DE1140914B - Verfahren zur Herstellung von Kaliumsulfat aus Kainit - Google Patents

Verfahren zur Herstellung von Kaliumsulfat aus Kainit

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DE1140914B
DE1140914B DEM49696A DEM0049696A DE1140914B DE 1140914 B DE1140914 B DE 1140914B DE M49696 A DEM49696 A DE M49696A DE M0049696 A DEM0049696 A DE M0049696A DE 1140914 B DE1140914 B DE 1140914B
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potassium
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kainite
crystallization
sulphate
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DEM49696A
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Dr Vollprecht Stein
Dr Eberhard Anschuetz
Karl Ebner
Eduard Schnitzspahn
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01DCOMPOUNDS OF ALKALI METALS, i.e. LITHIUM, SODIUM, POTASSIUM, RUBIDIUM, CAESIUM, OR FRANCIUM
    • C01D5/00Sulfates or sulfites of sodium, potassium or alkali metals in general
    • C01D5/06Preparation of sulfates by double decomposition
    • C01D5/10Preparation of sulfates by double decomposition with sulfates of magnesium, calcium, strontium, or barium
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01DCOMPOUNDS OF ALKALI METALS, i.e. LITHIUM, SODIUM, POTASSIUM, RUBIDIUM, CAESIUM, OR FRANCIUM
    • C01D5/00Sulfates or sulfites of sodium, potassium or alkali metals in general
    • C01D5/12Preparation of double sulfates of magnesium with sodium or potassium

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  • Materials Engineering (AREA)
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  • Compounds Of Alkaline-Earth Elements, Aluminum Or Rare-Earth Metals (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)

Description

  • Verfahren zur Herstellung von Kahumsulfat aus Kainit Es ist bekannt, die durch Umsetzung von Kainit mit Wasser gewonnene Kalimagnesia mit Kaliumchlorid zu Kaliumsulfat umzusetzen. Es ist außerdem aus der deutschen Auslegeschrift 1086 220 bekannt, Kaliumsulfat aus natriumchloridhaltigem Kainit in mehreren Stufen in der Weise herzustellen, daß in der ersten Stufe durch Lösen von Kainit in Wasser und Kristallisation Kalimagnesia gewonnen wird. In der zweiten Stufe wird weiterer Kainit mit der Mutterlauge der ersten Stufe und einem Teil der Sulfatlauge aus der Kaliumsulfatgewinnung gelöst und daraus in zwei Kristallisationsstufen durch Kühlung Kaliumchlorid und weitere Kalimagnesia gewonnen. Die in der ersten und zweiten Verfahrensstufe gewonnene Kalimagnesia wird dann mit dem im Verfahren außerdem gewonnenen Kaliumchlorid zu Kaliumsulfat umgesetzt.
  • Es wurde nun gefunden, daß dieses Verfahren wesentlich verbessert werden kann, wenn die Kainitlösung in der zweiten Stufe eingedampft und auf nicht wesentlich unter 50°C gekühlt wird, wodurch im wesentlichen wasserhaltiges Kalium-Magnesium-Sulfat, vorzugsweise als Leonit, auskristallisiert, und die Restlösung dann weiter eingedampft und auf etwa 20°C gekühlt wird, wodurch im wesentlichen Kaliumehlorid auskristallisiert. Dieses Kaliumchlorid wird mit zusätzlichem, dem Verfahren von außen zugeführtem Kaliumchlorid, in an sich bekannter Weise mit Kalimagnesia zu Kaliumsulfat umgesetzt.
  • Nach einer weiteren Ausbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die Mutterlauge, aus der in der zweiten Stufe Kalimagnesia und Kaliumchlorid erhalten werden, eingedampft und zunächst auf etwa 50°C abgekühlt, wodurch im wesentlichen Natriumchlorid, und dann auf etwa 25°C weiter abgekühlt, wodurch im wesentlichen Kaliumchlorid auskristallisiert. Dieses Kaliumchlorid wird ebenfalls bei der Umsetzung der Kalimagnesia mitverwendet. Die Mutterlauge aus dieser Natrium- und Kaliumchloridkristallisation wird weiter eingedampft und auf etwa 70°C gekühlt, wodurch im wesentlichen Kainit auskristallisiert. Dieser Kainit kann im Verfahren im Kreislauf geführt werden und wird daher in der ersten Verfahrensstufe als Ausgangsstoff mit eingesetzt.
  • Die Sulfatlauge aus der Kaliumsulfatgewinnung wird zweckmäßigerweise vollständig in die zweite Stufe zurückgeführt und dort zusammen mit der Mutterlauge aus der ersten Stufe als Löselauge für den Kainit verwendet, der in der zweiten Verfahrensstufe verarbeitet wird.
  • Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Gewinnung von Kaliumsulfat aus Kainit wird im kontinuierlichen Betrieb Kainit mit etwa 10 bis 20 % NaCl zusammen mit rückgeführtem Kainit, der in der Endstufe der Laugenverarbeitung anfällt, verlöst und unter Wasserverdampfung und Kühlung Kalimagnesia gewonnen. Ob die Kalimagnesia als Schönit oder Leonit anfällt, hängt von den Konzentrations- und Temperaturverhältnissen bei der Kristallisation ab. Die Mutterlauge dieser Kalimagnesiakristallisation wird mit der Sulfatlauge aus der Kaliumsulfatgewinnung vereinigt, wobei sich ein Verhältnis von etwa zwei Teilen Kalimagnesiamutterlauge zu drei Teilen Sulfatlauge ergibt, und diese Laugenmischung wird zum Verlösen von weiterem Kainit benutzt. Die erhaltene Rohlösung wird nun in zwei Kristallisationsstufen eingedampft und auf die erfindungsgemäß vorgeschlagenen Temperaturen gekühlt, wobei in der ersten Stufe im wesentlichen Kalimagnesia, vorzugsweise in Form von Leonit, und in der zweiten Stufe im wesentlichen Kaliumchlorid auskristallisieren. Die in den Stufen I und 1I gewonnene Kalimagnesia wird im folgenden in bekannter Weise mit Kaliumchlorid umgesetzt, wobei das in der Stufe 1I gewonnene Kaliumchlorid neben von außen zugeführtem zusätzlichem Kaliumchlorid verwendet wird. Durch Anmaischen der Kalimagnesia mit diesem Kaliumchlorid erhält man in bekannter Weise Kaliumsulfat neben Sulfatlauge, die, wie vorbeschrieben, dem Kainitlöseprozeß wieder zugeführt wird.
  • Die Aufarbeitung der in der Stufe II angefallenen Mutterlauge erfolgt nach Eindampfen wiederum durch eine zweistufige Kristallisation, wobei in der ersten Kristallisationsstufe auf die erfindungsgemäße Temperatur von etwa 50°C gekühlt und im wesentlichen Natriumchlorid gewonnen wird und in der zweiten Kristallisationsstufe ohne weitere Wasserverdampfung bis auf 25°C herunter gekühlt und im wesentlichen Kaliumchlorid erhalten wird. Dieses Kaliumehlorid wird zusammen mit dem Kaliumchlorid aus der Stufe II und dem zusätzlich eingeführten Kaliumchlorid bei der Kalimagnesiaumsetzung verwendet. Die Mutterlauge dieser Stufe III wird weiter eingedampft und bei einer Temperatur von etwa 70°C Kainit auskristallisiert, der im Verfahren neben frischem Kainit als Ausgangsstoff wieder eingesetzt wird. Die verbleibende Mutterlauge wird abgestoßen.
  • Soweit im vorstehenden bei den verschiedenen Stufen von Eindampfen und Kühlen gesprochen wird, ist es möglich, mit gleichem Ergebnis so zu arbeiten, daß zuerst bei höherer Temperatur eingedampft und dann anschließend auf die gewünschte Kristallisationstemperatur gekühlt wird, wie auch in einem Vakuumkristallisator bei der gewünschten Kristallisationstemperatur gleichzeitig einzudampfen und zu kristallisieren, ohne daß eine besondere Kühlung notwendig wird.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren bietet den Vorteil, daß das Kaliumehlorid des Kainits fast vollständig zu Kaliumsulfat umgesetzt wird, weil zusätzliches Kaliumchlorid von außen in das Verfahren eingeführt wird.
  • Das Verfahren zeigt eine außerordentlich günstige Bilanz, was darauf zurückzuführen ist, daß bei der Aufarbeitung der Mutterlauge aus der Stufe II zunächst weiteres Kaliumchlorid und zuletzt sogar nochmals Kainit gewonnen wird, der in die Ausgangsstufe zurückgeführt werden kann und somit hilft, die Kaliumbilanz zu verbessern.
  • An Hand des Fließbildes sei das erfindungsgemäße Verfahren bei kontinuierlicher Arbeitsweise in einem Beispiel erläutert.
  • In der Stufe I werden 60 kg/Stunde Kainit mit 16 0% NaC1 mit 83 kg/Stunde Wasser in an sich bekannter Weise bei etwa 95°C zu 102I/Stunde Rohlösung verlest. Dieser Kainit ist ein Teil einer Mischung von 70 kg/Stunde Ausgangskainit mit 14 °/o NaC1 und 30 kg/Stunde rückgeführtem Kainit aus der Aufarbeitung der Mutterlauge der Stufe III mit 19 °/o NaCl. Aus den 102I/Stunde Rohlösung werden 121/ Stunde Wasser verdampft und die Restlösung auf etwa 20°C gekühlt, wobei neben geringen Mengen NaCl und KCl 23 kg/Stunde Leonit auskristallisieren. Die verbleibenden 741/Stunde Mutterlauge werden mit der gesamten Sulfatlauge (1041/Stunde) aus der Kaliumsulfatgewinnung unter Zusatz von 121/Stunde Kondensat aus der Stufe II gemischt. Diese Lauge wird dazu benutzt, die aus dem Gemisch von Ausgangskainit und rückgeführtem Kainit verbliebenen restlichen 40 kg/Stunde Kainit zu 200 I/Stunde Rohlösung zu verläsen. Aus dieser Lösung werden in einer ersten Stufe 26I/Stunde Wasser verdampft und die Restlösung auf 50°C gekühlt, wobei 28 kg/Stunde Leonit, 2 kg/Stunde NaCl, 3 kg/Stunde KCl und 1 kg/Stunde MgS04 auskristallisieren, wobei das MgS04 an KCI gebunden als Kainit vorliegt. Durch weiteres Verdampfen von 6 I/Stunde Wasser und Kristallisation bei 20°C werden 8 kg/Stunde KCI und 2 kg/Stunde NaCl erhalten. Dieses Kaliumchlorid wird bei der Kaliumsulfatherstellung zur Umsetzung mit dem in den Stufen I und Il gewonnenen Leonit verwendet.
  • In der Stufe III werden aus 134 I/Stunde Mutterlauge 271/Stunde Wasser verdampft und die Restmutterlauge in zwei Stufen gekühlt. Beim Kühlen auf 50°Ckristallisieren 6kg/StundeNaClund0,2kg/Stunde KCl aus. Bei der weiteren Kühlung auf 25°C kristallisieren nochmals 4 kg/Stunde KCl und 0,6 kg/Stunde NaCl aus. Die verbleibenden 100I/Stunde Mutterlauge werden nochmals aufgewärmt, und 43 I/Stunde Wasser bei 70°C ausgedampft, wobei 21 kg/Stunde Kainit neben 5,6 kg/Stunde NaCI und 1,2 kg/Stunde MgCl2 auskristallisieren. Das Salzgemisch wird in die Ausgangsstufe zurückgeführt und dort zusammen mit Rohkainit, wie beschrieben, eingesetzt.
  • Die in der Stufe III angefallenen 4 kg/Stunde KCl werden zusammen mit den von außen zugeführten 15 kg/Stunde KCl in 90 I/Stunde Wasser gelöst. Diese Lösung wird zusammen mit dem in den Stufen I und II angefallenen Leonit in eine Maischanlage gegeben, der außerdem die 8 kg/Stunde KCl aus der Stufe 1I zugefügt werden. Der Leonit wird dann zu Kaliumsulfat umgesetzt. Dieses wird abgetrennt und die Sulfatlauge, wie bereits angegeben, in die Stufe II zurückgeführt, wo sie zusammen mit der Mutterlauge der Stufe I die Löselauge bildet. Bei diesem Verfahren werden 38 kg/Stunde Kaliumsulfat gewonnen, was einer Ausbeute von 98 °/o, bezogen auf das eingesetzte Kalium, entspricht.

Claims (4)

  1. PATENTANSPRÜCHE: 1. Verfahren zur Herstellung von Kaliumsulfat aus natriumchloridhaltigem Kainit in mehreren Stufen, bei dem in Stufe (I) durch Umsetzung von Kainit mit Wasser Kalimagnesia gewonnen, und in der Stufe (II) weiterer Kainit in einer Mischung von Mutterlauge der Stufe (I) und rückgeführter Sulfatlauge aus der Kaliumsulfatgewinnung gelöst, aus der Lösung durch zweistufige Kristallisation weitere Kalimagnesia gewonnen und letztere mit Kaliumchlorid zu Kaliumsulfat umgesetzt wird, dadurch gekennzeichnet, daß bei der zweistufigen Kristallisation der Stufe (II) die Kainitlauge unter Auskristallisieren von Kalimagnesia, besonders als Leonit, zunächst auf nicht wesentlich unter 50'C gekühlt wird und die Restlösung dann unter Auskristallisieren von Kaliumchlorid auf etwa 20°C gekühlt wird und daß die Kalimagnesia der Stufen (I) und (II) mit dem Kaliumchlorid der Stufe (II) sowie mit dem Verfahren von außen zugeführtem Kaliumchlorid in an sich bekannter Weise zu Kaliumsulfat umgesetzt wird.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mutterlauge aus der Stufe (II) eingedampft und unter Auskristallisieren von im wesentlichen Natriumchlorid zunächst auf etwa 50°C und dann unter Auskristallisieren von im wesentlichen Kaliumchlorid auf etwa 25°C abgekühlt wird und daß das erhaltene Kaliumehlorid zur Umsetzung der Kalimagnesia mitverwendet wird.
  3. 3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Mutterlauge der Natrium- und Kaliumchloridkristallisation weiter eingedampft und auf etwa 70°C gekühlt wird, so daß im wesentlichen Kainit auskristallisiert, der in der Stufe (I) als Ausgangsmaterial mit eingesetzt wird.
  4. 4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Sulfatlauge aus der Kaliumsulfatgewinnung zusammen mit der Mutterlauge der Stufe (I) zum Lösen des Kainits in der Stufe (II) verwendet wird.
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