Die hierbei sich entwickelnde Salzsäure war aber nur schwer zu
condensiren, weil sie mit Stickstoff, Kohlensäure und Kohlenoxydgas
gemengt war. Trotz des Condensationsthurmes entwich ein Theil der
Salzsäure in die Luft und es bedurfte sehr complicirter Apparate und
besonderer Vorsichtsmaassregeln, um bei der Anwendung der eben
beschriebenen Sulfatöfen eine genügende Condensation zu erzielen.
[Sidenote: Neuer Sulfatofen.]
Alle diese Uebelstände sind verschwunden, seitdem man die Construktion
der Sulfatöfen in folgender Weise verbessert hat. Der =neue Ofen=,
welcher nichts zu wünschen übrig lässt, besteht aus zwei Muffeln, von
denen die eine aus Gusseisen, die andere aus Backsteinen gemauert ist.
Der innere Theil der ersteren repräsentirt ein Segment einer hohlen
gusseisernen Kugel von 9 Fuss (= 2,74 Meter) Durchmesser und 1 Fuss 9
Zoll (= 0,52 Meter) Tiefe. Er steht auf einer Backsteinlage und ist mit
einem gusseisernen Deckel versehen, der gleichfalls ein Kugelsegment von
1 Fuss (= 0,30 Meter) Tiefe im Centrum darstellt. In dem Deckel befinden
sich zwei durch Thüren verschlossene Oeffnungen; die eine davon dient zum
Eintragen des Kochsalzes, während durch die andere das Gemenge in die
Backsteinmuffel geschafft wird. Die Feuerung befindet sich seitlich von
der gusseisernen Muffel und die Flamme derselben lässt man zunächst auf
den Deckel wirken, dann auf die Schale. Die erforderliche Wärme wird
somit durch Transmission der Substanzen in der Muffel gegeben, und die
Gase, die in diesem Falle nicht mit Luft vermischt werden, entwickeln
sich bei einer verhältnissmässig nicht hohen Temperatur. Die
Backsteinmuffel liegt neben der eisernen Muffel und stellt eine Kammer
von etwa 30 Fuss Länge (9,14 Meter) und 9 Fuss Breite (2,74 Meter) dar;
unter der aus Backsteinen gemauerten Sohle befindet sich eine Reihe von
Zügen; ihr oberer Theil besteht aus einem dünnen Gewölbe von Backsteinen,
welches ein zweites Backsteingewölbe trägt; in dem Raume zwischen beiden
circulirt die Flamme. An einer der beiden Seiten der Backsteinmuffel
befindet sich die Feuerung, deren Flamme zunächst in dem Raume zwischen
den beiden Gewölben circulirt und dann durch die Züge geht, die unter der
Sohle liegen. Auf diese Weise geht die Wärme durch das Mauerwerk der
Wölbung und der Sohle auf das Gemenge von Bisulfat und Kochsalz in der
Muffel über.
Will man mit diesem Apparat arbeiten, so bringt man 1/2 Tonne Kochsalz
in die vorgewärmte eiserne Muffel und darauf die erforderliche Menge
Schwefelsäure (von 1,7 spec. Gew.)[44]. Die Masse wird von Zeit zu Zeit
durchgekrückt. Sie verdickt sich allmählig und nach 1-1/2 Stunde etwa
(nachdem 2/3 der Salzsäure entwichen sind) ist sie so consistent
geworden, dass sie durch den Communikationskanal in die Backsteinmuffel
geschafft werden kann, welche auf lebhafter Rothglühhitze erhalten
wird, damit das salzsaure Gas vollständig entweiche. Will man während
dieser Phase der Operation eine concentrirte Säure erhalten, so kühlt
man das Gas vor seinem Eintritt in den Condensator ab; diese
Vorsichtsmaassregel ist aber überflüssig, wenn man schwache Säure
darzustellen beabsichtigt. Es ist eine Einrichtung zur Unterbrechung
der Communikation zwischen beiden Muffeln vorhanden, so, dass die aus
den beiden Muffeln entweichenden Gase getrennt aufgefangen werden
können. Mittelst dieser Verbesserungen und zweckmässigen Condensatoren
von hinlänglicher Capacität und mit der erforderlichen Menge Wasser
gespeist, lässt sich die Fabrikation des Sulfates mit Leichtigkeit so
leiten, dass die Nachbarschaft der Fabrik nicht die geringste
Belästigung erfährt.
[44] Die Menge der zum Zersetzen des Kochsalzes verwendeten
Schwefelsäure wird so gewählt, dass 1 bis 3 Proc. Kochsalz
unzersetzt bleiben. Man ist in diesem Falle sicher, ein völlig
neutrales Sulfat zu erhalten. 100 Theile Kochsalz brauchen zur
vollständigen Zersetzung:
95 Th. Schwefelsäure von 60° B. = 1,70 spec. Gew.
104 " " " 55° " = 1,62 " "
Seit zwanzig Jahren wendet =Tennant= in Glasgow ähnliche Oefen in
seiner Fabrik an, in welcher wöchentlich bis zu 500 Tonnen (= 10,000
Ctr.) Kochsalz zersetzt werden und zwar inmitten einer dichten
Bevölkerung. Dank diesen verbesserten Einrichtungen ist es möglich
gewesen, Sodafabriken in den Städten selbst anzulegen. Die neuen Oefen,
welche in Belgien durch das Gesetz vorgeschrieben sind, werden auf dem
Continent häufig =belgische Oefen= genannt. Trotz alledem erheben sich
in England in den Sodafabrikationsdistrikten immer noch Klagen über
nicht genügende Condensation der Salzsäuredämpfe.
[Sidenote: Die Umwandlung des Sulfates in Rohsoda.]
_B_) =Die Umwandlung des Sulfates in Rohsoda.= Das Sulfat wird behufs
seiner Umwandlung in Soda mit Kreide (zuweilen auch mit Kalkhydrat) und
Kohle gemischt und das Gemenge auf dem Herde eines Flammenofens
geschmolzen. Die drei Materialien werden nur oberflächlich mit einander
gemischt. Die von =Leblanc= aufgestellten Mischungsverhältnisse sind:
100 Th. Sulfat,
100 " Calciumcarbonat,
50 " Kalk.
In zehn verschiedenen Fabriken schwankt der auf 100 Th. Sulfat
angewendete kohlensaure Kalk zwischen 90 bis 121 Theile, die Kohle
zwischen 40 und 75. Der natürliche kohlensaure Kalk wird neuerdings in
einigen Fabriken zum Theil durch den Kalk der ausgelaugten und
entschwefelten Sodarückstände ersetzt.
[Illustration: Fig. 72.]
[Illustration: Fig. 73.]
In England wendet man meist Flammenöfen mit zwei Etagen
(_balling-furnaces_) an (Fig. 72). Ehedem wurde der Ofen mit dem
=gepulverten= und gemischten Material beschickt, während man heutzutage
es vorzieht, die Materialien in =Stücken= anzuwenden, damit man die
Sodablöcke porös genug erhält, um ihr Zertheilen zu befördern und das
Auslaugen zu erleichtern. In Deutschland haben die Sodaöfen gewöhnlich
nur einen Herd (Fig. 73), auch sind sie weit grösser. In England bleibt
das Gemenge, welches in der oberen Etage durch die verlorene Wärme
vorbereitet wurde, nur etwa eine halbe Stunde lang auf dem unteren Herde,
welcher den eigentlichen Arbeitsofen (_working-furnace_) ausmacht. In den
deutschen Sodafabriken wird das in den stark angeheizten Flammenofen
gebrachte Gemisch von Sulfat, Calciumcarbonat und Kohlenklein _M_
erhitzt, bis die Masse in breiigen Fluss kommt, wobei unter fortwährendem
Bearbeiten der Masse mit langen eisernen Krücken _K_ Blasen von
Kohlenoxyd aus der Masse hervorbrechen und mit blauer Flamme verbrennen.
So wie die Flämmchen erscheinen, wird die Masse sofort durch die
Arbeitsöffnungen _P P_ aus dem Ofen gekrückt und in flache Blechkästen
auf Wägen _C_ befindlich gebracht, in welchen sie erkaltet.
Es ist schwierig zu sagen, ob das englische oder das continentale
Verfahren das vortheilhaftere sei. Vom theoretischen Standpunkte aus
scheint die englische Methode den Vorzug zu verdienen. Da man weniger
Substanz (etwa 7 Centner, in den continentalen Fabriken dagegen 30-70
Centner) auf einmal verarbeitet, so ist die Arbeit weniger mühsam, die
Manipulation leichter und das Gemisch bleibt kürzere Zeit einer
intensiven Hitze ausgesetzt, welche wohl einen Verlust von Natrium
durch Verflüchtigung nach sich ziehen könnte. In englischen Fabriken
verliert man nach den Untersuchungen von =Wright= (1867) bei der
Umwandelung von Sulfat in Soda 20 Proc. des im Sulfat enthaltenen
Natriums. Dieser Verlust vertheilt sich in folgender Weise:
Unzersetztes Sulfat 3,49
Unlösliche Natriumverbindungen 5,44
Verflüchtigung von Natrium 1,14
In den Rückständen bleibendes Natrium 3,61
Verlust beim Abdampfen und Calciniren der Laugen 6,56
-----------
20,24 Proc.
[Sidenote: Sodaofen mit Drehherd.]
[Illustration: Fig. 74.]
Eine eigenthümliche Art Sodaofen ist der =Ofen= mit =Drehherd= (Fig.
74). Im Jahre 1853 schlugen =Elliot= und =Russell= die Vereinfachung
der Sodafabrikation durch die Anwendung eines Drehofens vor, wodurch
das Rühren der Masse mit der Hand entbehrlich wird. Im Wesentlichen
besteht diese Einrichtung darin, dass der Herd des Ofens von einem
Cylinder gebildet wird, welcher um seine horizontale Axe gedreht werden
kann. Später wurde der Ofen durch =Stevenson= und =Williamson=
verbessert. Nach dieser Methode kommt das Gemenge von Sulfat, Kalkstein
und Kohle in den eisernen Cylinder _A_, der inwendig mit feuerfesten
Steinen überkleidet ist. Aeusserlich sind an demselben zwei Rippen _B_
angegossen, mit denen der Cylinder auf zwei Paaren von mit
entsprechenden Nuthen versehenen Rädern _C_ ruht. Das eine Paar Räder
ist mit einer Axe versehen, durch deren Drehung den Rädern und durch
diese dem Cylinder eine Drehung mitgetheilt wird. Die Feuerluft des
Ofens _D_ strömt durch die Oeffnung _E_ in den Cylinder und geht dann
durch _F_ in das Pfannengewölbe _G_ und dann durch den Fuchs _K_ in den
Schornstein. Nachdem das Innere des Cylinders bis zum Rothglühen
erhitzt worden ist, bringt man die für eine Operation geeignete Menge
der Materialien auf einem Eisenbahnwagen _J_ durch einen, mit dem
Cylinder nicht in fester Verbindung stehenden Rumpf oder Trichter _H_
in den Cylinder. Nachdem die Hitze etwa 10 Minuten lang auf den Inhalt
des Cylinders gewirkt hat, setzt man die Räder in Bewegung und lässt
den Cylinder eine halbe Umdrehung machen. Darauf lässt man ihn wieder
etwa 5 Minuten lang in Ruhe, worauf man ihm wieder eine halbe Umdrehung
giebt. In dieser Weise wird fortgefahren, bis die Masse im Cylinder in
Fluss geräth, was nach etwa einer Stunde der Fall ist. Dann wird der
Cylinder in continuirliche Drehung versetzt, so dass er in je drei
Minuten sich ein Mal umdreht. Der Fortgang der Operation wird nun von
Zeit zu Zeit durch Oeffnen einer in dem Cylinder angebrachten Thüre
beobachtet. Ergiebt sich dabei die Beendigung des Processes, so lässt
man die Sodaschmelze in untergestellte eiserne Gefässe aus dem
Cylinder abfliessen. Die Oeffnungen _B_ und _B'_ dienen zum Füllen und
zum Entleeren. Die Vortheile des Drehofens liegen auf der Hand. Da man
kein Werkzeug zum Umrühren der Masse braucht, so kann der Ofen
geschlossen bleiben; die inwendige Lage von Backsteinen hat grosse
Dauer und die Ersparniss an Handarbeit ist ganz bedeutend. Ein Cylinder
von 11 Fuss Länge (= 3,35 Meter) und 7,5 Fuss Durchmesser (= 2,25
Meter) zersetzt 14 Centner Sulfat (= 700 Kilogr.) in einer Zeit von
zwei Stunden und zwar zum Kostenpreise von 2 Sh. 1 Penny (= 2 Fr. 60
Cent.) pro Tonne. Von einer Verflüchtigung von Alkali kann bei dem
Umstande, dass der Ofen geschlossen bleibt, selbstverständlich keine
Rede sein. Die vorstehende, in der That etwas kühne Neuerung ist sehr
verschieden beurtheilt worden. Einige Fabrikanten halten sie für eine
wichtige Verbesserung, während andere der Ansicht sind, dass sie zu
kostspielig sei, der Betrieb leicht Störungen erlitte und die Controle
der Operation grosse Schwierigkeiten mache. Eine Thatsache spricht aber
entschieden zu Gunsten des neuen Verfahrens, nämlich auf den _Jarrow
Chemical Works_ (South-Shields), wo der Drehherd längst eingeführt war,
hat man nach und nach drei neue Oefen nach dem nämlichen Principe
errichtet, was sicher nicht der Fall gewesen wäre, wenn der erste Ofen
nicht befriedigende Resultate geliefert hätte. Seit einigen Jahren
führt man den Drehherd auch auf dem Continente ein.
Die Rohsoda hat annähernd folgende Zusammensetzung:
Natriumcarbonat 45
Schwefelcalcium 30
Aetzkalk 10
Calciumcarbonat 5
Fremde Körper 10
---
100
Beträchtliche Mengen von Rohsoda werden namentlich in England ohne
weitere Behandlung zur Seifenfabrikation, in der Bleicherei und zur
Fabrikation von Bouteillenglas verwendet.
[Sidenote: Auslaugen der Rohsoda.]
_C_) =Ueberführung der Rohsoda in gereinigte Soda= durch Auslaugen und
durch Abdampfen, [Greek: a]) =Das Auslaugen der Rohsoda.= Die Rohsoda
wird durch Auslaugen mit Wasser in eine Lösung von Natriumcarbonat und in
einen unlöslichen Rückstand (Sodarückstand, Sodakalk, Sodamark) zerlegt.
=100= Th. Rohsoda geben dabei
in Wasser löslicher 45,0 Theile
Sodarückstand 58,7 "
------------
103,7 Theile
Die Blöcke der englischen Rohsoda sind im Allgemeinen von dunklerer Farbe
und weit kohlereicher als die Soda der continentalen Fabriken. Vor dem
Auslaugen setzt man sie gewöhnlich 1-2 Tage lang der Luft aus, in einigen
Fabriken sogar 10-12 Tage, nicht nur um sie vollständig erkalten zu
lassen, sondern auch, damit sie etwas zerfallen, wodurch die spätere
Behandlung erleichtert wird.
Die =älteste= Methode des Auslaugens bestand darin, die Rohsoda fein zu
mahlen und das gesiebte Pulver mit der vierfachen Gewichtsmenge Wasser
anzurühren. Nachdem das ungelöst Gebliebene sich abgesetzt, decantirte
man die erhaltene Sodalösung, die mit einem neuen Rohsodaquantum
zusammengebracht wurde, und diesen Vorgang wiederholte man drei- bis
viermal. Zugleich wurde die vom ersten Bottich abgegossene Sodalösung
durch reines Wasser ersetzt, welches nach und nach von einem Bottich
zum andern wanderte. Auf diese Weise wurden der Rohsoda alle löslichen
Bestandtheile entzogen. Wie leicht einzusehen, litt dieses
Auslaugeverfahren an mehreren Uebelständen; einmal ist hierbei die
lösende Kraft des Wassers keine ununterbrochene, indem sie sich nur im
Moment des Umrührens äussern kann; die gelösten Mengen sind daher nie
beträchtlich. Das andere Mal erfordert dasselbe viel Handarbeit. Es
findet daher wol nirgends mehr Anwendung.
[Illustration: Fig. 75].
Die Methode des Auslaugens =durch einfache Filtration=, wegen der
vielen Arbeit auch keineswegs zu empfehlen, besteht darin, die Rohsoda
in Kästen aus Schwarzblech zu bringen, die mit einem siebähnlich
durchlöcherten falschen Boden versehen sind und sie darin mit Wasser
zusammenzubringen. Eine Reihe von Blechkästen _A_, _B_, _C_, _D_ ...
(Fig. 75), von 1,5 Meter Höhe, 1,8 Meter Breite und 2 Meter Länge, ist
neben einander auf einer Erhöhung aus Mauerwerk aufgestellt. 25 Centim.
vom Boden entfernt befindet sich der durchlöcherte falsche Boden von
Holz oder von gelochtem Bleche. Eine über den Kästen angebrachte
hölzerne Röhrenleitung _K_, die durch die Eisen _F_, _F'_ gehalten
wird, leitet durch die Zapfen _t_, _t'_ und _t''_ die Flüssigkeit in
die Kästen. An letzteren sind unterhalb des falschen Bodens Hähne _r_,
_r'_ und _r''_ angebracht, durch welche man die Flüssigkeit aus den
Kästen in die Rinne _K'_ ablassen kann. Die Rohsodablöcke kommen in
Stücke von Kopfesgrösse zerschlagen auf den falschen Boden, wo sie
einem wiederholten Auslaugungsprocess unterworfen werden. Nehmen wir an
ein System der drei Kästen _A_, _B_, _C_ und den Kasten _A_ mit
frischer Rohsoda, _B_ mit einmal und _C_ mit zweimal ausgelaugter
Rohsoda beschickt, so lässt man in jeden der drei Kästen durch die
Rinne _K_ die letzten Aussüsswässer einer vorhergehenden Auslaugung
treten. Diese Wässer bleiben acht Stunden in jedem Kasten. Nach Ablauf
dieser Zeit lässt man die Lauge (die 30° B. zeigt) durch _r_ in die
Rinne _K'_ abfliessen, ebenso auch die weit schwächeren Laugen aus _B_
und _C_, die in grossen Reservoirs sich mit der Lauge aus _A_ mischen
und deren Titre auf etwa 25° B. herabdrücken. Man lässt von Neuem
Aussüsswasser auf _A_ und _B_ und in einen vierten, mit neuer Rohsoda
beschickten Kasten _D_ laufen; nach acht Stunden leitet man die Laugen
in das Reservoir, das bereits die Laugen der ersten Arbeit enthält, u.
s. w. fort. Dadurch ist es möglich, ununterbrochen eine Lauge von 25°
B. Dichte zu haben. Nachdem der Inhalt eines jeden Kastens einer
dreimaligen Auslaugung unterworfen worden war, beendigt man das
Aussüssen der Rückstände mit bis auf 50° C. erwärmtem Wasser. Die
hierbei gewonnenen Flüssigkeiten dienen, wie oben bemerkt, zum
Auslaugen der Soda in den Kästen _A_, _B_ und _C_.
[Illustration: Fig. 76.]
[Illustration: Fig. 77.]
Der von =Clément Desormes= eingeführte Auslaugeapparat besteht (Fig.
76) aus einer Anzahl von staffelförmig aufgestellten Eisenblechkästen.
Die Anzahl der Kästen beträgt 12 bis 14, die Abbildung hat deren nur
fünf, _A_, _B_, _C_, _D_, _E_. Der oberste Kasten _A_ ist von Gusseisen
und doppelt so gross als die übrigen. Durch gebogene Röhren, welche
etwa 15 Centim. über dem Boden angebracht sind, kann die Flüssigkeit
jedes höher stehenden Kastens in den zunächst tiefer stehenden
fliessen, also aus _A_ nach _B_, aus _B_ nach _C_ und so fort. Der
unterste Kasten _E_ giebt die Flüssigkeit in die Klärkästen _F F'_ ab,
von denen sechs vorhanden sind und welche unter einander durch Röhren
in Verbindung stehen, die etwa 3 Zoll unter dem oberen Rande sich
befinden. Die auszulaugende und fein gemahlene Rohsoda kommt in
siebartig durchlöcherte Blechgefässe _f f_, _e e_, _d d_ u. s. w. Soll
das Auslaugen beginnen, so werden die Auslaugekästen mit warmem Wasser
gefüllt, hierauf werden zwei Blechgefässe je mit 50 Kilogr. Rohsoda
beschickt, mittelst einer durch die Handhaben gesteckten Stange, in den
untersten Auslaugekasten _E_ gehängt, nach 25-30 Minuten werden sie
herausgenommen, in _D_ eingehängt, während in _E_ zwei neue kommen, und
so wird fort operirt, so dass nach 8 Stunden, wenn 14 Auslaugekästen
vorhanden sind, nicht allein in dem ersten Kasten _A_ sich Sodagefässe
befinden, welche alle Kästen passirt haben, sondern dass schon zwei
solcher Gefässe _f f_ aus _A_ herausgenommen und zum Abtropfen auf _k_
gestellt sind. Nach einer halben Stunde wird aus diesen Gefässen der
Rückstand in einen Karren geleert, um aus der Fabrik entfernt zu
werden, während _e e_ an die Stelle von _f f_ zum Abtropfen kommen, _d
d_ an die Stelle von _e e_ u. s. f., in _E_ endlich zwei neugefüllte
Gefässe. Jedesmal wenn zwei neue Gefässe in den untersten Kästen
eingehängt werden, lässt man nun in den obersten Kasten _A_ ohngefähr
doppelt so viel Wasser fliessen, als das Volumen der Soda beträgt. Das
Wasser verdrängt die schwerere Lauge am Boden, diese fliesst durch das
Rohr in das nächstfolgende Gefäss _B_, macht hier wieder die schwerere
Lauge nach _C_ überfliessen u. s. w., so dass zuletzt die fast
gesättigte Lösung aus _E_ in die Klärkästen _F F_ läuft, wo sich die
aufgeschwemmten trübenden Substanzen ablagern. Die Temperatur muss in
den Auslaugekästen auf 45 bis 50° C. erhalten werden, nicht höher, weil
sonst, wie man sagt, das Schwefelcalcium eine Zersetzung erleidet. Zum
Erwärmen dienen Dampfröhren, welche in die Kästen münden, etwa in einem
Dritttheile ihrer Höhe. Auch in den Klärkästen wird die Lauge durch
Dampf erwärmt, damit nicht Salz auskrystallisire. Das Einhängen der
Soda in durchlöcherten Gefässen in die Auslaugekästen ist das bekannte
Verfahren, bei welchem man die aufzulösenden oder auszulaugenden
Substanzen an die Oberfläche des Lösungsmittels bringt, was das
Gelöstwerden ausserordentlich beschleunigt, indem die entstandene
concentrirte Lauge sich dabei nicht um den aufzulösenden Körper
ansammelt und so die fernere Einwirkung des Lösungsmittels hindert,
sondern zu Boden fliesst und daher stets dem Lösungsmittel Platz macht.
Haben die Seihgefässe eine so bedeutende Grösse, dass sie, mit Soda
gefüllt, nicht von den Arbeitern direct translocirt werden können, so
geschieht dies mittelst eines verschiebbaren Flaschenzuges. Der
Flaschenzug ist nämlich an einem kleinen Wagen befestigt, welcher oben
auf einer Eisenbahn läuft, die sich über die Reihe der Auslaugekästen
hinzieht. Durch Fig. 77 sind zwei Auslaugekästen in vergrössertem
Maassstabe und von etwas veränderter Einrichtung dargestellt. Jeder
Kasten ist hier in der Mitte durch eine senkrechte doppelte Scheidewand
in zwei Abtheilungen getheilt, welche durch die Oeffnungen _a_ und _b_
mit einander in Verbindung stehen. In den Raum zwischen den beiden
Scheidewänden münden die Dampfröhren _h h_; _g g_ sind die
Ueberlaufröhren; _n n_ ... die Seiher von Eisenblech, an den schmalen
Seitenwänden mit durchlochten Laschen versehen, um die Stange zum
Translociren hindurchstecken zu können. Dieses Auslaugeverfahren findet
noch in vielen Sodafabriken Anwendung.
Nach Angaben von =Dürre= soll der nachstehend beschriebene Apparat dem
eben beschriebenen noch vorzuziehen sein. Es stehen vier
schmiedeeiserne oder gusseiserne Kästen von etwa 1,6 Meter Länge, 1,6
Meter Breite und 1,65 Meter Tiefe terrassenförmig. Von der, zu
faustgrossen Stücken zerschlagenen rohen Soda kommen in jeden dieser
Kästen 10 Centner mit der nöthigen Menge Wasser. Das Auslaugen erfolgt
in 12 Stunden, während der die Soda vier Mal translocirt wird, und zwar
nach jedesmal 3 Stunden in den zunächst höher stehenden Laugekasten, so
dass der Rückstand nach 12 Stunden als erschöpft aus dem obersten
Kasten ausgeworfen wird. In den beiden obersten Kästen findet das
Auslaugen kalt statt, im dritten Kasten bei etwa 44° C., im vierten bei
56° C. Die Lauge gelangt aus dem obersten Kasten ohne Weiteres in den
folgenden, aus diesem aber erst in eine Cisterne, wo sie durch Dampf
erwärmt wird; zwischen dem dritten und vierten Kasten ist ebenfalls ein
Gefäss eingeschaltet, in welchem die Lauge auf ihrem Wege nach dem
vierten Kasten auf 56° C. gebracht wird. Während man nun in den
obersten Kasten alle drei Stunden Wasser nachgiebt, fliesst aus dem
untersten Kasten die Lauge mit der geeignetsten Concentration (24° B.)
in ein grösseres Reservoir. Vier solcher Reihen von Kästen, mit den
dazu gehörenden Wärmegefässen, bilden ein System.
[Illustration: Fig. 78.]
Auf rationelle und ökonomisch vortheilhafte Weise wurde das Problem des
Auslaugens der Rohsoda zuerst durch =James Shanks= in St. Helens
gelöst. Das neue Verfahren -- die =methodische Filtration= -- gründete
sich auf die Thatsache, dass eine Lösung um so dichter wird, je mehr
Salze sie gelöst enthält, und dass einer Flüssigkeitssäule einer
schwachen Lauge von einer gewissen Höhe durch eine minder hohe
Flüssigkeitssäule einer stärkeren Lauge das Gleichgewicht gehalten
wird. Nach diesem Principe stehen die Bottiche in der Zahl von vier bis
acht (Fig. 78) in einer Reihe horizontal neben einander; durch
dieselben läuft Wasser, welches, indem es die Bottiche durchströmt, die
Soda auslaugt und dadurch von Bottich zu Bottich dichter wird; das
Niveau der Flüssigkeit sinkt von Bottich zu Bottich, von dem ersten an,
der reines Wasser enthält, bis zu dem letzten, von welchem gesättigte
Lauge abläuft. Obgleich also die Bottiche in einer Horizontalebene
stehen, ist doch das Niveau der Flüssigkeit darin staffelförmig. Die
Bottiche haben 2,6 Meter Länge und Breite und 2 Meter Tiefe, und sind
mit einem falschen Boden _F_ versehen, der aus gelochtem Blech
zusammengesetzt ist und durch einen Rost getragen wird. Vom Boden eines
jeden Bottichs geht ein Blechrohr _T_, welches an beiden Seiten offen
ist und dessen untere Oeffnung diagonal geschnitten ist, bis an die
Oberfläche und trägt seitlich ein kurzes Rohr _t_, welches, wie aus der
Zeichnung hervorgeht, einen Bottich mit dem andern verbindet. Durch die
mit Hähnen versehenen Wasserleitungsrohre _r_, _r'_, _r_, _r_, kann
jeder Bottich mit Wasser versehen werden. Durch die am Boden der
Bottiche befindlichen Hähne _R_ und _R'_ kann die Lauge in die Rinne
_c'_ geleitet werden. Vier Waschungen sind in der Regel genügend.
Betrachten wir nun die vier Bottiche, welche in der Zeichnung
dargestellt sind. Der eine Bottich enthält Rohsoda, die bereits drei
Waschungen durchgemacht hat, sie enthält daher nur geringe Mengen
löslicher Salze. Dieser Bottich (I) erhält demnach Aussüsswasser,
welches dann, nachdem es der Soda alles Lösliche entzogen, in den
Bottich (II) gelangt, dessen Soda erst zweimal ausgewaschen worden war;
hierauf geht die Lauge in den Bottich (III), dessen Inhalt erst ein
einziges Mal mit Wasser in Berührung gewesen war, und endlich in den
mit frischer Rohsoda beschickten Bottich (IV). Von da aus läuft die
Lauge nach dem Reservoir. Der Bottich (I) wird mit neuer Rohsoda
versehen und ändert durch in die Oeffnungen der Blechrohre gebrachte
Zapfen den Marsch der Lauge in der erforderlichen Weise ab. Diese
Anordnung gestattet dem Arbeiter, sich zwei nebeneinanderstehende
Bottiche herauszusuchen und den einen davon zum Eintritts-, den andern
zum Austrittsbottich zu machen. Da die Bottiche abwechselnd gefüllt und
entleert werden, so enthält derjenige, der zuletzt beschickt wurde,
auch die reichhaltigste Substanz und die gesättigtste Flüssigkeit, die
am dichtesten ist und deshalb am tiefsten steht; folglich ist dieser
Bottich bis zur neuen Reihenfolge, der Austrittsbottich, aus welchem
man die gesättigte Lauge gewinnt. Andererseits enthält der Bottich, in
welchem in diesem Moment die erschöpfteste Masse sich befindet, die
schwächste Lauge und diese folglich im höchsten Niveau. Dieser Bottich
bildet selbstverständlich das Eintrittsgefäss für das reine Wasser.
Sobald die Beschickung in diesem Bottich völlig erschöpft ist, entfernt
man sie und ersetzt sie durch neue Beschickung; durch Oeffnen einer
Reihe von Hähnen wird dieser Bottich in den Austrittsbottich
übergeführt. Zugleich leitet man den Strom kaltes Wasser in den
benachbarten Bottich u. s. w. Je mehr Bottiche eine Reihe enthält, um
so eher lässt sich eine bestimmte Menge Rohsoda in einer gegebenen Zeit
erschöpfen. Es giebt jedoch praktische Grenzen, die nicht überschritten
werden dürfen, sowol für die Anzahl der Auslaugungsgefässe, als auch
für die Schnelligkeit des Wasserstromes. Es genügt, dass die ablaufende
Lauge eine Dichte von etwas unter 1,3 (1,27 bis 1,286) habe; ein
Kubikfuss der Lösung (= 0,028 Kubikmeter) enthält alsdann 4,5 bis 4,95
Kilogr. feste Bestandtheile, was einem Gehalt von ungefähr 13,5 Proc.
vom Gewichte der Flüssigkeit entspricht. Die Vortheile des neuen
Auslaugeverfahrens in seiner Anwendung auf Sodafabrikation sind
folgende: 1) der Transport der Rohsoda von Bottich zu Bottich fällt
hinweg, da die Soda in demselben Behälter bleibt vom Anfang an bis zu
Ende und man erspart beträchtlich an Handarbeit; 2) da die rohe Soda
von der Flüssigkeit bedeckt bleibt, so setzt sie sich niemals so fest
zusammen, wie es nach dem älteren Verfahren häufig geschieht und
wodurch das Auslaugen so bedeutend erschwert wird. Im Gegentheile die
umgebende Flüssigkeit trägt die rohe Soda hydrostatisch, so dass die
Masse immer poröser wird in dem Maasse, als das Auslaugen
fortschreitet, wodurch das Auslaugen befördert und vervollständigt
wird; 3) der abwärts gehende Strom der Flüssigkeit nimmt den dichtesten
Theil der Lösung mit fort, so dass die Operation mit geringeren
Wassermengen, in weniger Zeit und weit vollständiger verläuft, als wenn
die Filtration eine aufsteigende gewesen wäre; 4) die Schnelligkeit und
das Continuirliche der Operation entziehen das Alkali schleunigst der
Einwirkung des unlöslichen Calciumsulfuretes und kürzen die Dauer der
graduellen Reaktionen, durch welche sich lösliche Schwefelmetalle
bilden und zwar zum grossen Nachtheile für das Produkt; 5) die grosse
Concentration der so gewonnenen Lauge kürzt die Abdampfungsdauer ab,
wodurch ganz wesentlich an Brennstoff gespart wird.
Die Beschaffenheit der durch Auslaugen der Rohsoda gewonnenen und durch
Absetzenlassen geklärten =Lauge= ist von der Beschaffenheit der
Rohsoda, von der Dauer der Einwirkung der Luft und des Wassers und der
dabei angewandten Temperatur abhängig, so dass allgemeine Angaben
darüber nicht gemacht worden können. =Kynaston=, =Scheurer-Kestner= und
=J. Kolb= haben nachgewiesen, dass die trockne Rohsoda kein Aetznatron
enthält und dass dessen Gegenwart in der Lauge nur von der Einwirkung
des Kalkes auf das Natriumcarbonat bei Gegenwart von Wasser herrührt.
Auch das Schwefelnatrium kann in einer normal bereiteten Rohsoda nur
spurenweise vorkommen, aber die Menge des Schwefelnatriums, das in der
Lauge sich findet, kann noch weit mehr variiren als die des
Aetznatrons, und ist nur von der Art und Weise des Auslaugens
abhängig. Meistens ist es Natriummonosulfuret, das in der Lauge
enthalten ist, entstände auch Polysulfuret, so würde es durch das
zugleich vorhandene Aetznatron in Monosulfuret verwandelt werden. Das
Eisen ist als Eisenoxyd in der Rohsoda, erst bei der Einwirkung von
Wasser verwandelt es sich in Schwefeleisen, das in dem vorhandenen
Schwefelnatrium sich auflöst und die Laugen grün oder gelbbraun färbt.
Die Menge des Wassers, die man zum Auslaugen der Rohsoda anwendet, ist
ohne Einfluss auf die Kausticität der Lauge, während die
Schwefelnatriummenge, wie oben bemerkt, mit dem Wasserquantum, der
Digestionsdauer, der Temperatur- und Concentrationszunahme gleichfalls
zunimmt. Dies ist eine Folge der vermehrten Löslichkeit des
Schwefelcalciums, welches mit Wasser in Calciumsulfhydrat und
Kalkhydrat zerfällt; erstere Verbindung giebt dann mit dem Aetznatron
Schwefelnatrium und zwar um so leichter, je concentrirter die Lauge
ist. Auch kohlensaures Natrium setzt sich mit dem Schwefelcalcium um:
je verdünnter die Lösung, je höher die Temperatur und je länger die
Einwirkung war.
Für die =Praxis= folgt aus den Arbeiten =J. Kolb='s, dass man die
Rohsoda rasch auslaugen, dabei möglichst wenig Wasser anwenden und die
Temperatur so niedrig wie möglich halten muss. Es wäre ein immenser
Fortschritt, erfände man einen Apparat, mittelst dessen man die Rohsoda
in der Kälte in einigen Stunden (und nicht, wie bei den jetzt
angewendeten Apparaten, in einigen Tagen) auslaugen könnte, und bei
welchem man nur so wenig Wasser anzuwenden brauchte, dass man sofort
ganz concentrirte Laugen erhielte. Diese Laugen würden dann frei von
Schwefelnatrium sein.
Als Beispiel der Zusammensetzung einer Rohlauge sei die Analyse einer
solchen Lauge (aus der chemischen Produkten-Fabrik von =Matthes= und
=Weber= zu Duisburg a/Rh.) angeführt. Spec. Gewicht = 1,25. 1 Liter
Lauge enthält 313,9 Grm. festes Salz, welches in 100 Th.
zusammengesetzt war aus
Natriumcarbonat 71,250
Natriumhydroxyd 24,500
Kochsalz 1,850
Natriumsulfit 0,102
Natriumhyposulfit 0,369
Schwefelnatrium 0,235
Cyannatrium 0,087
Thonerde 1,510
Kieselerde 0,186
Eisen Spuren
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100,071
Eine Rohlauge aus dem Klärkessel der Rhenania bei Aachen hatte ein
spec. Gewicht von 1,252 und enthielt ein Liter 311 Grm. festen
Rückstand.
[Sidenote: Abdampfen der Lauge.]
[Greek: b]) =Abdampfen der Lauge.= Die durch Absetzenlassen in den
Klärbassins von allen suspendirten Theilchen befreite Rohlauge enthält
wesentlich Natriumcarbonat und Aetznatron, ausserdem Kochsalz und andere
Natronsalze in geringer Menge. Beachtenswerth ist die Gegenwart von
Schwefeleisen-Schwefelnatrium in der Rohlauge, welches die Ursache der
Färbung des Sodasalzes beim Eindampfen ist. Werden die Laugen abgedampft,
sobald sie die Auslaugeapparate verlassen haben, so befördert man die
Suspension des Sulfosalzes und man erhält ein gefärbtes Salz. Um die
Abscheidung dieser für den Betrieb störenden Eisenverbindung zu
befördern, ist es daher absolut nöthig, dass die Laugen im abgekühlten
und wenig concentrirten Zustande in den Klärbassins längere Zeit
verweilten. Das Sulfosalz kann jedoch auch durch Oxydation beseitigt
werden, wie es in England nach dem Verfahren von =Gossage= mit Hülfe der
atmosphärischen Luft geschieht. Als oxydirende Agentien wendet man auch
ferner Chlorkalk und besonders Natriumsalpeter an. Auch die Anwendung
eines Bleisalzes oder von Kupferoxyd oder von Spatheisenstein ist in
Vorschlag gebracht worden. Da nach =J. Kolb='s Versuchen das
Eisenmonosulfuret in Aetznatron und Natriumcarbonat unlöslich ist, so
kann durch Zusatz von Eisenvitriol das Sulfosalz in Eisenmonosulfuret und
Natriumsulfat übergeführt werden. Das Monosulfuret scheidet sich schnell
ab und die darüberstehende vollkommen farblose Flüssigkeit liefert völlig
weisses Salz.