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Verfahren zur- Darstellung von Kaliumchlorid aus kalihaltigen Mineralien.
Es ist bekannt, zum Aufschließen von Kalifeldspat u..dgl. kalihaltigen Mineralien,
.dieselben mit Natriumchlorid oder einem Erdalkalichorid zu erhitzen, und daß hierbei
z. B._ bei Anwendung von Kalifeldspat. und von Natriumchlorid die umkehrbare Reaktion
gemäß folgender Formel verläuft
Gegenstand vorliegender Erfindung ist nun ,ein auf obiger Reaktion beruhendes Verfahren
zur Darstellung von Kaliumchlorid aus kalihaltigen, natürlichen Silikaten, Felsen,
Gesteinen, Erzen und Abfällen, das in der Weise durchgebildet ist, -daß der größte
Teil .des gebildeten K Cl in -einer kaliumchloridreichen Mischung von Kaliumchlorid
mit dem zur Durchführung des Verfahrens angewandten Reaktionssalz erhalten wird,
aus welcher das K.Cl leicht in ganz reiner Form ausgeschieden werden kann.
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Dieses Verfahren besteht darin, daß man das angewandte Reaktionssalz
(z. :B. Na Cl) .in geschmolzenem Zustand - bei einer Temperatur von 8oo bis azoo°
C und unter Ausschluß von Luft und Feuchtigkeit -von oben nach unten durch das fein
verteilte kalihaltige Material sickern lägt, indem man hierbei ,zweckmäßig Abflußkanäle
vorsieht, durch welche die resultierenden geschmolzenen Salze in geschmolzenem Zustande
abgeführt -und so gewonnen werden können. Die -ersten so .erzielten Salzabflüsse-sind.die@reichsten
an Kaliumchlorid und können .bis 5o Prozent K Cl, bei kontinuierlichem Betrieb-durchschnittlich
z5 Prozent K Cl enthalten, während der Rest ihres Inhaltes nahezu reines Na Cl ist,
so daß die Trennung und Gewinnung beider Salze sehr bequem durch Auskristallisieren
aus einer wäßrigen Lösung vollzogen werden kann. Die erhaltene Salzmischung kann
auch direkt für Zwecke, die eine solche -Mischung erheischen, verwendet werden.
Ein geringer Zusatz von Magnesiumchlorid zum Reaktionssalz trägt zur Erniedrigung
des Schmelzpunktes bei und .erleichtert das Durchsickern durch das kalihaltige Material,
, was auch noch in allen Fällen dadurch erleichtert werden kann, daß man eine Saugwirkung
in den Abflußkanälen unter der Reaktionsmasse herstellt.
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Zur Ausführung dieses Durchsickerungsprozesses kann eine stehende
Retorte verwendet werden, an deren unterem Ende Mittel vorgesehen sind, um das durchgesickerte
Salz aufzufangen und dasselbe abzukühlen, ohne .es mit Luft oder Feuchtigkeit in
Berührung zu bringen. Das Salz sickert abwärts durch das vermahlene Material in
dem Maße, wie es abschmilzt, so daß das gebildete K Cl rasch weg-.
geführt
Wird von dem ' der Reaktion unterworfenen kalihaltigen Material. Diese Wegfuhr des
K C1 findet bei den höchsten Arbeitstemperaturen statt, d. h., wenn das Salz vollständig
geschmolzen ist, wodurch jede Neigung zur Umkehr der Reaktion vermieden wird. Bei
dieser Arbeitsweise wird es möglich, einerseits in den ersten abfließenden Mengen
ein kalireiches Salzgemisch zu gewinnen, aus welchem eine gute Ausbeute an Kaliumprodukten
im Werk -direkt und billig erhalten werden kann, und anderseits wird es möglich,
die größtmögliche Menge Kali aus dem - Rohmaterial zu entfernen. Das am Ende des
Verfahrens aus dem Rückstand ausgewaschene Salz kann neuerdings im Prozeß verwendet
werden.
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In diesem Verfahren gibt es keine Verluste außer den geringfügigen
Verlusten, die sich aus der Manipulation der Materialien ergeben. Es ist stets darauf
zu achten, daß bei Ausführung des Verfahrens weder Luft noch Feuchtigkeit zur Reaktionsmasse
Zutritt haben, denn sonst würden andere Reaktionen stattfinden, ein großer Chlorverlust
eintreten,. das resultierende Gemisch zum Schmelzen neigen und die Ausbeute viel
spärlicher ausfallen. Damit würde das Verfahren wirtschaftlich unmöglich gemacht.
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Nahezu-jedes unlösliches Kali enthaltendes Material kann als Rohmaterial
verwendet werden. Es können z. B. die Materialien verwendet werden, die im nachstehenden
Verzeichnis angegeben sind, in welchem je auch der entsprechende Durchschnittsgehalt
an Kali, als KZ 0 ausgedrückt, angegeben ist.
| Prozente- K2 0 |
| _. Reiner Leucit (auserlesen), . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . : . . . . . . . . . . 15 bis 20 |
| 2. Reiner Kalifeldspat (Orthoklas auserlesene Adern)
...... . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1a bis 16 |
| 3. Reines Pegmatitgestein (auserlesen oder wie in der Natur
vorkommend) ..... 8 bis 13 |
| 4. Reiner Kaligranit (wie in der Natur vorkommend) . . . .
. . . . . . . . .. . . . . . . . . . 6 bis 8 |
| 5. Tonsand bzw. Abfälle von Tonsandstein . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 bis 7 |
| 6. Konzentrierter Grünsand oder andere ähnliche Quellen ....................
variabel. |
Alle diese Materialien, die in großen Mengen in der Natur vorkommen, können gemäß
dem neuen Verfahren behandelt werden. Es können dabei 7o bis go Prozent ihres vollen
Kaligehaltes als reines Kaliumchlorid direkt und billig gewonnen werden, und zwar
ohne Anwendung bzw. Beimischung einer anderen Substanz als des gewählten Reaktionssalzes,
wie z. B. Natriumchlorid. Das überschüssige Reaktionssalz wird nützlicherweise wiedergewonnen
und von neuem verwendet.
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Beispiel. Pegmatit, d. h. hauptsächlich aus Kalifeldspat bestehendes
Gestein wird in einer gewöhnlichen Eisenmühle so gemahlen, daß das gesamte Mahlgut
durch ein 6o Maschen per laufenden Zoll aufweisendes Sieb hindurchgeht.
250 g dieses gepulverten Materials werden mit 5, g Kochsalz innig vermischt
und die Mischung in einen Stahltiegel mit durchlochtem Boden, gebracht, welcher
Tiegel innerhalb eines Graphittiegels untergebracht wird, der als Muffel dient.
Unter dem Stahltiegel und dicht an demselben angeschlossen ist ferner im Graphittiegel
ein Nickeltiegel angeordnet, der als Aufnahmebehälter für das durchsickernde Salz
dient. Über den Lochungen des Stahltiegelbodens ist in demselben ein kleiner, umgekehrter
Nickeltiegel angeordnet, welcher als Schutzschild 'wirkt und das Gestein zurückhält,
während er den geschmolzenen Salzen gestattet, abzufließen.
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Zur Feldspatladung werden allmählich während des Erhitzens (das zwei
Stunden dauert) noch Zoo g Salz in dem Maße zugefügt, als der Durchsickerungsprozeß
dauert. Das Erhitzen geschieht mit einer Gebläsegasflamme, die auf die Außenseite
des Graphittiegels einwirkt. Die Temperatur wird unter iooo ° C gehalten (im Zentrum
der Ladung mittels eines Pyrometers gemessen). Sobald das Salz ins Schmelzen gerät,
sickert .und filtriert es abwärts, am Nickeltiegel vorbei, durch die Löcher im Boden
des Stabltiegels hindurch und gelangt in den Nickelbehälter. Solange als frisches
Kochsalz von oben zugesetzt wird, fließt der Salzüberschuß, zuerst stark mit K Cl
beladen, unten ab nach dem Sammelbehälter. Es werden so 97 g geschmolzenes,
praktisch vollständig reines Mischsalz, enthaltend 25 Prozent K Cl und 75 Prozent
Na Cl, erhalten, während annähernd 16o g Mischsalz,. das 6 Prozent K Cl und 94 Prozent
Na Cl und keinerlei Unreinigkeiten enthält, mittels einer wäßrigen Lösung aus dem
Rückstand als reine, neutrale Chloridlösung extrahiert werden können.
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Der sorgfältig gesammelte Rückstand zeigt nach dessen Waschen und
Trocknen alle Merkmale von zerkleinertem Feldspat; sein Kaligehalt beträgt noch
2 Prozent KZ 0, während sein Natrongehalt auf io,8 Prozent Na. 0 gestiegen ist.
Das Gesamtgewicht, ursprünglich 25o g, ist nun nur noch 245,7 g.
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Sowohl Eisen- als Nickeltiegel werden in keiner Weise angegriffen
durch ihre Berührung mit der heißen Ladung infolge der Abwesenheit von Luft oder
Feuchtigkeit; so konnte z. B. nicht einmal eine Veränderung von wenigen Milligrammen
an dem vollständig eingebetteten
Nickelschild ermittelt werden.
Wenn man noch mehr Salz durch den Feldspat durchsickernläßt, so findet eine weitere
Extraktion von Kali aus den Rückständen statt, und zwar bis- praktisch alles K2
O durch Nag O ersetzt worden ist.
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Die Resultate des Beispiels entsprechen einer Extraktion von vol'.en
8o Prozent des K2 O-Gehalte3 des angewandten Rohmaterials. Der wirkliche Verbrauch
an Salz (Na Cl) ist nur 78 Prozent vom Gewicht des erzeugten K Cl. Das überschüssige
K Cl-haltige Kochsalz kann ganz zurückgewonnen werden und neuerdings dem Prozeß
zugeführt werden.
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Beim Arbeiten gemäß obigem Beispiel kann auch ein stehender Retortenofen-
mit Guß-oder Stahlretorte verwendet werden, die am unteren Ende eine wegnehmbare
Tür oder Bodenplatte aufweist, die mit Mitteln ausgestattet ist, um das geschmolzene
Chlorid abzuleiten, in dem Maße, wie es herunterläuft, und um das erschöpfte Material
der Ladung periodisch abzulassen. Zu diesem Zweck kann die Retorte innen etwas konisch
verlaufen. Hierbei ist es vorteilhaft, wenigstens 2o Prozent Salz vom Gewicht des
Materials mit letzterem zu vermischen, bevor es in die Retorte eingefüllt wird und
bei den sukzessiven Zugaben vom Rest des Salzes jeweilen nur ein wenig desselben
in den Retortenoberteil einzuführen. Die Retorte kann so im Ofen eingebaut sein,
daß die größte Hitze an deren' Oberteil, wo die Salzschmelzung stattfindet, herrscht.
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Wenn das beschriebene Durchsickerungsverfahren in vertikaler Retorte
ausgeführt wird, ist es vorteilhaft, die aus dem Endrückstande ausgelaugte Lösung
vom überschüssigen Salz wieder zu verwenden, indem man sie in konzentriertem Zustand
mit dem Feldspatrohmaterial zu einer Paste für die nächste Ladung vermischt. Die
erhaltene Paste wird dann bei einer Temperatur (z. B. unter 400 ' C getrocknet,
bei welcher keine Salzzersetzung, stattfindet. Die getrocknete Mischung wird in
die Retorte gebracht, in welcher man frisches Salz mir von oben zubringt.