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Herstellung von Kaliumsulfat über Kalimagnesia Die Gewinnung von Kalimagnesia
und von Kaliumsulfat geschieht heute allgemein durch doppelte Umsetzung von KCl
und MgSO, in wäßriger Lösung. Dabei ergeben sich Chlormagnesiumlösungen, die entfernt
werden müssen. Eine direkte Ableitung würde wegen des hohen KCl-Gehaltes die Sulfate
zu teuer machen. ManhatdaherimmerWegegesucht,die sulfatischenLaugen clilorkaliumarm
zu machen. So ist ein Verfahren bekannt, nach welchem jciiristlicher Carnallit und
Bittersalz bzw. Kieserit mit ungenügenden Mengen Wasser bei gewöhnlicher Temperatur
umgesetzt werden sollen. Jedoch wird hierbei als kaliärmste Schlußlau-e unter günstigsten
Bedingungen und mit Scliönit als Bodenkörper eine solche mit 8,1 °/a K Cl erhalten,
welche zwecks Vermeidung von Kaliverlusten dein Verdampf unterworfen werden muß.
Ein Weg, der zu Ablaugen führt, die ähnlich zusammengesetzt sind wie die Endlaugen
bei der Carnallitverarbeitung auf Chlorkalium, ist durch das Patent 4.o6 363 gewiesen.
Hier stellt man bei der Sulfatgewinnung als erstes Zwischenprodukt Langbein it
(K., S04 # z Mg S04) her, das dann durch sv stematische Behandlung mit Betriebslaugen
und schließlich mit Wasser in reines Kaliunisulfat übergeht. Die bei der Langbeinitgewinnung
erhaltene heiße letzte Umsetzungslösung ist nach der Abkühlung niedrig genug im
Chlorkaliumgehalt, daß nunmehr eine Ableitung wirtschaftlich erträglich erscheint.
Mä.n hat das Kaliumsulfat gern in Verbindung mit der Carnallitverarbeitung dargestellt,
weil der Carnallitlöseprozeß als wasserverbrauchender Betrieb geeignet ist, die
aus der Umsetzung zwischen K Cl und Mg SO, entstehenden Laugen aufzunehmen, und
man daher nicht so ängstlich auf niedrigen Chlorkaliumgelialt der sulfatischen Laugen
zu sehen brauchte. Bei der bisher hier angewendeten Arbeitsweise, nämlich Gewinnung
von Chlorkalium durch Lösen des Carnallits, Verdampfen der Chlorkaliummutterlauge
auf Endlauge und künstlichen Carnallit, war das aus der Carnallitverarbeitung gewonnene
Chlorkalium nur zum Teil rein #genug für die Weiterverarbeitung auf Sulfat. Wollte
man das gesamte Chlorkalium auf Sulfat verarbeiten, dann bedurfte die Reinigung
des Chlorkaliums durch Decken so viel Wasser, daß der Carnallitlösebetrieb schon
zum Teil gesättigt war und nur noch geringe :Mengen Sulfatlaugen aufnehmen konnte.
Die Sulfatproduktion war in jedem Falle beschränkt.
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Es ist bei sorgfältiger Wasserwirtschaft und Erzeugung von reinem
Chlorkalium als Zwischenprodukt möglich, das gesamte Chlorkalium des Carnallits
in Kaliumsulfat überzuführen und dabei das gesamte für den Sulfatprozeß notwendige
Wasser dem Carnallitlöseprozeß
zuzuführen, ohne daß die Endlauge
verschlechtert und damit der Verlust vergrößert wird.
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Das vorliegende neue Verfahren stellt eine praktische Durchführung
dieser Erkenntnis dar. ` Für die Durchführung muß man den Rohcarnallit einem Löseverfahren
unterwerfen, das ein möglichst kochsalzfreies, reines Chlorkalium ergeben würde.
Geeignet ist dafür die Lösung des Carnallits in sogenannte Carnallitmutterlauge,
die. auch bei der Chlorkaliumgewinnung nach Patent 490 356 als Ausgangslösung dient.
In diese Lösung rührt man unter Erhaltung der Lösetemperatur wasserfreies Magnesiumsulfat
ein. Das wasserfreie Magnesiumsulfat ist sehr reaktionsfähig, so daß es sich trotz
der schon beträchtlichen Chlormagnesiumkonzentration der Lösung (33o g im Liter)
mit der Chlorkaliumlösung noch zu Langbeinit umsetzt unter Bildung von MgCI_,. Kühlt
man nun ab, dann scheidet sich noch künstlicher Carnallit ab, und man erhält einmal
eine chlorkaliumarme Mutterlauge, die als Endlauge abgeführt werden kann, und ein
Salzgemisch aus Carnallit, Langbeinit und Kieserit. Dieses Salzgemisch wird in Kaliumsulfat
in an sich bekannter Weise übergeführt, derart, daß man es mit einer aus vorhergehenden
Operationen stammenden, gegen Schönit oder Leonit im Gleichgewicht befindlichen
Lauge (Schönitlauge) zuerst verrührt, dabei tritt Zersetzung des Carnallits zu Chlorkalium
ein unter Bildung einer gegen Carnallit im Gleichgewicht befindlichen Lauge (Mutterlauge),
die als Löselauge dient. Das Salzgemisch wird weiter mit einer gegen Sulfat im Gleichgewicht
befindlichen Lauge (Sulfatlauge) verrührt, dann geht es in ein Gemisch von Chlorkalium
und Schönit über, die Lauge (Schönitlauge) dient später zur Carnallitzersetzung.
Schließlich läßt man Wasser einwirken, und es bildet sich Sulfat und Sulfatlauge.
| Carnallit |
| -------- - -- Y w. Mg S O,, (wasserfrei) <--- ------- Löselauge
<---- |
| ,ß Y |
| <- Endlauge -E- Langbeinit |
| Carnallit |
| Kieserit |
| n |
| --r Schönitlauge --> Langbeinit |
| Carnallit |
| Kieserit |
| Rj N |
| H |
| Y |
| V N Langbeinit |
| KCl -@- Löselauge ---->- - |
| Y |
| Langbeinit |
| K Cl < - Sulfatlauge @----- |
| 41 y |
| ---------<- |
| Schönitlauge -f- cn Schönit |
| K C1 |
| Schönit i |
| - r Wasser K Cl |
| -N j |
| W `@ v |
| - -- Sulfat -f- Sulfatlauge |
Eine Variante besteht darin, daß man die heiße Carnallitlösung zunächst etwas abkühlt,
und zwar so weit, als sich nur Chlorkalium abscheidet, und die Kühlung kurz. vor
dem Auftreten von Carnallit als Kristallisat unterbricht. Das Chlorkalium findet
bei der Sulfatfabrikation Verwendung, während die heiße Lösung mit dem wasserfreien
MgSO,, erst jetzt versetzt und im übrigen, wie oben angegeben, weiterverarbeitet
wird. Bei dieser Arbeitsweise ergeben sich unter Umständen besser filtrierbare Produkte.
Der
Prozeß kann auch so durchgeführt werden, daß unter Ausscheidung der letzten Phase
statt Kaliumsulfat Kalimagnesia als Endprodukt erhalten wird.
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Ein geeignetes wasserfreies Magnesiumsulfat erhält man aus dem aus
den Kalirohsalzen gewonnenen natürlichen Kieserit durch Erhitzen, z. B. im Drehofen,
auf 45o bis 5oo°; ein reineres Produkt erhält man bei Verwendung von Bittersalz.
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Der Fortschritt des neuen Verfahrens beruht darauf: i. keine Chlorkaliumisolierung
aus der Carnallitlösung, 2. keine Sonderreinigung des Chlorkaliums für den Sulfatprozeß,
3. @'berführung des gesamten Chlorkaliums des Rohcarnallits in Sulfat, ,I. Abführung
des bei der Sulfatherstellung gebildeten Mg Cl= als Endlauge. Ausführungsbeispiel
(Anspruchs) Zur Herstellung der Carnallitlösung dient eine Löselauge der folgenden
Zusammensetzung: 3,0 0/0 K Cl 2,60/0 NaC1 23,6 0/0 MgCl2 2,6 0/0 Mg SO, 68,2
0/0 H., O a) io6o Gewichtsteile dieser Lösung werden auf i i o° C erhitzt.
Dann werden 354 Gewichtsteile Carnallit eingetragen, wodurch man 1:I15 Teile einer
heißen Lösung der folgenden Zusammensetzung erhält: 9,o 0J0 KCl 1,2 0/0 NaC1 z6,2
0j0 MgCl.
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2,0,)/o Mg Säg 6o,9 0/0 H20 b) In diese heiße Lösung werden allmählich
69 Teile wasserfreies MgS04 eingetragen und das Laugensalzgemisch etwa 45 Minuten
lang bei i io° C gerührt. Dann filtriert man und erhält 8o Teile Langbeinit und
1404 Teile Garlauge der folgenden Zusammensetzung 7,0 % KCl 1,9 0/0 NaCl 27,8 04
M9C12 2,0 0/0 Mg S04 61,3 0io H20 c) Diese Lösung kühlt man unter Rühren
auf 2o° C ab, wobei sich 33o Teile künstlicher Carnallit ausscheiden, die von der
Mutterlauge abgetrennt werden. Diese Lauge ist die Endlauge des Verfahrens, sie
hat folgende Zusammensetzung: 1,4 0/0 K Cl 1@1 0/0 @Tacl 26,5 % MgCl2 2,0 0/0 MgS0,,
69,o o/o 11,0
d) Zur Zersetzung des bei c erhaltenen künstlichen Carnallits
werden verwendet: I. 355 Teile der im Prozeß anfallenden Sulfatmutterlauge folgender
Zusammensetzung: 11,2 °/o K Cl 2,6 0/0 Na Cl 7,7 % M9C12 4,0 % M9SO.t 74,5 % H20
und 2. 76 Teile Schönitmutterlauge, die ebenfalls im Prozeß anfällt und folgende
Zusammensetzung hat: 860/" KCl 4,3 % Na Cl i 1,9 0/0 MgCl2 54.0/0 MgS0, 69,80/"
H20 Mit dem Laugengemisch wird der künstliche Carnallit 25 Minuten lang verrührt.
Dann filtriert man und erhält als Bodenkörper ein Gemisch von 103,5 Teilen
KCl und 13 Gewichtsteilen NaC1 sowie 644 Teile Carnallitzersetzungslauge folgender
Zusammensetzung: 41 % KCl 2,2 0/0 Na Cl 22,O o/0 MgCl2 3,8 % MgSO, 67,9 % Hz 0 e)
Den jetzt erhaltenen Bodenkörper vereinigt man mit dem bei b erhaltenen Langbeinit,
fügt noch 4 Teile MgS04 (wasserfrei) und 84,5 Teile H20 hinzu und rührt das Reaktionsgemisch
bei 2o bis 30° etwa 45 Minuten. Bei der Filtration erhält man dann 76 Gewichtsteile
Schönitmutterlauge, die wiederum zur Carnallitzersetzung Verwendung findet, und
2o8 Teile eines aus Schönit, KCl und NaC1 bestehenden Bodenkörpers.
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f) Dieser Bodenkörper wird zur Verarbeitung auf K,S04 mit 14 Teilen
MgS04 und 233 Teilen 11,0 bei 20° C 45 Minuten gerührt. Dann filtriert man und erhält
355 Teile Sulfatlauge, die wiederum zur Carnallitzersetzung des nächsten Betriebsabschnittes
Verwendung findet. Der Bodenkörper - das Rohsulfat - wird zwecks Entfernung anhaftender
Lauge und geringer
Mengen Na Cl mit H. O oder einer geeigneten Lauge
gedeckt, wobei -malt ioo Teile K.SO,, erhält. Die Decklauge vereinigt man mit der
bei d im Prozeß erhaltenen Carnallitzersetzungslauge und benutzt das Laugengemisch
als Löselauge für den neuen Betriebsabschnitt.