak, ahol salétromsavvá alakíthatók vissza, úgyhogy a környezetbe nem tudnak nitrózus gázok kiáramlani. 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 2
