149117. lajstromszámú szabadalom • Eljárás kristályos mangánszulfát és mangánoborát előállítására barnakőnek SO2 gázzal való redukálása útján

Megjelent: 1962. február 28. MAGYAR NÉPKÖZTÁRSASÁG •#r \5> SZABADAL OKSZÁGOS TALÁLMÁNYI HIVATAL 149.117. SZÁM 12. n. OSZTÁLY — BU—246. ALAPSZÁM SZOLGALATI TALÁLMÁNY Eljárás kristályos mangánszulfát és mangánoborát előállítására barnakőnek SO2-gázzal való redukálása útján Budapesti Kénsavgyár, Budapest -Feltalálók: dr. Almássy Gyula, dr. Kotsís Endre és Suller Lászlóné vegyészmérnökök, budapesti lakosok A bejelentés napja: 1960. október 6. A mangánszulfátot (MnS04-H2

), illetve a mangánborátot [Mn(BC>2)2] különböző ipari célokra használják, úm. a kelmefestésnél, festékgyártásnál, fa pácolására, szennyvíztisztításra, illetve a firniszkészítésnél. E vegyületek leggazdaságosabb nyersanyaga a mangándioxid (barnakő), melyet redukálószerekkel mangánsóvá alakítanak át. Javasolták már a mangándioxid redukálását SOa-vel (Náray—Szabó I.: „Szervetlen Kémia" II. köt. 655. old., dr. W. Siegel: „Die Verfahren der anorganisch-chemischen. Industrie" 329. old.). E reakció lefolyása lassú, továbbá a redukció folyamán a mangánszulfát mellett még viszonylag nagy mennyiségű más kéntartalmú vegyület is képződik, mint pl. tioszulfát, ditionát, mangánszulfit stb. Ezek a melléktermékek csökkentik a termelést és szennyezik a végterméket. Azt találtuk, hogy ha a barnakövet S02~gázzal kénsavas közegben katalizátorok, nevezetesen rezsó (szulfát, klorid vagy nitrát), célszerűen rázszulfát és alkálijodid (nátrium vagy káliumjodid) jelenlétében redukáljuk, a reakció simán, nagyobb sebeseéggel és jó termeléssel zajlik le és a melléktermékek mennyisége minimálisra csökken. Rézszulfát és káliumjodid alkalmazása esetén az eljárás folyamán a következő reakciók zajlanak le: 1. Mn02

+ SOo = MnS0

4 2. 2 CuS04

+ 4 HJ = 2 CuJ + 2 H2SO4 + J2 3. Mn02

+ 2 CuJ + 3 H

2

S0

4

= MnS0

4

—

2 Cu S04

+ 2 H

2

0 + 2HJ 4. Mn02

+ 2 HJ + H

2

S0

4

= MnS04

+ 2 H

2

0 + J

2 5. J2

+ S0

2

+ 2 H

2

0 = H

2

S0

4

+ 2 HJ A reakció mechanizmusa úgy alakul, hogy a iodidion a Cu (II)-t Cu (I)-é redukálja, ez viszont az Mn02

-t redukálja MnS04~é, miközben önmaga Cu (Il)-vé oxidálódik. A Cu (II) a jodid-ion hatására ismét redukálódik és a Cu (I) további Mn02-t képes redukálni. Ez a körfolyamat megismétlődik. A körfolyamat alkalmával, jódsó esetében, jód képződik, melyet az S02

pillanatszerűen jodiddá redukál. Mellékreakcióként a HJ is redukálja a MnD2

-t. Az 1. reakcióegyenlet szerinti folyamat, amely katalizátormentes, a többi reakcióhoz képest kis sebességű. A katalitoe redukció exoterm folyamat, viszont sebessége 50 C° alatti hőfokon optimális, továbbá,magasabb hőmérsékleten a nemkívánatos melléktermékek mennyisége is nagyobb. Ennélfogva az eljárást célszerűen hűtés közben foganatosítjuk. Az eljárást kavaróval felszerelt saválló edényben foganatosítjuk, mely hűtőköpennyel van körülvéve. A mangándioxidof vízzel elkeverjük,, ezután a keverékhez hozzáadjuk a kénsavat és a katalizátorokat és kavarás közben S02

-gázt vezetünk a rendszerbe. A redukció befejeztet jelzi,, hogy a kezdetben fekete színű zagy világossárga, színűvé válik. A zagyot ismert módon ülepítéssel és dekántálassal dolgozzuk fel, az oldat tisztáját kristálykikeverőbe helyezzük, a visszamaradt iszapot vízzel mossuk és a mosóvizet hozzáadjuk az elsá részlethez. Az oldatból bepárláskor MnS04

-H

2

0 kristályosodik ki, melyet elkülönítünk és megszárítunk. Tisztasága 96%-nál nagyobb. Ebből a ter-