AT386183B

AT386183B - Verfahren zur herstellung von kaliumnitrat aus kaliumchlorid und salpetersaeure

Info

Publication number: AT386183B
Application number: AT255685A
Authority: AT
Original assignee: Union Explosivos Rio Tinto
Priority date: 1985-09-02
Filing date: 1985-09-02
Publication date: 1988-07-11
Also published as: ATA255685A

Description

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desselben mit verdünnter Salpetersäure vorbehandelt wird, lässt sich die rückgeführte verdünnte Salpetersäure mit 3 bis 10 Gew.-% im Verfahren selbst verwerten. Erst in der zweiten Stufe wird das angelöste, teilweise solubilisierte Kaliumchlorid mit Salpetersäure höherer Konzentration zur Reaktion gebracht.

Wie im folgenden noch beschrieben wird, kann das Verfahren in zwei Arten durchgeführt werden, wobei das erhaltene Kaliumnitrat entweder mit einem für Düngemittel ausreichenden Reinheitsgrad oder mit einem höheren Reinheitsgrad zur Herstellung von Sprengmitteln erhalten wird.

Das erfindungsgemässe Verfahren zur Herstellung von Kaliumnitrat wird im folgenden an Hand von zwei Ausführungsformen, welche in dem Fliessschema der Fig. 1 und 2 dargestellt sind, beschrieben. Die verschiedenen Phasen sind durch die folgenden Bezugsziffern wiedergegeben :
Fig. 1 l. Sieben
2. Lösen
3. Reagieren
4. Kristallisieren
5. Fest-Flüssig-Trennung
6. Waschen
7. Trocknen
8. Extraktion mit Lösungsmitteln
9. Waschen mit Lösungsmitteln
Fig. 2
10. Sieben
11. Lösen
12. Reagieren
13. Fest-Flüssig-Trennung
14. Kristallisieren
15. Fest-Flüssig-Trennung
16. Waschen
17. Trocknen
18. Waschen
19. Trocknen
20. Extraktion mit Lösungsmitteln
21. Waschen mit Lösungsmitteln
Was die Fig. 1 betrifft, so wird das KeI vorzugsweise zuerst trocken gesiebt und in eine grobe und eine feinteilige Fraktion aufgetrennt.

Wenn zuerst gesiebt wird, wird die gesamte grobe KCl-Fraktion in verdünnter HN03 gelöst. Wenn ein derartiges erstes Sieben nicht stattgefunden hat, werden etwa 50% des KCI bei Zimmertemperatur zu einer verdünnten Salpetersäurelösung mit einer Konzentration von etwa 3 bis 10 Gew.-%, von welcher anzunehmen ist, dass sie zwischen 5 und 10% der stöchiometrischen Menge der HN03 beträgt, bei Umgebungstemperatur hinzugefügt.

Auf dieses Lösen mit Salpetersäure folgt die Rückgewinnungsstufe der HN03 durch Extraktion mit Lösungsmitteln. Sodann wird das KCl aus der Lösestufe plus der feinteiligen Fraktion im Falle des vorherigen Siebens bzw. der zweiten Hälfte des Ausgangsmaterials mit einer Salpeter-
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Molverhältnis von 0,9 bis 1 Mol in Hinsicht auf das anfangs hinzugefügte Kaliumchlorid eingesetzt.

Nach Abschluss der Reaktion erfolgt die Kristallisation, indem der Strom in einem Kristallisator, dessen Bau den direkten Kontakt mit einer vorher gekühlten Erdölfraktion gestattet, auf eine
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Trocknen, wobei als Endprodukt KN03 erhalten wird. Die bei der vorherigen Stufe erhaltene Sole wird durch Extraktionsverfahren unter Verwendung von Lösungsmitteln aufgearbeitet, so dass eine Sole erhalten wrid, die Salzsäure mit einer Konzentration zwischen 15 und 20 Gew.-%

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organische Phase ist ein organisches Lösungsmittel, gegebenenfalls in Verbindung mit einem inerten Verdünnungsmittel. Geeignete Lösungsmittel sind Ketone mit 5 bis 10 Kohlenstoffatomen,
Polyalkylenglykole, Phosphorsäure-, Phosphonsäure- und Phosphinsäurederivate und lineare oder cyclische Polyester.

Kerosin, Decane und Naphthas können als organische Verdünnungsmittel verwendet werden.

Fig. 2 ist das Fliessschema der zweiten Ausführungsform, bei welcher Kaliumnitrat zweier
Qualitäten erhalten wird. Die erste Stufe des Verfahrens ist die gleiche wie bei der vorherigen
Ausführungsform. Jedoch ist die zweite Stufe anders, u. zw. umfasst sie nach Abschluss der Reaktion eine Fest-Flüssig-Trennung, so dass einerseits ein festes Kaliumnitrat erhalten wird, welches gewaschen und in Form eines Produktes von Düngemittel-Qualität getrocknet wird, und anderseits eine Kristallisation des in der Sole gelösten KANO, in der gleichen Weise wie bei der ersten Ausfüh- rungsform stattfindet. Auf diese Weise ist es möglich, Kaliumnitratkristalle mit einer Reinheit von über 99% zu erhalten.

Wie bei der ersten Ausführungsform wird die Sole, die in den vorheri- gen Stufen erhalten wird, zur Durchführung der entsprechenden Extraktion mit Lösungsmitteln verwendet, wobei eine Lösung, die Salzsäure enthält, und ein HNO,-enthaltender Lösungsmittel- extrakt, welcher gewonnen und rückgeführt wird, erhalten werden.

Die Erfindung wird durch die folgenden Beispiele, auf welche sie jedoch nicht beschränkt ist, näher erläutert.

Beispiel 1 (Fig. l) :
100 kg/h von handelsüblichem Kaliumchlorid mit einer Reinheit von 96%, welches durch
Sylvinit-Flotation erhalten wurde, wird durch ein Sieb mit einer Maschenweite von 0,420 mm trocken gesiebt. Die grosse Fraktion wird zusammen mit 150 kg/h einer 3, 3 gew.-%igen Salpeter- säure einem Lösebehälter zugeführt, wobei die letztere aus der Waschstufe der organischen Phase der Extraktion mit Lösungsmitteln stammt, und es findet ein vollständiges Lösen bei Umgebungs- temperatur statt. Wenn einmal das Kaliumchlorid gelöst ist, wird es zusammen mit der verbleiben- den feinteiligen Fraktion und 127 kg/h 60 gew.-% iger Salpetersäure einem Reaktionsbehälter zugeführt, wobei es bei einer Temperatur von 24 C gehalten wird.

Die Suspension aus Feststoff und Flüssigkeiten wird zusammen mit den Waschwässern aus dem letzten Produktvorgang der
Kristallisationsstufe zugeführt, wobei die Temperatur durch direktes Einspritzen des vorher unterkühlten Kerosins auf-15 C gesenkt wird. Die am Boden des Kristallisators erhaltene wässerige Phase enthält 30, 5 Gew.-% Feststoffe. Daraufhin wird zentrifugiert, wobei 148 kg/h eines feuchten Kuchens und 279 kg/h flüssige Phase (Sole) erhalten werden. Darauf folgt die Rückgewinnung der Nitrationen der Sole in einer Gruppe von Misch-Absetzern unter Verwendung einer 25/75-Vol.-Mischung von Tributylphosphat und Kerosin als organisches Lösungsmittel, welches für dieses Ion selektiv ist.

Dabei erhält man einen wässerigen Strom mit einer Zusammensetzung von 23 g/l KCI und 171, 4 g/l HCl. Die nitrationhaltige organische Phase wird sodann in einer zweiten Gruppe von Misch-Absetzern mit Wasser gewaschen unter Gewinnung einer Salpetersäurelösung, die zu dem Lösebehälter rückgeführt wird, und einer regenerierten organischen Phase, die bei der Extraktion wiederverwendet wird. Der feuchte Kuchen wird in der gleichen Vorrichtung gewaschen und die Waschwässer werden dem Kristallisator rückgeführt. Man erhält so 125, 3 kg/h Kaliumnitrat mit einer Reinheit von 98, 6%.

Bespiel 2 :
Das Ausgangsprodukt ist 100 kg/h des gleichen Kaliumchlorids wie in dem vorherigen Beispiel, worauf unter den gleichen Bedingungen wie in Beispiel 1 gesiebt und gelöst wird.

Die darauffolgende Reaktion findet 45 min bei einer Temperatur von 22 C statt. Sodann wird die Suspension filtriert, so dass nach entsprechendem Waschen und Trocknen des Feststoffes 90 kg/h Kaliumkristalle erhalten werden, die eine Reinheit von 96, 8%, bezogen auf Trockensubstanz, aufweisen.

Die flüssige Phase aus der Feststoff-Flüssig-Trennung, die aus gelöstem Kaliumnitrat

und Salzsäure besteht, erfährt in einem Behälter durch direkte Kühlung mit einer Erdölfraktion, die mit der gekühlten wässerigen Phase nicht mischbar ist, Kristallisation und ergibt eine Auslasstemperatur der wässerigen Phase von-15 C mit 35, 12 kg/h KNO,-Kristallen, welche von der flüssigen Phase abgetrennt, gewaschen und getrocknet werden, und ein Kaliumnitrat ergeben, das eine Reinheit von mehr als 99,5% aufweist und zur Verwendung als Ausgangsmaterial für die Herstellung von Sprengstoffen geeignet ist.

Die bei dieser letzten Trennung erhaltene flüssige Phase wird durch Extraktion mit Lösungsmitteln wie in Beispiel 1 aufgearbeitet.

Beispiel 3 :
Man folgt dem Fliessschema der Fig. l, obwohl die vorherige Stufe (1) nicht durchgeführt wird.

In einen ersten Reaktionsbehälter werden 100 kg/h KC1, welche aus der Sylvinit-Flotation stammen, mit 51, 5 kg/h einer 60 gew.-% igen Salpetersäure und 144, 2 kg/h einer 6, 73 gew.-%igen
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wird die Suspension in einen zweiten Behälter eingebracht, in welchen bei Umgebungstemperatur
67, 6 kg/h einer 60 gew.-% igen Salpetersäure eingetragen werden.

Die Verweilzeit in diesem zweiten Reaktor beträgt 90 min. Wenn einmal das Chlorid in
Nitrat überführt ist, wird die erhaltene Suspension (363, 27 kg/h) in einen Kristallisator, ähnlich jenem in den vorherigen Beispielen, überführt, wobei die flüssige Phase auf-6 C gekühlt wird, um den Hauptanteil des gelösten Kaliumnitrats in kristalliner Form zu gewinnen. Daraufhin wird der Strom aus dem Kristallisator zentrifugiert, wobei 278, 8 kg/h flüssige Phase, die 4, 4% gelöstes KN03 enthält, abgetrennt werden, welches in der in den vorherigen Beispielen beschriebenen Lösungsmittelextraktionsphase aufgearbeitet wird, um das gesamte N03 - sowie einen feuchten Kuchen zu gewinnen, welcher Kuchen gewaschen und getrocknet, 119, 5 kg/h eines Produktes ergibt, das zur Verwendung als Düngemittel geeignet ist.

Claims

PATENTANSPRUCH : Verfahren zur Herstellung von Kaliumnitrat durch Reaktion von Kaliumchlorid beliebigen Ursprungs und beliebiger Korngrösse mit Salpetersäure in wässerigem Medium, vorzugsweise in einer Menge von 0, 9 bis 1 Mol Salpetersäure pro Mol Kaliumchlorid, Kristallisation des Kaliumnitrats, vorzugsweise durch direktes Kontaktieren mit einer vorher gekühlten Erdölfraktion, insbesondere Kerosin oder n-Decan, Abtrennung der erhaltenen Kaliumnitrat-Kristalle aus der Salzlösung, Extraktion der Salpetersäure aus der Salzlösung mit organischen Lösungsmitteln, Waschen des nitrathaltigen Lösungsmittelextraktes, Rückführung der gewonnenen wässerigen Salpetersäure in die Ausgangsstufe und vorzugsweise Gewinnung einer 10 bis 20 gew.-% igen nitrationen-und lösungsmittelfreien Salzsäure als Nebenprodukt, dadurch gekennzeichnet,

dass eine vorher gesiebte grobe Kaliumchloridfraktion oder, falls kein derartiges Sieben stattfindet, etwa die Hälfte des umzusetzenden Kaliumchlorids in einer verdünnten, aus der Säurerückgewinnung stammenden Salpetersäurelösung mit einer Konzentration von 3 bis 10 Gew.-% gelöst wird, und dass im Fall des vorhergehenden Siebens die dabei erhaltene Lösung gemeinsam mit der feinteiligen Fraktion, im Falle des Arbeitens ohne Sieben die dabei erhaltene Lösung gemeinsam mit der verbliebenen EMI4.2