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Herstellung von Kaliumsalzen durch Überführung von Kaliumchlorid in
ein Kaliumborat und Zerlegung des Borates mittels einer Säure Die vorliegende Erfindung
betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Kaliumsalzen (Nitraten, Phosphaten usw.)
aus Kaliumchlorid, vorzugsweise aus in der Natur vorkommendem Kaliumchlorid.
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Die unmittelbare Herstellung eines Kaliumsalzes durch Einwirkung der
entsprechenden Säure auf das natürliche Kaliumchlorid bietet ernste Schwierigkeiten
und ist in manchen Fällen vollständig unmöglich.
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Es ist bekannt, daß, wenn gewöhnliches Kaliumborat mit der Säure des
gesuchten Kaliumsalzes behandelt wird, neben diesem Salz Borsäure entsteht, die
in der Kälte ausfällt und gewonnen werden kann. Unglücklicherweise lassen sich jedoch
aus Kaliumchlorid die gewöhnlichen Kaliumborate (Mono- und Diborat) nicht mit befriedigender
Ausbeute gewinnen.
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Wenn man z. B. auf trockenem Wege unmittelbar Borsäure auf Kaliumchlorid
einwirken ließe, so würde man ein Gemisch von Mono- und Diborat mit nicht zersetztem
Kaliumchlorid und einem Rückstand von nicht umgesetzter Borsäure erhalten.
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Es ist offensichtlich, daß die Einwirkung einer Säure auf ein derartiges
Gemisch für ein technisches Verfahren unüberwindliche Schwierigkeiten ergeben würde.
Bei Einwirkung von Salpetersäure z. B. würden nitrose Gase untermischt mit Nitrosylchlorid
und Salzsäure entstehen, während Borsäure nicht in genügend reinem Zustande wiedergewonnen
werden könnte, um von neuem zur Gewinnung von Borat verwendet werden zu können.
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Beim Arbeiten auf nassem Wege ist es bekanntlich erforderlich, Kaliumchlorid
mit Borsäure in Gegenwart von Ammoniak zu behandeln. Man erhält jedoch neben Kaliumborat
Ammoniumchlorid. Da beide Salze löslich sind, ist ihre Trennung schwierig, and man
müßte bei unwirtschaftlichen Konzentrationen arbeiten, um das Kaliumborat zu erhalten.
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Erfindungsgemäß wird als Zwischenprodukt Kaliumpentaborat (5 B203,
K20) verwendet. Das Kaliumpentaborat ist deshalb vorteilhaft, weil es sowohl auf
trockenem wie auf nassem Wege aus Kaliumchlorid mit hoher Ausbeute technisch gewonnen
werden kann. Es gelingt nämlich auf trockenem Wege leicht, eine vollständige Reaktion
zu erzielen, und auf nassem Wege (in Gegenwart von Ammoniak) läßt sich das Kaliumpentaborat
von dem Ammoniumchlorid leicht trennen, da das Pentaborat sehr wenig löslich ist.
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Das als Zwischenprodukt gewählte Kaliumpentaborat wird anschließend
leicht durch die
dem gesuchten Kaliumsalz entsprechende Säure (Salpetersäure,
Phosphorsäure, Fluorwasserstoffsäure, Schwefelsäure usw.) zerlegt.
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Nach der Einwirkung der Säure auf das Pentaborat fällt der größte
Teil der Borsäure aus. Die geringe, zusammen mit dem Kaliumsalz in Lösung bleibende
Borsäuremenge kann durch irgendein bekanntes Mittel, z. B. durch Zufügung von Kalk
und Ausfällung von Calciumborat, entfernt werden. Beispiel i Um Kaliumnitrat aus
Kaliumchlorid herzustellen, kann in folgender Weise- verfahren werden: 248 kg Borsäure
H@B0" werden in 500 kg Wasser eingetragen und die Mischung zum Sieden erhitzt.
Zu der Lösung werden 13,6 kg. Ammoniak und 59,2 kg Kaliumchlorid hinzugefügt.
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Es bildet sich sogleich ein im wesentlichen aus mit 8 H20 kristallisierendem
Kaliumpentaborat 5 B203K20 bestehender Niederschlag folgender Zusammensetzung:
| B203 . . . . . . . . . . . . . 6o,9o 0i0, |
| K2 0 . . . . . . . . . . . . . 14, i o 0/0, |
| NH3 . . . . . . . . . . . . . 0,86 010, |
| H20 . . . . . . . . . . . . . 24,1404. |
Dieser 21i kg wiegende Niederschlag enthält 8o % des im behandelten Kaliumchlorid
enthaltenen Kaliums (29,75 kg K20) und 92 0[o der gesamten Borsäure.
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Die technische Ausbeute ist also sehr hoch. Die Ausfällung des Kaliumpentaborates
kann viermal in denselben Mutterlaugen wiederholt werden. Man fällt darauf das angesammelte
Ammoniumchlorid und einen Teil des verbleibenden Kaliumchlorids durch Abkühlen der
Mutterlaugen unter o° C aus und führt anschließend das Verfahren unter abwechselnder
Fällung von Kaliumpentaborat und Ammoniumchlorid weiter.
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Durch Behandeln der so erhaltenen kristallisierten 211 kg Kaliumpentaborat
mit 8o kg 50 0Joiger Salpetersäure werden 64 kg Kaliumnitrat KN03 erhalten.
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Die Reaktion ist die folgende: 5 B203 # K20 + 2 HN03 -E- 14 H20 -
f o H3 B03 +:2 KN03.
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Die unlösliche Borsäure fällt aus und die verbleibende Lösung enthält
alles Kaliumnitrat. Die ausgefällte Borsäure dient mit neuen Mengen von Kaliumchlorid
zur Wiedergewinnung von Kaliumpentaborat. Beispiel e Soll Kaliumphosphat hergestellt
werden, so kann man in folgender Weise verfahren: 6oo kg kristallisierten Pentaporates,
die nach der im Beispiel i beschriebenen Weise erhalten wurden, werden in der Wärme
mit einer verdünnten Phosphorsäurelösung, welche 68 kg P,OS enthält, behandelt.
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Es bildet sich eine Mischung von Dikalium= phosphat K2HP04 und Trikaliumphosphat
K3P04. Beide Salze sind sehr löslich. Die Borsäure fällt aus.
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Man filtriert und fügt dem Filtrate 74 kg
P20.5 enthaltende
konzentrierte Phosphorsäure zu.
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Das sich bildende Monokaliumphosphat KH2P04 fällt aus, da es sehr
viel weniger löslich ist als Di- oder Trikaliumphosphat.
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Die Mutterlaugen können bei abwechselnder Hinzufügung.von Kaliumpentaborat
und Phosphorsäure verschiedene Male verwendet werden.