DD290862A5 - Verfahren zur gemeinsamen herstellung von natriumsulfat und magnesiumhydroxid aus magnesiumsulfat - Google Patents

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf ein Herstellungsverfahren fuer Natriumsulfat und Magnesiumhydroxid aus Magnesiumsulfat. Ziel und Aufgabe bestehen darin, eine konzentrierte Magnesiumsulfatloesung effektiv in eine konzentrierte Natriumsulfatloesung umzuwandeln, wobei als Nebenprodukt hochreines Magnesiumhydroxid erzeugt wird. Erfindungsgemaesz wird die Aufgabe dadurch geloest, dasz einer geruehrten Magnesiumhydroxidsuspension kontinuierlich aequimolare Mengen hochkonzentrierte MgSO4-Loesung sowie mindestens 40prozentige Natronlauge zugefuehrt werden und danach die Suspension durch Fest-Fluessig-Trennung in Magnesiumhydroxid und Natriumsulfatloesung separiert wird.{Natriumsulfat; Magnesiumhydroxid; Magnesiumsulfat; Herstellungsverfahren; Fest-Fluessig-Trennung; Suspension}

Description

Aus dieser heiß gesättigten Na₂SO₄-Lösung läßt sich das gelöste Na₂SO₄ durch einen Aussalzprozeß gewinnen, indem festes Steinsalz bis zur Sättigung aufgelöst wird, worauf wasserfreies Natriumsulfat auskristallisiert.

Eine andere Möglichkeit ist die Verdrängungskristallisation mit organischen wassermischbaren Flüssigkeiten, wie Aceton.

Ein derartiges Verfahren ist nach DD WP 87771 vorbekannt.

Da dieses Verfahren das Vorhandensein einer konzentrierten Na₂SO₄-Lösung voraussetzt, ist die Acetonfällung keine Möglichkeit für die Na₂SO₄-Gewinnung aus MgSO₄, kann aber angewendet werden, wenn eine Na₂SO₄-Lösung auf anderem Wege aus MgSO₄ hergestellt wurde.

Die Herstellung von Natriumsulfat aus Magnesiumsulfat ist in Serowy: „Die Verarbeitungsmethoden der Kalirohsalze", W.-Knapp-Verlag Halle 1952, S. 128-133 sowie Matthes-Wehner: „Anorganisch-technische Verfahren" Deutscher Verlag für Grundstoffindustrie, Leipzig 1964 S.345-347 ausführlich beschrieben.

Alle von MgSO₄ ausgehenden Verfahren führen die Natriumkomponente als Natriumchlorid ein und bewirken eine Trennung des Sulfates vom Magnesium durch einen Kristallisationsprozeß von Glaubersalz bei tiefer Temperatur und anschließendes Schmelzen des Glaubersalzes. Allen bisher bekannten Herstellungsverfahren haften die Nachteile an, daß

1. ein vielstufiger polythermischer Prozeß erforderlich ist mit Glaubersalz als Zwischenstufe,

2. sowohl Kälteenergie für einen Tiefkühlprozeß als auch Wärmeenergie für den Glaubersalzschmelzprozeß erforderlich sind,

3. die Ausbeute des Sulfates nur 65-70% beträgt,

4. die Ausbeute des Natriums nur ca. 50% beträgt,

5. die Magnesiumkomponente vollständig verloren geht,

6. das Magnesium als wertlose Magnesiumchloridlösung niedriger Konzentration aus dem Prozeß ausgeführt werden muß. Dor Stand der Technik auf dem Gebiet der Mg-Hydroxidherstellung ist da^i ,rch gekennzeichnet, daß MgSO₄ bisher für eine Mg(OH)rHerstellung nicht in Betracht gezogen wurde, insbesondere nicht für die Herstellung eines besonders hochwertigen Produktes.

Magnesiumhydroxid hoher Reinheit, welches ein >99%iges MgO ergibt, läßt sich bisher industriell nur aus Magnesiumchlorid herstellen. Ein bevorzugtes Verfahren ist daher die thermische Spaltung zu einem unreinem MgO (Sprühröstoxid) und dessen Hydratisierung und anschließende Calcinierung nach DD WP 220951 ein reines Hydroxid und Oxid mit >99% MgO und <0,4% Chloriden ergibt, das direkt in der Zellstoffindustrie und nach Brikettierung und Sinterung als höchstwertiger MgO-Sinter in der Feuerfest'ndustrie verwendet wird.

Vorbekannt ist ein Fällungsverfahren für Mg-Hydroxid nach DD WP 256505, nach dem MgCI₂-Lösung mit einem geeigneten basischen Fällungsmittel, wie NaOH-haltiger Bäderlauge oder Ca(OH)₂-Aufschlämmungen so zur Reaktion gebracht werden kann, daß ein gut filtrier- und auswaschbares Fällprodukt resultiert und die bekannte schleimige Beschaffenheit des Magnesiumhydroxides vermieden wird.

Der Stand der Technik ist dadurch gekennzeichnet, daß es kein gemeinsames Herstellungsverfahren für Natriumsulfat und Mg-Hydroxid gibt, welches sowohl die Mg-Komponente des Rohstoffes MgSO₄- als auch die Sulfatkomponente in ein Nutzprodukt umsetzt.

Ebensowenig ist bisher ein Na₂SO₄-oder Mg(OH)₂-Herstellungsverfahren bekannt, welches ohne den Zwsngsanfall einer Salzlösung (Abstoßlösung) auskommt.

Ziel der Erfindung

Die Erfindung hat das Ziel, die Nachteile der bisherigen Herstellungsverfahren für die Produkte Natriumsulfat einerseits und Mg-Hydroxid andererseits zu beseitigen und ein gemeinsames Herstellungsverfahren für beide Produkte zu schaffen, welches sich durch eine hohe Ökonomie, vollständige Verwertung der Mg- und SO₄-Komponente des Rohstoffes und vollständige Vermeidung eines Zwangsanfalles von Abstoßlösung sowie eine minimale Prozeßstufenanzahl auszeichnet.

Darlegung des Wesons der Erfindung

Der Erfindung liegt die technische Aufgabe zugrunde, eine konzentrierte Magnesiumsulfatlösung ohne wesentlichen Konzentrationsverlust und Energieaufwand in eine konzentrierte Natriumsulfatlösung umzuwandeln und dabei als verwertbares Nebenprodukt eine nutzbare Magnesiumverbindung in Form von hochreinem Mg-Hydroxid zu erzeugen. Diese Aufgabenstellung wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die zur Na₂SO₄-BiIdUtIg aus MgSO₄ erforderliche Natriumkomponente im Gegensatz zu bekannten Verfahren nicht in Form von Natriumchlorid, sondern in Form von konzentrierter NaOH-Lösung eingeführt und dabei gleichzeitig schwerlösliches Magnesiumhydroxid ausgefällt wird. Es konnte überraschend gefunden werden, daß aus einer konzentrierten MgSO₄-Lösung durch geeignete Wahl der Fällungsbedingungen durch Zusatz von MaOH in äquimolaren Mengen in Form ein^r mindestens 40%igen Natronlauge bei Fälltemperaturon von etwa 70 bis 95⁰C gut filtrierbares Mg-Hydroxid ausfällt und als Nebenprodukt eine nahezu an Na₂SO₄-gesättigte für die Na₂SO₄-Herstellung nach bekanntem Verfahren geeignete Na₂SO₄-Lösung erzeugt werden kann. Die erfindungsgsmäßen Fällbedingungen sind neben der Verwendung einer sehr hohen Konzentration beider Reaktanten sowohl der MgSO₄-Lösung (> 250g/l MgSO₄) und der Natronlauge (> 40% NaOH) folgende zusätzliche Bedingungen:

- Reaktion muß kontinuierlich in fast völliger Abwesenheit freier Mg²⁺ und freier 0H"-!onen in einer hochkonzentrierten Na₂SO₄-Lösung, deren Konzentration > 200g/l Na₂SO₄ liegen muß und in Gegenwart von suspendiertem, festem Magnesiumhydroxid erfolgen.

- Die Fälltemperatur muß > 7O⁰C liegen.

- Die Fällung muß kontinuierlich in der Weise erfolgen, daß in die vorgefegte Na₂SO₄~Lösung eingebrachte MgSO₄-Lösung sofort durch kontinuierlich zugeführte Natronlauge gebunden und zu Mg(OH)₂ umgesetzt wird, wobei sowohl ein OH~-Ionen-Überschuß als auch ein Überschuß freier Mg²⁺-lonen > 1 g/l vermieden werden muß.

- Eine weitere notwendige Bedingung ist die Einhaltung eines Feststoffgehaltes von Mg(OH)₂ im Fällgefäß > 80g/l Suspension, was durch die Fällung in dieser Menge von selbst entsteht.

- Der Durchsatz der beiden Reaktanten ist so zu begrenzen, daß s 25kg Na₂SO₄ je m³ Gefäßvolumen und Stunde entstehen. Unter diesen Reaktionsbedingungen fällt sowohl eine hochkonzentrierte Na₂SO₄-Lösung als Flüssigphase als auch ein gut auswaschbares und filtrierbares Mg-Hydroxid als Festphase an, deren Stofftrennung leicht und ohne Konzentrationsverlust möglich ist. Das erfindungsgemäße Verfahren liefert in einem einzigen Reaktionsschritt aus unverdünnter mindestens 40%iger Natronlauge und ebenfalls unverdünnter MgSO₄-Lösung mit einer MgSO₄-Konzentration > 250g/l MgSO₄ in einem einzigen kontinuierlichen Reaktionsschritt eine Fällsuspension, die beide Zielprodukte enthält und durch Fest-Flüssig-Trennung in verwertbare Produkte getrennt werden kann.

Die aus einer hochkonzentrierten Mg₂SO₄-Lösung bestehende Flüssigpha~e läßt sich ohne weiteres zu wasserfreiem Natriumsulfat aufarbeiten, wobei bekannte Verfahren Anwendung finden können. Die bisherigen komplizierten und energieaufwendigen Prozeßstufen einer Gefrier-Kristallisation von Na₂SO₄ 10H₂O und dessen nachfolgender Schmelzvorgang kommen komplett in Wegfall. Ebenso ist das Fällprodukt Mg-Hydroxid nach Auswaschen der anhaftenden Flüssigphase von höchster Qualität und vor allem praktisch chloridfrei.

Es wurde weiterhin gefunden, daß es möglich ist, auch handelsübliche, etwa 50%ige Natronlauge und eine kaltgesättigte MgSO₄-Lösung mit etwa 300g/l MgSO₄ zur Reaktion zu bringen, ohne daß die Filtrationsfähigkeit des Fällproduktes verlorengeht. Dabei entsteht eine so hochkonzentrierte Natriumsulfatlösung mit 300 bis 320g/l Na₂SO₄, wie sie bisher nur über den langwierigen Herstellungsweg über Glaubersalzkristallisation und Schmelzen dieses Kristallisates zugänglich war. Die Konzentration an MgSO₄ bestimmt neben dem Eintrag von Wasser mit der Natronlauge die Na₂SO₄-Konzentration der Füllungslösung und die sich bildende Na₂SO₄-Lösung kann hochkonzentriert gewonnen werden, wenn sowohl hc :hkonzentrierte MgSO₄-Lösung als auch hochkonzentrierte Natronlauge zum Einsatz gelangen und weiterer Wasserzusatz weitgehend vermieden wird.

Gegenüber dem bisherigen vielstufigen und sowohl Kälteenergie als auch Schmelzwärme erfordernden Herstellungsweg für das Produkt Natriumsulfat ergibt sich eine bedeutende Vereinfachung, und die Einsparung fast aller bisher notwendigen Energie. Von Bedeutung ist außerdem die erzielbare Steigerung der Wertstoffausbeute. Gegenüber dem bisherigen Herstellungsprozeß, der für Sulfat eine Ausbeute von etwa 68% und für Magnesium eine Ausbeute von 0% besitzt, steigt die Sulfatausbeute auf > 90% und die Mg-Ausbeute auf nahezu 100%. Außerdem entfällt die Notwendigkeit des Anfalls MgCI₂-haltiger Prozeßlösungen, die aus dem Prozeß abzustoßen sind.

L > apparative Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist einfach. Im Prinzip sind alle Arten von Rührkesseln dafür verwendbar. Die beiden Reaktanten werden an räumlich voneinander getrennten Stellen des Gefäßes kontinuierlich zugesetzt. Die im Rührgefäß vorhandene Suspension aus ausgefälltem Magnesiumhydroxid und konzentrierter Mg₂SO₄-Lösung wird durch einen Rührer intensiv durchmischt, wodurch die Verteilung der Reaktionskomponenten im Gesamtvolumen erreicht und das Sedimentieren des Fällproduktes verhindert wird.

Die erfindungsgemäße Vermischung der Reaktionskomponenten in möglichst konzentrierter Form ohne zusätzliche Verdünnung vor oder während des Fällprozesses liefert eine bereits stark feststoffhaltige Hydroxidsuspension, die entweder in der Ursprungsform filtrierfähl·^ ist oder mit geringem Zusatzaufwand durch bekannte Formen von Eindickern vor der Filtration weiter eingedickt werden kann.

Überraschenderweise gelingt es beim erfindungsgemäßen Verfahren ohne Schwierigkeiten, ein gut filtrier- und auswaschbares Mg-Hydroxid zu erhalten. Während übliche Fällungsprozesse für MgCI₂-Lösungen und Meerwasser Magnesiumhydroxid in der Regel in schwer filtrierbaren Formen ergeben, welche mit hohem Aufwand an Eindickapparaten und Flockungsmitteln teilweise überhaupt erst in filtrationsfähige Formen überführt werden müssen, gelingt es bei der Ausfällung des Magnesiumhydroxids aus MgSO₄-Lösungen hoher Konzentration unter den angegebenen Bedignungen einwandfrei, ohne Zusatz weiterer Hilfsstoffe ein so gut filtrierbares Magnesiumhydroxid auszufällen, daß beim Filtrieren ein dicker, bröckliger Filterkuchen entsteht, welcher bis zu 2cm Stärke haben kann, nicht thixotrop ist und nur etwa 28 bis 35% Wassergehalt (in Form anhaftender Na₂SO₄-Lösungen) hat und ebenso aiese gute Filtrierfähigkeit beim Auswaschen mit Heißwasser beibehält.

Die Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens geht von einer konzentrierten MgSO₄-Lösung mit MgSO₄-Gehalten von 280 bis 360g/l MgSO₄ aus, welche in bekannter Weise aus dem in Kalirohsalz enthaltenen Kieserit (MgSO₄ · H₂O) oder aus Bittersalz (MgSO₄ 7 H₂O) erfolgen kann. Geringe NaCI-Gehalte von < 50g/l NaCI stören das erfindungsgemäße Verfahren nicht, so daß in der Kaliindustrie übliche MgSO₄-Lösungen Verwendung finden können. Als Natronlauge kann jede handelsübliche hochkonzentrierte NaOH-Qu.alität eingesetzt werden.

Wegen der angestrebten gnringstmöglichen Verdünnung der Na₂SO₄-Reaktionslösung sollte möglichst wenig Wasser in den Prozeß über die Natronlauge eingeführt werden, was der Fall ist, wenn handelsübliche etw 50%ige Natronlauge eingesetzt wird. Als Apparatur sind kontinuierlich betreibbare Rührgefäße verwendbar, die in Kombination mit bekannten Typen von Eindickern und Trommel- oder Bandfiltom arbeiten. Die Herstellung der Zielprodukte Natriumsulfat aus der Flüssigphase und Mg-Hydroxid aus der Festphase der Fällungssuspension ist nach erfolgter Phasentrennung nach den jeweiligen an sich vorbekannten Verfahren möglich, zum Beispiel durch Eindampfung. Aufgrund der erreichbai en hohen Na₂SO₄-Konzentration bereitet die Na₂SO₄-Gewinnung keine besonderen Schwierigkeiten, und es lassen sich sogar Aussalzverfahren anwenden. Einerseits kann in an sich bekannter Weise wie beim jetzigen Herstellungsverfahren diese Lösung mit festem Natriumchlorid gesättigt und das Natriumsulfat ausgesalzen und gewonnen werden.

In diesem Falle entsteht eine Mg-freie NaCI-Na₂SO₄-Lösung und wasserfreies Natriumsulfat in fester Form. Andererseits kann in ebenfalls an sich bekannter Weise aus der Reaktionslösung das gelöste Natriumsulfat durch Verdrängungskristallisation mit Aceton ausgesalzen werden. Nach diesem Verfahren lassen sich hochreine Na₂SO₄-Qualitäten und eine besonders hohe SO₄-Ausbeute erzielen. Nach destillativer Rückgewinnung des Acetons verläßt den Prozeß nur noch geringe Mengen an Na₂SO₄ enthaltendes Wasser. Allerdings erfordert diese Form der Na₂SO₄-Gewinnung höheren Aufwand als das Aussalzen mit NaCI.

Die Herstellung von reinem Mg-Hydroxid und darauf aufbauend von hochreinem MgO ist aufgrund der guten Auswasch- und Filtrierfähigkeit des im erfindungsgemäßen Verfahren erzeugten Fällproduktes ebenfalls durch bekannte Verfahren möglich. Die Erfindung wird durch Ausführungsbeispiele näher erläutert.

Ausführungsbel.splel 1 Hierzu Figur 1

5m³/h MgSO₄-Lösung mit 320g/l MgSO₄ und47g/l NaCI-Gehalt werden mit 1,08t/h NaOH in Form handelsüblicher 50%iger Natronlauge in einem Rührgefäß 1 vermischt. Im Rührgefäß 1 befindet sich eine gesättigte Na₂SO₄-Lösung und vorgelegtes Mg-Hydroxld in Form einer intensiv durchmischten Suspension bei etwa 85⁰C, welche durch einen Rührer turhulent durchmischt wird. Die zugeführten Reaktionskomponenten sind im kontinuierlichen Strom an getrennte Stellen des Reaktors einzuspeisen. Die mittlere Verweilzeit des Reaktionsgemisches ist so einzustellen, daß S 25kg neugebildetes Na₂SO₄/m³h nicht überschritten werden. Von entscheidender Bedeutuny ist die Einhaltung der Konzentration der freien Mg²⁺- und OH-Ionen im Reaktor. Durch laufende Probenahme und Titration der Mg^J+-lonenkonzentration in der Flüssigphase und Anpassung der Zuführung der Reaktanten ist zu gewährleisten, daß die Mg²⁺-lonenkonzentration 5 1 g/l, möglichst < 0,3g/l liegt, andererseits aber kein höherer OH-Ionenüberschuß vorhanden ist als = 1 g/l OH". Aus dem Reaktor 1 wird die sich bildende Suspension entnommen und einem Eindicker 2 und einem Band- oder Trommelfilter 3 zugeführt. Der Filterkuchen bosteht aus 0,78t Mg(OH)₂ und 0,47t anhaftender Lösung. Das Filtrat des Filters 3 und der Überlauf des Eindickers 2 werden vereinigt und ergeben eine Natriumsulfatlösung in einer Menge von 6,0m³/h mit einer mittleren Zusammensetzung von 295 g/l Na₂SO₄ und 43g/l NaCI, 0,5 bis 1,0g/l MgSO₄. Das Mg-Hydroxid wird mit Wasser durch mehrfaches Filtrieren und Auswaschen im Gegenstrom rein gewonnen und daraus in an sich bekannter Weise hochreine MgO-Produkte gewonnen, deren Reinheit bis > 99% MgO betragen kann. Die Waschfiltrate werden entweder bei der Herstellung der MgSO₄-Lösung.m;tverwendet oder verworfen. In die gewonnene etwa 60 bis 70°C heiße Na₂SO₄-Lösun{i werden in einem Rührgefäß 4 1,6t/h festes Steinsalz eingetragen, welche sich auflösen und 1,38t Na₂SO₄ (Thenardit) aussalzen. Der auskristallisierte Thenardit wird von der NaCI-gesättigten Lösung auf einem Filter abgetrennt und in bekannter Weise chlorfrei gewaschen und getrocknet. Die Filtratlauge des Filters 5 mit etwa 300g/l NaCI und 60 bis 65% Na₂SO₄ wird abgestoßen.

Ausführungsbeispiel 2 Hierzu Figur 2

Die Ausfällung des Magnesiumhydroxids und seine Trennung von der konzentrierten Na₂SO₄-Lösung erfolgen gemäß Beispiel 1. Abweichend von dieser Prozeßführung wird die Natriumsulfatlösung mit 6t 93%igem Aceton verrührt, wobei die in WP 87771 beschriebene Fällvorrichtung 6zur Anwendung kommen kann. Es kristallisieren 1650 kg wasserfreies Natriumsulfat, die von der Lösung abgetrennt werden. Die acetonische Lösung, welche etwa 7% des Natriumsulfates neben dem NaCI und MgSO₄ aus der Na₂SO₄-Lösung enthält, wird nach bekanntem Verfahren in einer Destillationskolonne 7 destillativ aufbereitet und das Aceton in den Kristallisationsprozeß zurückgeführt, während die acotonfreie Lösung mit Resten an gelöstem Na₂SO₄, NaCI und MgSO₄ den Prozeß verläßt.

Das erfindungsgemäße Verfahren hat den Vorteil, da" in einem gemeinsamen Herstellungsprozeß sowohl Natriumsulfat in Form konzentrierter Lösung als auch Mg-Hydroxid in l-orm leicht filtrier- und auswaschbarer Form kontinuierlich erzeugt werden kann und sowohl alle Vorstufen einer üblichen Na₂SO₄-Herstellung aus MgSO₄ als auch alle Vorstufen einer Mg(OH)₂-Herstellung entfallen, einschließlich ihres Energie- und ApparateLadarfes.

Claims (4)

1. Verfahren zur gemeinsamen Herstellung von Natriumsulfat und Magnesiumhydroxid aus MagnesiumsulfatlöGung und Natronlauge, gekennzeichnet dadurch, daß in einer gerührten Magnesiumhydroxidsuspension, deren Flüssigphase eine konzentrierte, mindestens 200c,Λ Na₂SO₄ enthaltende Lösung und deren Festphase ausgefälltes Magnesiumhydroxid ist, kontinuierlich äquimolare Mengen hochkonzentrierte, mindestens 40%ige Natronlauge und hochkonzentrierte MgSO₄-Lösung mit 250 bis 340g/l MgSO₄ bei Fälltemperaturen von 70 bis 95°C so zur Reaktion gebracht werden, daß der Gehalt von freien Mg²⁺-lonen und freien OH~-Ionen in der Lösung S 1 g/l und eine spezifische Na₂SO₄-BiIdU igsrate § 25 kg Na₂SO₄/m³h eingehalten werden, danach die gebildete Mg(OH)₂-Suspension durch Fest-Flüssig-Trennung in Magnesiumhydroxid und Na₂SO₄-LOsUrIg getrennt wird, worauf die Herstellung von Mg-Produkten durch Auswaschen des Natriumsulfates mit Wasser und die Herstellung von Natriumsulfat durch bekannte Verfahren erfolgt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß handelsübliche 50%ige Natronlauge als Fällungsmittel ohne weitere Verdünnung verwendet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, gekennzeichnet dadurch, daß die Gewinnung des Natriumsulfates aus der vom Mg-Hydroxid abgetrennten Lösung durch Aufsättigen mit festem NaCI erfolgt.

4. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, gekennzeichnet dadurch, daß die Gewinnung des Natriumsulfates aus der vom Mg-Hydroxid abgetrennten Lösung durch Zusatz von Aceton durch Verdrängungskristallisation erfolgt.

Hierzu 2 Seiten Zeichnungen

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Natriumsulfat und Magnesiumhydroxid aus Magnesiumsulfat in einem gemeinsamen Herstellungsprozeß, wobei außer der Sulfatkomponente auch die Magnesiumkomponente als hochwertiges Nutzprodukt gewonnen werden kann und das als Rohstoff eingesetzte Magnesiumsulfat in vollkommener Weise stoffwirtschaftlich verwertet wird, üurch das erfindungsgemäße Verfahren werden die bisher notwendigen aufwendigen Prozeßstufen der Na₂SO₄-Herstellung aus MgSO₄-Lösung-Glaubersalzkühlung einschließlich Kälteerzeugung und Glaubersalzschmelzprozeß überflüssig und der bisherige hohe Apparate-, Elektroenergie- und Wärmeenergieaufwand entfällt. Außerdem wird durch dig Verwertung der Mg-Komponente zu einem Nutzprodukt- Mg-Hydroxld - sowohl ein hochwertiges kostentragendes Kuppelprodukt gewonnen als auch die bisher unvermeidbare MgCI₂-haltige Umsetzungslösung vermieden. Das durch Fällung aus MgSO₄ gewonnene Magnesiumhydroxid ergibt nach dem Auswaschen der anhaftenden Na₂SO₄-Lösung und Calcinierung ein reines, CaO-, SiO₂- und chloridfreies etwa 99%iges MgO, dessen Einsatz sowohl in der Zellstoff Industrie als auch in der Feuerfestindustrie zur Herstellung einer Spitzenqualität an MgO-Sinter möglich ist.

Charakteristik des bekannten Standes der Technik

Das seit Jahrzehnten im Prinzip unverändert gebliebene Herstellungsverfahren für Natriumsulfat aus Magnesiumsulfat beruht auf der doppelten Umsetzung zwischen MgSO₄ und NaCI im wäßrigen Salzsystem Na, Mg, S(VCI// H₂O gemäß

MgS₄ + 2NaCI *± Na₂SO₄ + MgCI₂

Wegen der hohen Löslichkeit des wasserfreien Natriumsulfates in Wasser kristallisiert bei gewöhnlicher Temperatur kein Natriumsulfat aus der Lösung aus.

Um einen Reaktionsablauf in Richtung des Natriumsulfates zu erreichen, müssen die stark voneinander unterschiedlichen Löslichkeiten des Natriumsulfates in Form des wasserfreien Salzes bei Zimmertemperatur und seines Dekahydrates (Glaubersalz) bei tiefen Temperaturen ausgenutzt werden, so daß sich insgesamt ein polythermer Prozeß mit mehreren Prozeßstufen bei unterschiedlichen Temperaturen ergibt. Üblicherweise wird aus einer primär aus dem Salzmineral Kieserit (MgSO₄ H₂O) gewonnenen MgSO₂-Lösung durch Zusatz von Natriumchlorid eine MgSO₄-NaCI-Lösung (sog. Α-Lauge) und aus dieser durch Kühlen auf 0 bis 5°C Glaubersalz und eine MgCI₂-NaCI-MgSO₄-Lösung (sog. Ε-Lauge) gewonnen. Diese Lösung muß nach ihrer Wiedererwärmung aus dem Prozeß abgestoßen werden. Neben dem gebildeten MgCI₂ ist ein erheblicher Anteil des MgSO₄ und NaCI in dieser Lösung enthalten, so daß sich ein Sulfatverlust von 33-35% und ein NaCI-Verlust von etwa 50% ergibt. Das gewonnene Glaubersalz wird nach Abtrennung von der Lösung geschmolzen, indem es unter laufender Wärmezufuhr in eine heiße Na₂SO₄-Lösung eingetragen wird. Dabei bildet sich festes Natriumsulfat (Thenardit) und eine heiß gesättigte Na₂SO₄-Lösung (Schmelzlauge).