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PROCEDE DE PREPARATION DE CARBONATE 'DE POTASSIUM A PARTIR DE CHLORURE =DE POTASSIUM,
Actuellement, on obtient le carbonate de potassium;, non seule- ment par électrolyse de chlorure de potassium en insufflant delanhydride carbonique dans la chambre de la cathode, mais encore à partir de sulfate de potassium au moyen de chaux et de gaz à l'eau, par l'intermédiaire de formiate de potassium.
On a utilisé précédemment un procédé de préparation à partir de chlorure de potassium avec du tri-hydrate de carbonate de magné- sium (sel d'Engel).Toutefois, ce dernier procédé a été abandonné et on ob- tient par électrolyse du chlorure de potassium une potasse contenant du chloreo Dans le procédé au formiate, on a besoin, comme matière première, de sulfate de potassium qui est cher ou difficile à obtenir et dont la teneur en chlore doit être abaissée à 0,1. % par la;
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Le procédé selon la présente invention part du chlorure de po- tassium, qui est facile à obtenir, et qui est transformé, en présence d'am- moniac et d'anhydride carbonique, en un mélange de carbonate de calcium et de sulfate de potassium avec le sel double sulfate de calcium et de po- tassium, par exemple la syngénite, que l'on obtient à un autre stade du procédéo Le chlore du chlorure de potassium se sépare sous forme d'une so- lution de chlorure d'ammonium à partir de laquelle on récupère de façon con- nue, de l'ammoniaque au moyen de chaux avec formation d'une lessive finale de chlorure de calcium.
Pour séparer la solution de chlorure dammonium ob- tenue, il faut laver le produit de la réaction de façon telle que le sul- fate de potassium reste dans le résidu. Pour cela, une solution concentrée d'ammoniaque convient particulièrement bien car le sulfate de potassium n'y est que très difficilement solubleo -
On élimine par évaporation l'ammoniaque du mélange de carbonate de calcium et de .sulfate de potassium, après élimination complète du chloru- re d'ammonium, et, après adjonction du sulfate de potassium précipité par concentration de la solution de carbonate de potassium, on le traite, à une température initiale supérieure à 40 , avec de l'anhydride carbonique sous une pression d'environ 30 atm.
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Le traitement d'un mélange de carbonate de calcium et de sul- fate de potassium par l'anhydride carbonique sous pression a déjà été indi- qué dans un brevet antérieur. Toutefois, en ce cas, on travaillait à tempé- rature normale ou inférieure à celle-ci. On a trouvé, selon la présente invention, que l'on obtient des précipités de syngénite plus compacts et se filtrant mieux lorsque la température initiale de formation du bicarbonate est supérieure à 40 .
Au bout d'une demi-heure, une prise d'essai prélevée dans le récipient où se forme le bicarbonate présente déjà une alcalinité d'environ 0,5 N On refroidit alors jusqu'à la température ambiante, en a- gitant et en maintenant la pression de l'anhydride carbonique à 25-30 atm. et, au bout de 6 à 8 heures, on obtient une alcalinité d'environ 0,9 à en- viron 1,1 N, correspondant à une teneur en bicarbonate de potassium de 90 à 110 g/1 On sépare ensuite - de préférence sous pression - la solution de bicarbonate de potassium du résidu de syngénite et on lave.ce dernier à l'eau froide.
On traite la solution de bicarbonate avec une quantité de chaux caustique calculée de façon à avoir la moitié de la causticité, on sépare la boue de chaux et on concentre la solution de carbonate de potasse à en- viron 1/10 de son volume. En ce cas, le sulfate de potassium qui avait été dissous précipite jusqu'à laisser un reste infime. On évapore complètement à sec la solution du carbonate de potasse concentrée. On obtient un carbo- nate de potassium d'une pureté d'environ 98 % qui contient environ 0,3 % d'ions SO4 la teneur en chlore varie suivant le degré d'élimination du. sulfate de potassium par lavage et elle peut être maintenue à 0,1 % ou moins.
Comme, pendant la formation du bicarbonate à 40 , le fer de l'appareil est éventuellement attaqué et prend part à la réaction, ce sta- de de la transformation doit s'effectuer dans un appareil résistant à l'an- hydride carbonique.
L'exemple suivant montre comment on peut mettre industrielle- ment en pratique le procédé.
EXEMPLE
Dans un tube résistant à la pression et à la corrosion, tournant autour de son axe transversal et contenant une bougie filtrante, dont la ca- pacité est de 20 litres, on met 765 grammes de chlorure de potassium à 98 %, et on ajoute une masse précipitant lors de l'opération, consistant en 1645 grammes de SO4CaSo4K2H2O (syngénite), 500 gr. de C03Ca, 150 gr. de SO4K2 et 2000 grammes d'eau contenue dans ce corps, plus 2135 grammes d'eau. On y fait passer 170 grammes d'ammoniac et 160 grammes d'anhydride carbonique et on agite le tube en lui faisant exécuter des demi-rotations autour de son axe transversal pendant environ une heure. On fait ensuite passer dans le tube 1250 grammes d'ammoniac et on réduit le liquide au tiers.
Finale- ment, on lave une solution de 680 grammes d'ammoniac dans 2020 grammes d'eau et on évapore le résidu; l'ammoniac qui s'est évaporé et la solution de la- vage sont ajoutés à la solution mère. On obtient une solution de 535 grammes de chlorure d'ammonium, 1930 grammes d'ammoniaque, 15 grammes de chlorure de sodium et 10 grammes de sulfate de potassium dans 6120 grammes d'eauo On fait chauffer cette solution avec 320 grammes d'hydroxyde de calcium et on y ajoute 2100 grammes d'ammoniaque. Comme lessive finale, on obtient une solution de 530 grammes de chlorure de calcium, 15 grammes de chlorure de sodium et 10 grammes de sulfate de potassium dans 4600 grammes d'eau.
Au résidu lavé de 1000 grammes de C03Ca, 1890 grammes de S04K2 et 400 grammes d'eau, on ajoute alors 550 grammes de sulfate de potassium récupérés avec 30 grammes de carbonate de calcium , puis 9500 grammes d'eau et, à environ 40 , on établit dans le tube une pression d'anhydride carbo- nique de 30 kg/cm2 On agite la masse à cette température, pendant une de- mi-heure. On commence alors à refroidir et on refroidit la masse..en conti- nuant à l'agiter pendant 6 heures, jusqu'à arriver à la température ambian- te.
On sépare alors de nouveau du résidu le tiers du liquide, on lave avec 2000 grammes d'eau et on obtient environ 10 litres d'une solution qui con- tient 1000 grammes de carbonate de potassium, 550 grammes de sulfate de
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potassium, 30 grammes de bicarbonate de potassium et 9540 grammes d'eauo A cette solution, on ajoute 280 grammes de chaux éteinte et on filtre pendant environ 1 1/2 heureo On obtient une solution de potasse, à partir de laquel- le on peut récupérer en concentrant par vaporisation 550 grammes de sulfate de potassiumo En évaporant à sec, on obtient, à partir de la solution;
, 690 grammes de carbonate de potassiumo
Une autre forme d'exécution industrielle du procédé de l'inven- tion est représentée schématiquement dans le dessin annexé,
On traite le,chlorure de potassium et la syngénite avec de l'am- moniaque et de l'acide carbonique dans un appareil séparé sans pressiono On sépare ensuite la solution mère par filtration et lavage avec de l'eau. Dans la solution mère se trouvent le chlorure d'ammoniaque et une partie du sul- fate de potassium. On élimine le sulfate de potassium en ajoutant de l'am- moniac gazeux. par refroidissement. Puis on traite le mélange de carbonate de calcium et de sulfate de potassium selon le procédé de l'exemple donné.
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PROCESS FOR THE PREPARATION OF POTASSIUM CARBONATE FROM POTASSIUM = CHLORIDE,
Currently, potassium carbonate is obtained, not only by electrolysis of potassium chloride by blowing carbon dioxide into the chamber of the cathode, but also from potassium sulphate by means of lime and water gas. , via potassium formate.
A method of preparation from potassium chloride with magnesium trishydrate (Engel's salt) has previously been used. However, this latter method has been abandoned and is obtained by electrolysis of magnesium chloride. potassium a potash containing chlorine o In the formate process, potassium sulphate is required as raw material, which is expensive or difficult to obtain and the chlorine content of which must be reduced to 0.1. % over there;
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The process according to the present invention starts with potassium chloride, which is easy to obtain, and which is converted, in the presence of ammonia and carbon dioxide, into a mixture of calcium carbonate and potassium sulphate. with the double sulphate salt of calcium and potassium, for example syngenite, which is obtained at another stage of the processo The chlorine of the potassium chloride separates out as an ammonium chloride solution from which ammonia is recovered in a known manner by means of lime with the formation of a final lye of calcium chloride.
To separate the ammonium chloride solution obtained, the reaction product must be washed in such a way that the potassium sulfate remains in the residue. For this, a concentrated ammonia solution is particularly suitable because potassium sulphate is only very hardly soluble in it.
The ammonia is removed by evaporation from the mixture of calcium carbonate and potassium sulphate, after complete elimination of the ammonium chloride, and, after addition of the potassium sulphate precipitated by concentration of the solution of potassium carbonate, it is treated, at an initial temperature above 40, with carbon dioxide under a pressure of about 30 atm.
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The treatment of a mixture of calcium carbonate and potassium sulphate with carbon dioxide under pressure has already been indicated in a prior patent. However, in this case, we were working at or below normal temperature. It has been found, according to the present invention, that more compact syngenite precipitates are obtained which filter better when the initial bicarbonate formation temperature is greater than 40.
After half an hour, a test portion taken from the vessel in which the bicarbonate is formed already exhibits an alkalinity of approximately 0.5 N. This is then cooled to room temperature, with stirring and maintaining the pressure of carbon dioxide at 25-30 atm. and after 6 to 8 hours an alkalinity of about 0.9 to about 1.1 N is obtained, corresponding to a potassium bicarbonate content of 90 to 110 g / l. under pressure - the potassium bicarbonate solution of the syngenite residue and the latter is washed with cold water.
The bicarbonate solution is treated with an amount of caustic lime calculated to have half the causticity, the lime slurry is separated and the potassium carbonate solution is concentrated to about 1/10 of its volume. In this case, the potassium sulphate which had been dissolved precipitates until a tiny residue is left. The concentrated potassium carbonate solution is evaporated completely to dryness. Potassium carbonate is obtained with a purity of about 98% which contains about 0.3% of SO4 ions; the chlorine content varies according to the degree of removal of the. potassium sulfate by washing and it can be kept at 0.1% or less.
As, during the formation of the 40-bicarbonate, the iron in the apparatus is possibly attacked and takes part in the reaction, this stage of the transformation must be carried out in an apparatus resistant to carbon dioxide.
The following example shows how the process can be practiced industrially.
EXAMPLE
In a tube resistant to pressure and corrosion, rotating around its transverse axis and containing a filter candle, the capacity of which is 20 liters, 765 grams of 98% potassium chloride are added, and one adds a mass precipitating during the operation, consisting of 1645 grams of SO4CaSo4K2H2O (syngenite), 500 gr. of C03Ca, 150 gr. of SO4K2 and 2000 grams of water in that body, plus 2135 grams of water. 170 grams of ammonia and 160 grams of carbon dioxide are passed through it and the tube is agitated by making it perform half-rotations about its transverse axis for about an hour. 1250 grams of ammonia are then passed through the tube and the liquid is reduced to a third.
Finally, a solution of 680 grams of ammonia in 2020 grams of water is washed and the residue is evaporated; the ammonia which has evaporated and the washing solution are added to the stock solution. This gives a solution of 535 grams of ammonium chloride, 1930 grams of ammonia, 15 grams of sodium chloride and 10 grams of potassium sulphate in 6120 grams of water. This solution is heated with 320 grams of sodium hydroxide. calcium and 2100 grams of ammonia are added. As the final detergent, a solution of 530 grams of calcium chloride, 15 grams of sodium chloride and 10 grams of potassium sulfate in 4600 grams of water is obtained.
To the washed residue of 1000 grams of C03Ca, 1890 grams of S04K2 and 400 grams of water, 550 grams of potassium sulphate recovered with 30 grams of calcium carbonate are then added, then 9500 grams of water and, at about 40, a carbon dioxide pressure of 30 kg / cm 2 is established in the tube. The mass is stirred at this temperature for half an hour. Cooling is then started and the mass is cooled with continued stirring for 6 hours until room temperature is reached.
A third of the liquid is then separated from the residue again, washed with 2000 grams of water and approximately 10 liters of a solution are obtained which contains 1000 grams of potassium carbonate, 550 grams of potassium sulphate.
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potassium, 30 grams of potassium bicarbonate and 9540 grams of water o To this solution are added 280 grams of slaked lime and filtered for about 1 1/2 hours o A solution of potash is obtained, from which one can recover by concentrating by vaporization 550 grams of potassium sulphate. By evaporating to dryness, one obtains, starting from the solution;
, 690 grams of potassium carbonate
Another industrial embodiment of the process of the invention is shown schematically in the accompanying drawing,
Potassium chloride and syngenite are treated with ammonia and carbonic acid in a separate pressureless apparatus. The stock solution is then separated by filtration and washing with water. In the stock solution are the ammonia chloride and part of the potassium sulphate. Potassium sulfate is removed by adding ammonia gas. by cooling. The mixture of calcium carbonate and potassium sulphate is then treated according to the method of the example given.