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VERFAHREN ZUR HERSTELLUNG VON KALIUMSULFAT AUS ALKALISULFATEN ODER
DEREN GEMISCHEN MIT KARBONATEN Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren
zur Herstellung von Kaliumsulfat aus Alkali -sulfaten oder deren Gemischen mit Earbonaten,das
bei der komplexen Verarbeitung von Alunit,bei der Verarbeitung von Soda - Sulfat
-Abfällen der Tonerdeherstellung, , von Natursulfaten ( Glaserit,Berkeyit,Mirabilit
und anderen )
und Sulfatabfällen anderer großtechnischer Prozesse Anwendung findet.
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Es sind<bekannt>Verfahren zur Herstellung von Kaliumsulfat
durch Behandlung von Sulfaten mit Kalium -<> chlorid.Es ist z.B. ein Verfahren
zur Herstellung
von Kaliumsulfat,tdas darin besteht,daß man ein Gemisch der Sulfate von Kalium und
Natrium, das bei der komplexen Verarbeitung von Alunit erhalten wird,mit einer auf
der letzten Stufe erhaltenen Mutterlauge,die ein Gemisch von Sulfaten und Chloriden
von Natrium bzw.Kalium enthält, ur vorhergehenden Anreicherung des Ausgangsgemisches
mit dem Kaliumsulfat> behandelt.Das erhaltene Gemisch
läßt man abstehen,gießt die Lösung ab und leitet zur Weiterverarbeitung in Verdampf
- und Vakuumkristalliung sierapparate zur Abscheid / von Chloriden und Sulfaten
von Kalium ,während aus der zurückgebliebenen Mutterlauge nach der Abscheidung dieser
Salze durch die anschließenden Operationen Kochsalz abgetrennt wird. Die angereicherte
dicke Masse v-ird nach der Filtration in der ersten Stufe mit Kaliumchloridlösung
behandelt,stehengelassen, die Mutterlauge abgegossen,die zur primären Anreicherung
des Ausgangsrohstoffes gelangrt.Die eingedickte Masse wird mit Wasser behandelt,wobei
sich die Salzbeimengungen ( KCL,NaCl,Na2SO4 ) auflösen, Das erhaltene Gemisch wird
stehengelassen,die Lösung abgegossen und zum Auflösen von Kaliumchlorid verwendet,wahr*end
die eingedickte Masse abfiltriert und der Niederschlag getrocknet wird .Man erhält
das Zielprodukt ( Urheberschein der UdSSR Nr.106048 ).
Nachteile des genannten Verfahrens sind: Komplizierte
technologische
Prozeß ,der grobe Produktionsflachen und bedeutenden Energie - und sonstigen Betriebs
-aufwand erfordert,sowie die Verunreinigung des Zielproduktes durch Ol - Ionen,was
die ie Qualität verschlechtert.
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Es wurde die Aufgabe gestellt,durch die Veränderung der Technologie
zur Behandlung der Sulfate ein Zielprodukt hoher Qualität zu erhalten,die Technologie
des Prozesses zu vereinfachen,
die Ausbeute am Zielprodukt zu erhöhen.
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Diese Aufgabe wurde dadurch gelöst,daß man im Verfahren zur Herstellung
von Kaliumsulfat aus Sulfaten oder deren Gemischen mit Karbonaten durch deren Behandlung
mit kaliumhaltigen Verbindungen erfindungsgemäß als kaliumhaltige Verbindungen eine
Ätzkalilösung verwendet.
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Der Prozeß kann kontinuierlich oder periodisch durchgeführt werden.
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Man führt den Prozeß zweckmäßig nach dem Gegenstrom -
prinzip/,das aus mindestens zwei Behandlungen der Sulfate mit Alkalilaugen besteht,wobei
nach jeder alkalischen
Behandlung die Mutterlauge,die ein 'gemisch von Ätzalkalien darstellt,von dem erhaltenen
Niederschlag abgetrennt wird,wobei die erste Behandlung der Sulfate mit der bei
der zweiten alkalischen Behandlung erhaltenen Mutterlauge
durchgeführt/'jede nachfolgende Behandlung der Sulfate mit Mutterlaugen,die bei
der jeweiligen anschließenden
Behandlung und die letzte Behandlung
der Sulfate mit einer Ätzkalilösung unter darauffolgender Abscheidung des Zielproduktes
durchgeführt wird.
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Für den genannten Prozeß verwendet man zweckmäßig Ätzkalilösung mit
einer Konzentration von 300 - 500 g/l KOH und führt den Prozeß bei einer Temperatur
von 50 -70°C bei einer Dauer der jeweiligen Behandlung der Sulfate mit Alkalilösung
von 30 - 60 min durch.
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Das erfindungsgemäße Verfahren wird wie folgt durchgeführt.
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Als Ausgangsrohstoff verwendet man ein Gemisch von Sulfaten,das bei
der komplexen Verarbeitung von Alunit anfallt,ein Soda - Sulfat - Gemisch,das sich
bei der Herstellung von Tonerde bildet,sowie Natursulfate.
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Das erfindungsgemäße Verfahren kann kentinuier -lich oder periodisch
durchgeführt werden.
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Das periodische
enthält unmittelbare Behandlung der Alkalisulfate oder deren Gemische mit Karbonaten
durch Ätzkalilösung unter anschließender Abscheidung von Kaliumsulfat.
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I.an führt zweckmäßig den Prozeß nach ein em kontinuier -lichen Gegenstromprinzip
durch.
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Die Ausgangssalze behandelt man bei einer Temperatur von 50 - 70°C
während 30 - 60 min. mit Mutterlauge,die bei der anschließenden Behandlung anfällt
und ein
von Ätzalkalien darstellt.Das erhaltene Gemisch der Ausgangssalze mit der Mutterlauge
wird abfiltriert oder abstehengelassen. Das Filtrat bei der Tonerdeher -stellung
oder für andere Zwecke verwendet.Den ab -filtrierten: Niederchlag behandelt man
mit Ätzkalilösung mit einer Konzentration von 300 - 500 g/l KOH bei einer Temperatur
von 50 - 700C innerhalb 30 - 60 min.Das er -haltene Gemisch wird abfiltriert.Die
Mutterlauge ver -wendet man für die primäre Behandlung der Ausgangssalze.
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Der abfiltrierte Niederschlag Kaliumsulfat wird getrocknet. Zu einer
Vollständigeren Verwendung von Ätzkali im Prozeß kann der abfiltrierte Niederschlag
nach der ersten Behandlung mit der Mutterlauge nochmals mit Mutterlaugen behandelt
werden, -wobei die zweite und jede nachfolgende Behandlung jeweils
mit Mutterlaugen,die bei deronachfolgenden Behandlung anfallen,die letzte Behandlung
des Niederschlages der
Sulfate mit Ätzkalilösung mit einer Konzentration von 300 - 500 g/l KOH durchgeführt
;.erden.Das erhaltene Gemisch wird bei der letzten Behandlung abfiltriert,die Mutterlauge
für die vorhergehende Behandlung des Ifiederschlages der Sulfate verwendet und der
zurückge -bliebene Niederschlag mit Wasser gewaschen und getrocknet.
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Man erhält das Zielprodukt.
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Das erfindungsgemäße Verfahren macht es möglich,die
Technologie
des Prozesses zu vereintachen,da die Prozesse der Eindampfung und Vakuumkristallisation
aus -geschlossen und der Energieaufwand verringert werden ( der Prozeß wird bei
einer Temperatur von 50 - 7000 durchgefuhrt ).1)as erfindungsgemäße Verfahren gestattet
es ,die qualität des Zielproduktes zu erhöhen,da das Zielprodukt durch Cl - Ionen
nicht verunrcinigt ist, was bei einer Verwendung von Kaliumchlorid unvermeidlich
ist.
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Es ist von besonderem Vorteil,das erfindungsgemäße Verfahren bei
komplexer Verarbeitung von Alunit anzu -wenden,da dabei neben der Vereinfachung
der Gesamt -technologie des Prozesses einehohe Ausbeute an der wert -vollen Komponente
des Alunits,des Kaliumsulfats erzielt wird, do bei der Behandlung der Alkalisulfate
nit Ätzkalilösung alles Natriumsulfat des Alunits in Form von Ätznatron bei der
Tonerdeherstellung zum Ausgleich delE Alkaliverluste ausgenutzt wird.Außerdem sinkt
durch die Verwendung von Ätznatron -bei der Tonerdeherstellung die Speicherungsgrenze
von Kalium in den in diesem Prozeß verwendeten alkalischen Lösungen, wodurch eine
hohe Löslichkeit der Sulfate in diesen gewärhleistet wird (eine/2-3 mal höhere gegenüber
dem bekannten Verfahren unter Verwendung von Kaliumchlorid ) . Die Verwendung von
alkalischen Lösungen höherer Konzentrationen bei der Tonerdeherstellung ermöglicht
es <auf mehr als die Hälfte>
die spezifischen Ströme der Lösungen
und den Verbrauch von Wärmeenergie zum Erhitzen und Eindampfen der Lösungen bei
der Tonerdeherstellung zu senken.
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Es werden folgende Beipiele fiir die Durchführung des Verfahrens zur
Herstellung von Kalimsulfat aus Alkalisulfaten oder deren Gemischen mit Karbonaten
angeführt.
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Beispiel 1.
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Als Ausgangsrohstoff verwendet man 1 t Gemisch von Sulfaten,das bei
der komplexen Verarbeitung von Alunit anfällt und zu 57 Gew.% aus K2S04, zu 43 Gew.SO
aus Na2SO4 besteht.Das Gemisch behandelt man mit der Mutterlauge,die in der zweiten
St-ufe der alkalischen Behandlung erhalten
wird und ein gemisch von Ätzkali und Ätznatron mit -einem Molekulagehalt an Ätzkali
von 50%,bezogen auf die Gesamtalkalienmengen in der Lauge,mit einer Konzentration
der Alkalien von 230 g/l,umgerechnet auf Ra20,dargestelli.
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Der Prozeß der Behandlung wird unter intensivem Rühren bei einer Temperatur
von 600C während 60 Minuten durchge -führt.Nach beende@er Behandlung wird der Niederschlag
abfiltriert.Das Filtrat, ein gemisch von Ätznatron und Ätzkali mit einem Molekulargehalt
an Xt-zkali von 35%, bezogen auf die Gesamtalkalienmenge und mit einer Konzentration
der Gesamtkalienmenge von 235 gll, umge -rechnet auf Na20 ,wird bei der Herstellung
von Tonerde oder für andere Zwecke
Den abfiltriertenNiederschlag,der zu 66 Gew.% aus K2SO4 und zu
34 Gew.% aus Na2SO4 be.steht,behandelt man mit der in der dritten Stufe der alkalischen
Behandlung anfallenden
Mutterlauge, ein/Gemisch von Ätzkali und Ätznatron mit em einem Molekulargehalt
an Ätzkali von 70%,bezogen auf die Gesamtalkalienmenge von 230 g/l,umgerechnet auf
Na2O.
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Die Behandlung erfolgt bei einer Temperatur von 600C unter intensivem
Rühren während 60 min.Dann wird das
Gemisch abfiltriert.Das Filtrat, ein Gemisch von Ätzkali und Ätznatron mit einem
Molekulargehalt von 50%, bezogen auf die Gesamtalkalienmenge ,und einer Konzentration
der Gesamtalkalienmenge von 230 g/l,umgerechnet auf Na2O, ,wird zur primären Behandlung
des Ausgangsge -misches der Salze geleitet. Den abfiltrierten Niederschlag, dor
zu 7g Gew.% aus K2SQ4 und zu 2 Gew.% aus Na2SO4 be -steht,behandelt man mit Ätzkalilösung
mit einer Konzen -tration von 400 g/l KOH in einer Menge von 1m³.Die Be -handlung
wird bei einer temperatur von 600C unter intensivem Rühren während 60 min durchgeführt.
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Dann wird das erhaltene Gemisch abfiltriert,das
Filtrat, ein Gemisch von Ätzkali und Ätznatron mit einem Molekulargehalt an Ätzkali
von 70%,bezogen auf die Gesamtalkalienmenge,und einer Konzentration der Gesamt -alkalienmenge
von 230 g/l,umgerechnet auf Na2O, zur Behandlung des Niederschlages in der zweiten
Stufe
verwendet.Der Niederschlag,der zu 97,2% aus K2SO4 und zu 2,8% aus Na2SO4 besteht,wird
mit Wasser
durch Berieselung unter Filtration/getrocknet. Man erhält das Zielprodukt in einer
Menge Von 1040 kg.
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Beispiel 2.
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Als Ausgangsrohstoff nimmt man Soda - Sulfat -Abfälle der Tonerdeherstellung,die
zu 23 Gew.% aus Na2CO3, zu 75 Gew.% aus Na2So4 und zu 2 Gew.% aus NaOH besteht,
in einer Menge von 1 t.
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Das Gemisch behandelt man mit der auf der zweiten Stufe der alkalischen
Behandlung erhaltenen Mutterlauge,
ein Gemisch von Ätzkali und Ätznatron mit einem Mole -em kulargehalt an Kalium von
37%,bezogen auf die Gesamt -alkalienmenge in der Lösung,und einer Konzentration
der Alkalien von 200 g/l,umgerechnet auf Na2O. Die Behandlung wird unter intensivem
Rühren bei einer Temperatur von 600C während 60 min durchgefiihrt.Nach beendeter
Behandlung wird der Niederschlag abfiltriert0
Das Filtrat, ein Gemisch von Ätzkali und Ätznatron mit einem Molekulargehalt an
Ätzkali von 15%,bezogen auf die Gesamtalkalienmenge in der Lösung,und einer Konzentration
der Alkalien von 265 g/l,umgerechnet auf Na2O, wird bei der Tonerdeherstellung oder
für andere Zwecke verwendet.Den abfiltrierteii Niederschlag, der zu 71 Gew.% aus
Na2S04, zu 2B,5 Gew.% aus K2504 und
zu 0,5 Gew,% aus Na2CO3 besteht,behandelt
nan mit der in der dritten Stufe der alkalischen Behandlung erhaltenen
Mutterlauge, ein / gemisch von Ätzkali und Ätznatron mit em einem Molekulargehalt
an Ätzkali von 75%,bezogen auf die Gesamtalkalienmenge in der Lösung,und einer Konzentration
der Gesamtalkalienmenge von 200 g/l,umgerechnet auf Na2O Die Behandlung wird bei
einer Temperatur von 600C unter intensivem Rühren während 60 min durchgeführt.
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Dann wird das Gemisch abfiltriert.Das Filtrat,
ein / gemisch von Ätzkali und Ätznatron mit einem Molekular -gehalt an Xtzkali von
37%,bezogen auf die Gesamtalkallienmenge in der Lösung,und einer Konzentration der
Alkalien von 200 g/l,umgerechnet auf Na20, wird zur primären Behandlung des Ausgangsgemisches
der Salze geleitet. Den abfiltrierten Niederschlag,der zu 40,5 Gew.% aus Na2SO4
und zu 59,5 Gew.% aus K2504 besteht, behandelt man mit Ätzkalilösung mit einer Konzentration
von 360 g/l KOH in einer Menge von 1 m³. Die Behandlung führt man bei einer Temperatur
von 60°C unter kräftigen Rühren während 60 min
Dann wird das erhaltene Gemisch abfiltriert.Das Filtrat, eine Lösung von Xtzkali
und Ätznatron mit einem Molekulargehalt an Xtzkali von 75%,bezogen auf die- Gesamt
-alkalienmenge in der Lösung, und einer Konzentration der Gesamtalkalienmenge von
200 g/l,umgerechnet auf Na20, ,verwendet man zur Behandlung des Niederschlages zu
der
zweiten Stufe.Der Niederschlag,der zu 98,3 Gew.% aus K2SO4 und zu 1,5 Gew.% aus
Na2S04 besteht,wird mit Wasser durch Berieselung unter Filtration gewaschen,dann
getrocknet.Man erhält das Zielprodukt in einer Menge von 850 kg.