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Verfahren zur Trennung isomorpher Salze Zur fraktionierten Trennung
isomorpher Salze benutzt man fast allgemein die fraktionierte Kristallisation von
isomorphen Doppelsalzen. Die Doppelsalze sollen die Eigenschaft haben, daß sie sich
ohne weiteres aus Wasser urnkristallisieren lassen, d. h. sich außerhalb ihres Umwandlungsintervalls,
wie man dies nach den üblichen Bezeichnungen der Phasenregel ausdrückt, befinden.
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Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur Trennung
isomorpher Salze, das sich der Doppelsalze bedient, von denen sich mindestens eines
im Umwandlungsintervall befindet.
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Zur Durchführung des Verfahrens müssen die weiteren Bedingungen erfüllt
sein, daß die gemeinsame Komponente der Doppelsalze leicht löslich ist und das leichter
lösliche einfache Salz das schwerer lösliche Doppelsalz gibt. Die Fraktionierung
der Reihe des Doppelsalzes ergibt dann zwei Köpfe. In dem einen Kopf wird das schwerer
lösliche der beiden die isomorphe Reihe bildenden Doppelsalze angereichert, der
zweite Kopf besteht aus der schwerer löslichen einfachen Salzkomponente. Die bei
der Spaltung des Doppelsalzes sich in der Mutterlauge anreichernde leicht lösliche
gemeinsame Komponente wird in bekannter Weise, z. B. durch Eindampfen oder durch
Ausfällen an geeigneter Stelle der Fraktionierreihe, in dem Maße entfernt, als sie
sich in dieser anreichert. Dies Verfahren der fraktionierten Kristallisation mit
zwei Köpfen eines sich im Umwandlungsintervall befindlichen Doppelsalzes einer isomorphen
Reihe hat den großen technischen Vorteil, daß die Trennung der beiden Komponenten
außerordentlich rasch vor sich geht, da die Zusammensetzung sehr schnell auseinanderstrebt,
weil die Anreicherung der einen Komponente in den durch die Zersetzung des Doppelsalzes
anfallenden Kopf geht, während die Anreicherung der zweiten Komponente bei der Kristallisation
des Doppelsalzes eintritt. Ferner erhält man beide Bestandteile der isomorphen Reihe
als Köpfe, was immer einen großen Vorteil der fraktionierten Kristallisation zur
Gewinnung der Bestandteile in reinem Zustande bedeutet. Die Entfernung der leicht
löslichen Komponenten kann an verschiedenen Stellen der Fraktionierreihe erfolgen;
die geeignetste ergibt sich ohne weiteres aus den besonderen Löslichkeitsverhältnissen
des zu trennenden isomorphen Doppelsalzgemisches. Es ergeben sich aber zwei Grenzfälle,
die besonders hervorgehoben zu werden verdienen. Einmal kann diese leicht lösliche
Komponente in der Mitte der ganzen Fraktionierreihe entfernt werden, zweitens kann
aber auch so verfahren werden, daß die bei der Spaltung
des Doppelsalzes
sich abscheidende einfache Komponente zusammen mit der dabei auftretenden leicht
löslichen gemeinsamen Komponente der isomorphen- Salze, die zeit ersterer natürlich
in genau stöchiometrischem Verhältnis anfällt, einer passenden früheren Fraktion
der Reihe zugesetzt wird, wobei unter passend zu verstehen ist, daß das Mengenverhältnis
der beiden zu trennenden Salze in der Fraktion ungefähr dasselbe sein soll wie in
dem einzuführenden Gemisch von leicht löslicher Komponente und abgeschiedenem einfachen
Salz. Endgültig wird dann die leicht lösliche Komponente bei dieser Art derDurchführung
derfraktionierten Kristallisation bei der Kopffraktion, bei der auch die einfache
Salzkomponente abgeschieden wird, aus der Reihe entfernt.
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Diese beiden Arbeitsweisen sind schematisch in Fig. i bzw. Fig. 2
gezeichnet worden. Nach der ersten Arbeitsweise (vgl. Fig. i) wird ein rubidiuinarmer
Carnallit zunächst in bekannter Weise an Rubidium - angereichert, wobei das anfallende
Chlorkalium und die konzentrierte M-C12 Lauge, die beide nur Spuren Rubidium enthalten,
entfernt werden. Hat die Anreicherung einige Prozent Rubidiuincarnallit erreicht,
so wird erfindungsgemäß die fraktionierte Spaltung wie folgt durchgeführt: Zur Erläuterung
des Verfahrens wird angenommen, daß man über eine schon entwickelte Reihe M von
sechs Einzelfraktionen C, bis Q verfügt. C, ist der rubidiumreichste C arnallitkopf,
während C, den geringsten Rubidium- und höchsten Kaliumgehalt enthält. Löst man
C, heiß mit Wasser, so scheidet sich ein Chlorkalium, ab, während aus der Lauge
durch Abkühlen oder 1?indampfen Carnallit C, der Reihe NT erhalten wird. In der
Mutterlauge wird C2 (M) gelöst, dabei entsteht KCl_ Carnallit. (N), in dessen Mutterlauge
wird wieder C3 gelöst usw. Endlich bei Q z. B. ist die Mutterlauge so arm an Rubidium,
daß sie entfernt werden kann. An der Stelle C, kann immer neuer angereicherter Carnallit
neu in die Reihe eingeführt weiden. Die erhaltenen Chlorkaliumfraktionen KCI, bis
KCI, werden so verarbeitet, daß man den rubidiumärmsten Chlorkaliumkopf KC1, mit
Wasser behandelt, das abgeschiedene Chlorkalium aus der Reihe entfernt, während
die Mutterlauge zum Umkristallisieren von KC1, usw. für die anderen Chlorkaliumfraktionen
ganz analog verfahrend, bis man schließlich die Mutterlauge von K Cl" die rubidiumreich
ist, an geeigneter Stelle in die Laugen der Carnallitfraktionen einführt. Wie man
die Reihe M verarbeitet hat, verarbeitet man in systematischer Weise weiter die
sich ergebenden Reihen hT, O usw., wobei jedesmal ein Chlorkaliumkopf und ein an
Rubidium angereicherter Carnallitkopf sich ergibt.
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Weiter läßt sich nach der zweiten Arbeitsweise (Fig. 2) die Trennung
so durchführen, daß das bei der Spaltung des Carnallits gewonnene Chlorkalium und
die bei dem Eindampfen zurückbleibende magnesiumchloridreiche Carnallitmutterlauge
gemeinsam an einer Stelle der Reihe zwei bis drei Fraktionen nach der, aus der sie
entstanden sind, wieder einfügt. Durch dieses Wiedereinfügen wird an der Zusammensetzung
der Fraktionierreihe nichts geändert, da diese beiden Bestandteile wieder Carnallit
zurückbilden.
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In dem Schema (Fig. 2) ist auch eine voll entwickelte Reihe M bereits
angenommen, die aus sechs Carnallitfraktionen Cl bis CG besteht. Der Kopf C, wird
mit Wasser behandelt, das KCI, wird beispielsweise zu C3 zugesetzt. Aus der Lauge
gewinnt man durch Abkühlen oder Eindampfen C, (N) und eine Mutterlauge M,, die ebenfalls
zu C, zugesetzt wird. Dann wird C, mit M, und KCl, zusammen durch Erhitzen gelöst.
Es scheidet sich dabei K C 13 aus, man erhält bei der Abkühlung C3 (N), während
die MutterlaugeM3 mit K C13 zusammen zur Verarbeitung von C'5 vereinigt wird. C2
wird ebenfalls mit Wasser behandelt und gibt dann die entsprechenden Fraktionen
der geradzahligen Glieder der Reihe. Beispielsweise erhält man am Ende der Reihe
C5 und Co Chlorkaliumköpfe, die man mit Wasser umkristallisiert, das gewonnene Chlorkalium
aus der Reihe entfernt und die Mutterlauge zum neuen Lösen eines Carnallits benutzt.
Ebenso werden ain Ende der Reihe dann die Mutterlaugen M; und M, die ebenfalls rubidiumarm
geworden sind, aus der Reihe auseschieden. Wie eben erläutert, werden dann' die
folgenden Reihen N, O usw. verarbeitet. Man erhält stet einen an Rubidium angereicherten
Carnallitkopf, während am Ende der Reihe ein Chlorkaliumkopf gewonnen und eine Mutterlauge
entfernt wird. Diese Art der Verarbeitung ist nicht daran gebunden, daß man die
Zwischenprodukte über ein Glied springen läßt, man kann sie auch in geeigneten Fällen
um zwei oder drei Glieder springen lassen, inan kann sie auch bereits in das nächste
Glied einführen. Auch ist es nicht notwendig, daß man das abgeschiedene Chlorkalium
und die gewonnene Mutterlauge in dasselbe Glied zusammen einführt. Wie man die Fraktionierung
in dieser Beziehung durchführt, ergibt sich aus den besonderen Verhältnissen der
angewandten Salze, insbesondere aus dein relativen Gehalt von Chlorkalium zu Rubidium
der einzelnen Fraktionen in dem vorliegenden Beispiel.
Diese Möglichkeit,
die beiden abgeschiedenen Anteile einer Fraktion um mehrere Fraktionen zurückzuverlegen,
beweist die außerordentliche Wirksamkeit der fraktionierten Kristallisation solcher
sich im L"mwandlungsintervall befindlichen Doppelsalze. Diese systematische fraktionierte
Spaltung der Carnallite reichert den Rubidiunigehalt in den Anfangsgliedern von
Fraktion zu Fraktion erheblich an, z. B. von o,i auf 0,3 °1'o usw.; bei höheren
Rubidiumgehalten gelt dann naturgemäß die Anreicherung langsamer vonstatten.
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Ebenso lasen sich andere analoge Doppelsalze in vorteilhaftester Weise
zur Trennung ihrer isomorphen Komponenten benutzen, sofern sie die eingangs erwähnten
Bedingungen erfüllen. Als leicht lösliche Komponenten kommen z. B. in Frage Zinkhalogenide,
die leicht löslichen Verbindungen der Metalle, wie Aluminiumnitrat, Eisenchlorid,
und analoge Verbindungen der Erdmetalle.