Im Folgenden wird die Anwendung eines Oberflächenbegasungssystems für die Gewinnung von hochreinem Feingold aus einer Lösung beschrieben. Selbstverständlich ist das System zur Oberflächenbegasung auch für andere Anwendungen geeignet, bei denen es um das Eintragen von Gasen in Flüssigkeiten während des Rührprozesses geht.
Die Autoren: Dr. Jürgen Reinemuth Geschäftsführer, Thaletec Joachim Prior Technical Director, Prior Engineering
Das Einleiten von Gas in Flüssigkeiten in emaillierten Rührbehältern ist ein bekanntes und übliches Verfahren, das in der chemischen Industrie zu verschiedensten Zwecken angewendet wird. Beispielhaft sind Hydrierungen oder Chlorierungen zu nennen, bei denen gasförmiger Wasserstoff oder Chlorgas in die Flüssigkeit eingetragen wird. In der Biotechnologie ist das Begasen erforderlich, um die Bakterien oder Zellen mit dem lebensnotwendigen Sauerstoff zu versorgen.
In Kooperation mit der Firma Prior Engineering Services aus der Schweiz hat Thaletec einen emaillierten Rührbehälter mit dem Segtec-System (= Surface Effect Gassing Technology) für das Oberflächenbegasen zur Fällung von Feingold aus salzsaurer Tetrachlorogold(III)säure mittels SO2-Gas realisiert. Bei dem, unter dem Namen Aureomat vermarkteten Verfahren werden durch selektive Fällung Feingoldqualitäten von > 99,99 % raffiniert. Im Gegensatz zu anderen, konventionell eingesetzten Goldfällungsprozessen, zum Beispiel der Fällung mit Natriummetabisulfit (Na2S2O5), erlaubt der Einsatz von technisch reinem SO2 als Reduktionsmittel beim Aureomat-Verfahren u. a. einen abgasfreien Prozessbetrieb, d. h. während des regulären Prozessbetriebs der Aureomat-Anlage entweicht kein SO2. Das Closed-System-Design der Anlage erhöht die Metallsicherheit während des Prozessbetriebes, zudem liegt der SO2-Verbrauch nahe der Theorie. Da SO2 der einzige zugesetzte Reaktant ist, wird eine Einschleppung von zusätzlichen Ionen (z. B. Na+) vermieden. Weitere Vorteile sind:
- einfache Dosierkontrolle für das Reduktionsmittel
- Abwasserreduktion um mehr als 30 % im Vergleich zu Natriumbisulfit-Fällungssystemen
- gleichmäßige, feinkristalline bzw. sandähnliche Partikelstruktur des gefällten Feingoldschwamms
- hoher Automatisierungsgrad
- kurze Prozesszeiten
Bisher erfolgte die SO2-Begasung von Tetrachlorogold(III)säure entweder rudimentär durch austauschbare, lose in einen offenen Reaktor hineinhängende Kunststoffschläuche oder mittels apparativ aufwendigen Druckbegasungssystemen. Konventionelle Oberflächenbegasungssysteme waren zwar verfügbar, jedoch für die Goldfällung entweder nur in ungünstigen Materialausführungen erhältlich oder von Prinzip wegen untauglich.
Verfahrenstechnische Herausforderung
Die Herausforderung bei der Goldfällung mittels SO2 ist, dass das Gold spontan ausfällt, sobald SO2-Gas auf die Tetrachlorogold(III)säure trifft. Dieser chemische Vorgang muss technisch beherrscht werden. Risiken infolge der sich spontan ausbildenden Goldpartikel sind mögliches Verstopfen des Einleitrohrs, teilweise Ausfallen von Gold in gasführenden Leitungen und Bildung von Goldbelägen in Leitungen, auf Membranen in Gaszirkulationspumpen, etc.
Beim Segtec-Oberflächenbegasungssystem entfällt die gesamte Gaszirkulationseinheit inklusive der speziellen Gaszirkulationspumpe und zugehörigen präventiven Wartungszyklen. Das SO2-Gas wird in den Reaktorgasraum dosiert und von dort über die Flüssigkeitsoberfläche eingezogen. Alle medienberührten Oberflächen sind ausschließlich aus abrasionsfestem Email (Thaletec Abrisist), die Gaszirkulation selbst erfolgt ausschließlich innerhalb des während des gesamten Prozesses geschlossenen Aureomat-Reaktors.
Zudem wird die Segtec-Oberflächenbegasung durch die gefällten, mit einer Dichte von 19 320 kg/m³ sehr schweren Goldpartikel nicht behindert. Eine bei Feingoldqualitäten von ≥ 99,99 % relativ leicht mögliche Kaltverschweißung/-verpressung der duktilen Feingoldpartikel wird durch eine kontrollierte Prozessführung und adäquate Rührsystemauslegung vermieden. Es wird vielmehr eine feinkörnige, sandähnliche und klumpenfreie Ausbildung des Feingoldschwamms sicher-gestellt.
Andere Begasungsaufgaben
Segtec-Technologie kann bei allen technischen Begasungen und Gas-Flüssigreaktionen eingesetzt werden. Durch die emailkompatible Ausführung ergeben sich de facto kaum prozesstechnische Einschränkungen hinsichtlich der chemischen Beständigkeit, Oberflächengüte, Prozessdruckbereiche oder der Reinigungstauglichkeit für pharmazeutische Produktionsanlagen (CIP – Cleaning in Place). Neben der hier explizit erwähnten Anwendung im Edelmetallbereich, ermöglicht die Segtec-Technologie somit neue, innovative Prozessansätze für eine Vielzahl von Industriebereichen, zum Beispiel auch bei Fermentern bzw. technisch komplexen Begasungsprozessen im Pharma- und Lebensmittelbereich, Hydrierungen bei hohen Drücken oder anderen gasinduzierte Fällungs- und/oder Lösereaktionen.
Im Thaletec-eigenen Technikum können hierzu jederzeit Versuche im Pilotmaßstab durchgeführt werden. Für Versuche mit speziellen technischen Gasen wie SO2, Cl2, CO2 kann auf Anfrage auch auf ein diesbezüglich ausgelegtes Technikum zurückgegriffen werden. Grundsätzlich ist es möglich, bestehende Begasungsprozesse auf die Segtec-Technologie aufzurüsten. Dies gilt, nach entsprechender Machbarkeitsprüfung, auch für emaillierte Rühr- und Begasungssysteme von Fremdherstellern.
Halle 5.1, Stand C64
prozesstechnik-online.de/cav0712446
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