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Gebiet der
Erfindung
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Die vorliegende Erfindung bezieht
sich auf ein Verfahren zur Herstellung eines Alkalimetallnitrates
und eines -phosphates wie Kaliumnitrat und -phosphat in demselben
Verfahren, umfassend Ionenaustausch- und Kristallisationsstufen.
Die hergestellten Salze sind besonders als Düngemittel im Gartenbau nützlich,
wo Düngemittel
häufig
durch Beregnung aufgebracht werden. Das erfindungsgemäße Verfahren
umfaßt
die folgenden Einheitsoperationen: Aufschluß, Ionenaustausch, Neutralisation,
Abtrennung von Feststoffen, Konzentration und Kristallisation.
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Hintergrund
der Erfindung
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Vollständig wasserlösliche Alkalimetallnitrate
oder -phosphate mit hoher Reinheit sind besonders im Gartenbau nützlich und
sie haben breite Anwendung bei verschiedenen Industrien wie bei
der Herstellung von Arzneimitteln, Nahrungsmitteln oder Futtermitteln
gefunden. Obwohl verschiedene Verfahren in der Vergangenheit für ihre Herstellung
vorgeschlagen wurden, sind nur wenige kommerziell eingeführt worden.
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Kaliumnitrat, das am dritthäufigsten
verwendete Kaliumsalz in der Landwirtschaft, wird traditionellerweise
aus einem Gestein hergestellt, das Natriumnitrat, Kaliumnitrat,
einige Chloride und Sulfate enthält.
Die Anwendung dieser Technologie ist jedoch auf die Verfügbarkeit
des Nitratgesteins beschränkt.
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Kaliumnitrat kann ebenfalls synthetisch
in einer Niedertemperaturreaktion von Kaliumchlorid mit Salpetersäure, gefolgt
von Extraktion des Coproduktes Salzsäure mit einem or ganischen Lösungsmittel
hergestellt werden. Das Inkontaktbringen einer flüchtigen
organischen Substanz mit Nitrat kann gefährlich sein, und die Gewinnung
des Lösungsmittels
hat einen Einfluß auf
die Leistungsfähigkeit
und Wirtschaftlichkeit des Verfahrens. Salzsäure, insbesondere zusammen
mit Salpetersäure,
ist hoch korrosiv und bringt schwerwiegende Einschränkungen
hinsichtlich der Konstruktionsmaterialien für die Ausrüstung mit sich. Darüber hinaus
muß Salzsäure bei
Fehlen einer örtlichen
Anforderung als ein Abfallstoff angesehen werden.
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Ionenaustauschtechnologie wurde ebenfalls
für die
Herstellung von Kaliumnitrat vorgeschlagen. Bei diesem Verfahren
werden Hydroniumionen aus Salpetersäure mit Kaliumionen aus Kaliumchlorid
ausgetauscht, was Kaliumnitratlösung
und eine Salzsäurelösung ergibt,
siehe US-Patent No. 5 110 578. Ein Nachteil dieses "direkten" Ionenaustauschverfahrens
ist die Gefahr des Vermischens von Kaliumchlorid und Salpetersäure, wodurch
ein sehr korrodierendes Fluid (aqua regia = Königswasser) gebildet wird.
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Derzeit werden die meisten der Kaliumphosphatsalze,
die in der Industrie und der Landwirtschaft verwendet werden, aus
reinen Ausgangsmaterialien, Kaliumhydroxid oder -carbonat und gereinigter
Phosphorsäure
hergestellt. Kaliumphosphate sind ausgezeichnete Düngemittel,
und es werden sehr viele Untersuchungen durchgeführt, um ein wirtschaftliches
Herstellungsverfahren, das auf preiswerten Ausgangsmaterialien beruht
und eine annehmbare Produktqualität ergibt, aufzufinden.
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Die Herstellung von Monokaliumphosphat
aus Ausgangsmaterialien geringerer Qualität, Kaliumchlorid und Phosphorsäure aus
dem Naßverfahren,
wurden intensiv während
der letzten Jahre untersucht, US-Patent No. 4 836 995, 4 885 148
und 5 114 460. In allen in diesen drei Patenten beschriebenen Verfahren
ist die wirkliche Herausforderung die Abtrennung von Chlor von Kalium.
Bei diesen Verfahren wird dies entweder durch Verdampfen oder durch
Lösungsmittelextraktion
des Ne benproduktes Salzsäure
durchgeführt.
Direkte Verdampfung von Salzsäure
ist problematisch als Folge der Bildung von unlöslichen Kaliumphosphatverbindungen,
welche die Gesamtausbeute reduzieren. Bei dem Extraktionsverfahren
mit organischem Lösungsmittel
ist die Wiedergewinnung des Lösungsmittels
für die
Gesamtwirtschaftlichkeit essentiell und ebenfalls für die Vermeidung
von organischem Material in der Abfallströmung.
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Im US-Patent No. 4 678 649 wird ein
Verfahren für
die Herstellung von reinem Monokaliumphosphat ohne Verwendung von
Lösungsmitteln
zur Entfernung der Salzsäure
beschrieben. Gemäß dem Verfahren
wird Monokaliumsulfat mit einem Phosphatkonstituenten, bestehend
aus Phosphatgestein, Dicalciumphosphat oder Mischungen hiervon,
in Anwesenheit von Phosphorsäure
umgesetzt. Die Produkte aus dem Verfahren sind Gips, Calciumphosphat,
Salzsäure
und Monokaliumphosphat. Das Vermischen von Schwefelsäure mit Kaliumchlorid
erzeugt Monokaliumsulfat bei einer erhöhten Temperatur, bei welcher
Salzsäure
verdampft, was die Auswahl von Konstruktionsmaterialien einschränkt. Salzsäure und
die signifikanten Mengen von Gips, die bei dem Verfahren erzeugt
werden, können
als Abfallprodukt angesehen werden.
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Die Ionenaustauschtechnologie wurde
ebenfalls für
die Produktion von Düngemitteln
in Betracht gezogen, und insbesondere in Verbindung mit der Herstellung
von chlorfreien Kaliumsalzen, siehe US-Patente No. 3 993 466, 4
008 307 und 4 704 263.
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Bei dem Herstellungsverfahren für Kaliumphosphat,
das im US-Patent No. 4 008 307 beschrieben ist, sind die Ausgangsmaterialien
Phosphorsäure
und Kaliumsulfat. Das Ionenaustauschverfahren kann entweder kationisch
oder anionisch sein. In beiden Fällen
ist das Produkt Kaliumphosphatlösung
und eine Schwefelsäurelösung. Ein
organisches Lösungsmittel
ist zur Extraktion von Kaliumphosphat aus einer sulfathaltigen Lösung erforderlich.
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Im US-Patent No. 4 704 263, welches
ein kationisches Verfahren zur Herstellung von Kaliumphosphat betrifft,
sind die Einspeisungsströmungen
für den
Ionenaustausch eine Metallphosphatsalzlösung und eine Kaliumchloridlösung. Das
Metallphosphatsalz kann Calciumphosphat, Magnesiumphosphat oder
Eisenphosphat und insbesondere ein Monocalciumphosphat sein. Ein
Nachteil der Verwendung von Monocalciumphosphat ist die Notwendigkeit
von Phosphorsäure
und die niedrige Konzentration von Calciumionen in der Lösung, was eine
Calciumanreicherungsstufe bei dem kontinuierlichen Ionenaustausch-Kreislaufsystem
(ISEP) erfordert.
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Kurze Beschreibung
der Erfindung
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Es ist eine Aufgabe der vorliegenden
Erfindung, ein kontinuierliches kombiniertes Verfahren zur Herstellung
von sowohl wasserlöslichem
Alkalimetallnitrat hoher Reinheit und einem wasserlöslichen
Alkalimetallphosphat hoher Reinheit bei demselben Verfahren zu liefern,
das von preiswerten Ausgangsmaterialien ausgeht. Eine andere Aufgabe
der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung eines Verfahrens,
welches neben den gewünschten
Produkten nur Produkte erzeugt, welche unschädliche Abfallprodukte sind
oder welche zu nützlichen
Produkten aufgewertet werden können.
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Daher liefert die vorliegende Erfindung
ein Verfahren zur Herstellung eines Alkalimetallnitrates und eines
Alkalimetallphosphates in demselben Verfahren aus einem Phosphatrohmaterial
und einem Nitratrohmaterial, umfassend die Stufen von:
- a) Umsetzen des Phosphatrohmaterials mit dem Nitratrohmaterial
zur Lieferung einer wässrigen
Nitrophosphateinspeisung, wahlweise gefolgt von der Abtrennung von
festem Material,
- b) Einführen
der wässrigen
Nitrophosphateinspeisung in eine erste Ionenaustauscherstufe, umfassend
ein mit Alkalimetall beladenes kationisches Austauscherharz zum
Austausch von in der Einspeisung vorhandenen Kationen gegen auf
dem Harz vor handene Alkalimetallionen zum Erhalt einer an Alkalimetallionen angereicherten
Strömung,
- c) Unterziehen der Strömung
aus Stufe (b) einer ersten Kristallisation unter solchen Bedingungen,
daß ein Alkalimetallnitrat
kristallisiert wird, und Abtrennen des kristallisierten Alkalimetallnitrates
von der Mutterlauge,
- d) Einführen
der Mutterlauge aus Stufe (c) in eine zweite Ionenaustauscherstufe,
umfassend ein mit Alkalimetall beladenes kationisches Austauscherharz
zum Austausch von in der Mutterlauge vorhandenen Kationen gegen
auf dem Harz vorhandene Alkalimetallionen zum Erhalt einer an Alkalimetallionen
angereicherten, Phosphat enthaltenden Strömung, und
- e) Unterziehen der Strömung
aus Stufe (d) einer zweiten Kristallisation unter solchen Bedingungen,
daß ein Alkalimetallphosphat
kristallisiert wird, und Abtrennen des kristallisierten Alkalimetallphosphates
von der Mutterlauge.
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Bei einer bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung umfaßt
das Verfahren weiterhin die Stufe von:
- f) Einführen der
Mutterlauge aus Stufe (e) in die erste Kristallisationsstufe (c).
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Daher ist das Verfahren der vorliegenden
Erfindung ein kombiniertes Ionenaustausch- und Kristallisationsverfahren,
welches zwei Ionenaustauschstufen und zwei Kristallisationsstufen
umfaßt.
Bevorzugt ist das Verfahren ein kontinuierliches Verfahren.
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Bevorzugt sind die Kationenaustauscherharze
von sowohl der ersten Ionenaustauscherstufe und der zweiten Ionenaustauscherstufe
Teil desselben Ionenaustauschersystems, wobei dieses ein Mehrfach-Kolonnensystem
umfaßt,
das als ein kontinuierliches simuliertes sich bewegendes Bett arbeitet,
wobei die Kolonne mit denselben kationischen Austauscherharzen gefüllt sind.
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Das Alkalimetall ist Kalium oder
Natrium, bevorzugt Kalium. Daher sind die beiden erzeugten Produkte bevorzugt
Kaliumnitrat und ein Kaliumphosphat, wie Monokaliumphosphat.
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Die Ionenaustauscherharze können mit
einer Lösung
eines Alkalimetallsalzes, wie Kaliumchlorid, regeneriert werden.
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Diese Kationen, welche ausgetauscht
werden sollen und in den in die erste und zweite Ionenaustauscherstufen
eingeführten
Einspeisungen vorhanden sind, umfassen wenigstens Calcium, Hydronium
und wahlweise, abhängig
von dem Phosphatrohmaterial, kleinere Mengen von Magnesiumionen.
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Das Phosphatrohmaterial umfaßt bevorzugt
Phosphatgestein, jedoch können
auch andere geeignete Phosphatrohmaterialien, z.B. Mono- oder Dicalciumphosphat
oder Phosphorsäure
oder Mischungen hiervon, verwendet werden.
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Das Nitratrohmaterial umfaßt bevorzugt
Salpetersäure,
jedoch können
auch andere geeignete Nitratrohmaterialien, z.B. Calciumnitrat oder
eine Mischung von Salpetersäure
und Calciumnitrat, verwendet werden.
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Das am meisten bevorzugte Rohmaterial
sind Gesteinsphosphate und Salpetersäure.
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Die erste Kristallisation wird bevorzugt
durch Konzentration bei einer Temperatur zwischen –30°C und 80°C, bevorzugt
zwischen –10°C und 10°C durchgeführt.
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Gemäß dem Verfahren der vorliegenden
Erfindung ist es möglich,
den pH der Strömung
aus der zweiten Ionenaustauscherstufe (d) bis auf einen Wert zwischen
3 und 6 zu erhöhen,
um Verunreinigungen wie Calcium- und Magnesiumphosphate auszufällen, welche
zur Stufe (a) als ein Teil des Phosphatrohmaterials rückgeführt werden
können.
Zur Erhöhung
des pH auf den gewünschten
Wert wird eine Base, bevorzugt Kaliumhydroxid, verwendet.
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Die zweite Kristallisation wird bevorzugt
durch Einstellen des pH bis auf einen Wert zwischen 4 und 5 und
durch Konzentration bei einer Temperatur zwischen 0°C und 100°C, bevorzugt
zwischen 30°C
und 80°C, durchgeführt. Zum
Erhöhen
des pH auf den gewünschten
Wert wird eine Base, bevorzugt Kaliumhydroxid, verwendet.
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Falls das Phosphatrohmaterial Fluoride
enthält,
ist es möglich,
diese entweder vor der ersten Kristallisationsstufe oder vor der
zweiten Kristallisationsstufe durch Erhöhen des pH zu entfernen, was
die Ausfällung von
Calciumfluorid ergibt, welches anschließend abgetrennt werden kann.
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Kurze Beschreibung
der Zeichnungen
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1 ist
ein schematisches Diagramm, welches das Verfahren der vorliegenden
Erfindung erläutert, und
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2 ist
eine schematische Darstellung des Ionenaustauscherbetriebs.
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Detaillierte
Beschreibung der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung liefert
ein Mehrstufenverfahren, wie oben definiert. Im folgenden wird dieses kombinierte
Ionenaustauscher- und Kristallisationsverfahren, das zur Erzeugung
von reinem Kaliumnitrat und Kaliumphosphat angepaßt ist,
mehr im einzelnen beschrieben. Der Ionenaustausch kann in einem
Mehrfach-Kolonnensystem, wie einem kommerziell erhältlichen
simulierten sich bewegenden Bett, durchgeführt werden.
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Unter Bezugnahme auf die 1 sind die Einheitsvorgänge des
vorliegenden Mehrstufenverfahrens:
Herstellung von Nitrophosphatlösung und
erforderlichenfalls Abtrennung von Feststoffen,
Ionenaustauscherstufe
I,
Kaliumnitratkristallisation,
Ionenaustauscherstufe
II,
Kristallisation von Monokaliumphosphat, und Ionenaustauscherregenerierung.
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Herstellung
von Nitrophosphatlösung
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Phosphatgestein oder ein anderes
geeignetes Phosphatrohmaterial wird mit Salpetersäure in einem konventionellen
Ge steinsaufschlußverfahren
umgesetzt, um eine Nitrophosphataufschlämmung zu erhalten. Ein Teil
des Phosphatgesteins kann durch ein Phosphatsalz oder durch Phosphorsäure ersetzt
werden, was ebenfalls einen Teil der Salpetersäure ersetzt. Durch Variieren
der relativen Mengen der Rohmaterialien kann das Verhältnis der
zwei Produkte innerhalb einem sehr breiten Bereich eingestellt werden.
Falls eine Aufschlämmung
erhalten wird, wird Wasser hierzu in einem Gegenstromabsetzsystem
zugesetzt, und die feste Fraktion wird abgetrennt.
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Ionenaustauscherstufe
I
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Die an Calcium reiche Nitrophosphatlösung TS1
wird zu einem System von Kolonnen eingespeist, die mit einem Ionenaustauscherharz,
in diesem Fall einem stark kationischen makroporösen Harz mit hoher Oxidationsstabilität, gefüllt sind.
Die Ionenaustauscherkolonnen werden in Gegenstromweise betrieben,
was als eine Einheit mit einem sich simulierenden bewegenden Bett
beschrieben werden kann. Das Calcium in der Nitrophosphatlösung wird
gegen Kalium aus dem mit Kalium beladenen Harz ausgetauscht. Die
an Kalium angereicherte Austrittsströmung FS1 kann als eine Mischung
von Calciumnitrat und Kaliumnitrat in Phosphorsäure betrachtet werden.
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Kaliumnitratkristallisation
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Kaliumnitrat wird nach Konzentration
der Austrittsströmung
aus der ersten Ionenaustauscherstufe ausgefällt. Kristallisation kann nach
einer beliebigen konventionellen Kristallisationsarbeitsweise durchgeführt werden.
Die Kristallisation von Kaliumnitrat kann bei Temperaturen von 80
bis –30°C und bevorzugt
von –10 bis
10°C durchgeführt werden.
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Ionenaustauscherstufe
II
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Die Mutterlauge TS2 aus der Kaliumnitratkristallisation
ist jetzt reicher an Calcium als Folge der Entfernung von Kalium
in dem Kaliumnitratkristallisator geworden. Hinsichtlich der Anionen
ist die Mutterlauge reicher an Phosphat im Vergleich zu Nitrat,
welches während
der Kaliumnitratkristallisation entfernt wurde, geworden. Diese
Mutterlauge TS2 wird zu dem System von Ionenaustauscherkolonnen
in der zweiten Stufe unmittelbar dort, wo die Austrittsströmung aus
Ionenaustauscher I entnommen wurde, rückgeführt. Die Einführung dieser
zweiten Ionenaustauscherstufe erlaubt die Verbesserung der Effizienz
der Calciumentfernung wie auch der nachfolgenden Kristallisation
von Kaliumphosphat.
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Ionenaustauscherregenerierung. Die
Calcium-, Hydronium- und Magnesiumionen des Harzes werden gegen
Kalium durch Zugabe einer Lösung
von Kaliumchlorid, TK, ausgetauscht. Die Austrittsströmung ist
eine saure Lösung
von Calciumchlorid, KK.
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Monokaliumphosphatkristallisation
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Die Austrittsströmung FS2 mit erniedrigtem Calciumgehalt
aus der zweiten Ionenaustauscherstufe wird konzentriert, und z.B.
Kaliumhydroxid wird zur Einstellung des pH-Wertes auf zwischen 3
und 6 zugesetzt. Die Erhöhung
des pH fällt
Calcium- und Magnesiumphosphate aus, welche aus dem Fluid abgetrennt
werden und entweder verworfen oder als Phosphatquelle zu dem Aufschlußreaktor
rückgeführt werden.
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Die Flüssigkeitsphase kann als eine
Mischung von Kaliumphosphat und Kaliumnitrat angesehen werden. Durch
Steuerung der Kristallisationstemperatur, des Wassergehaltes und
des Verhältnisses
zwischen Nitrat- und Phosphationen in der Kristallisationslösung kann
reines Monokaliumphosphatprodukt erzeugt werden. Monokaliumphosphat
kann bei Temperaturen zwischen 0 und 100°C, bevorzugt zwischen 30 und
80°C, bei
einem pH-Bereich von 4 bis 5 kristallisiert werden. Die Mutterlauge
RC1, welche jetzt hauptsächlich
aus Kaliumnitrat besteht, wird zu der Kaliumnitratkristallisation
rückgeführt.
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Fluoridentfernung
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Fluoride, welche aus dem Phosphatgestein
herrühren,
können
entweder vor jeder der Kristallisationsstufe durch Erhöhung des
pH und nachfolgende Abtrennungdes ausgefällten Calciumfluorids entfernt
werden.
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Die Austrittsströmungen bei dem oben angegebenen
Verfahren sind festes Kaliumnitrat und festes Monokaliumphosphat
sowie eine Calciumchloridlösung,
welche zu einem verkaufsfähigen
Produkt verbessert werden kann. Ausgangsmaterialien, welche bei
dem Verfahren eingesetzt werden können, schließen Gesteinsphosphat
oder andere geeignete Phosphatquellen, Kaliumchlorid, Kaliumhydroxid
oder eine andere alkalische Substanz sowie wahlweise eine alkalische
Calciumverbindung wie Calciumoxid zur Neutralisation und Ausfällung ein.
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Ein Vorteil des Verfahrens gemäß der Erfindung
liegt darin, daß reine
Produkte aus billigen Grundrohmaterialien hergestellt werden können. Zwei
wertvolle Produkte werden bei demselben Verfahren erzeugt. Das Verfahrensdesign
bietet eine flexible Auswahl der erzeugten Salze wie auch der relativen
Mengen hiervon. Das vorliegende Verfahren ergibt eine hohe Effizienz
und eine hohe Harzausnutzung bei der Ionenaustauschereinheit und
insgesamt wird die Ausnutzung von Rohmaterialien maximiert, während die
Menge an erzeugtem Abfall auf einem Minimum gehalten wird. Kein
Gips oder korrosive gasförmige
Substanzen werden gebildet, und keine organische Lösungsmittel
sind erforderlich. Im Vergleich zu konventionellen Ionenaustauscherverfahren ist
die vorliegende Erfindung stärker
energieeffizient als die Herstellung der zwei Produkte in getrennten
Verfahren, wo der Gesamtgrad an Verdünnung höher ist.
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Beispiele
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Beispiel 1
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Das Ionenaustauscherverfahren wurde
entsprechend der Konfiguration, die in 2 dargestellt ist, bestehend aus 16 Kolonnen,
durchgeführt.
Eine Nitrophosphataufschlämmung
wurde durch Mischen von Phosphatgestein mit Salpetersäure hergestellt.
Nach der Abtrennung von Feststoffen durch Absetzen wurde eine Lösung, hier
bezeichnet als TS1, erhalten. Die andere Einspeisungslösung, TS2,
wurde aus der Kristallisation von Kaliumnitrat nach der ersten Ionenaustauscherstufe
erhalten. Das Harz wurde mit Kaliumchloridlösung, TK, regeneriert. Die
Zusammensetzungen von TS1, TS2 und TK sind in Tabelle 1 angegeben.
Die Einspeisungen wurden in einer sequentiellen Weise angeordnet:
TS2, gefolgt von TS1 und Waschen in der Produktionsstufe; TK gefolgt
von Waschen in der Regenerationsstufe. Die Temperatur wurde immer
zwischen 30 und 60°C
während
des Mehrstufen-Ionenaustauscherverfahrens gehalten.
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Tabelle
1
Zusammensetzungen von Ionenaustauschereinspeisungslösungen TS1,
TS2 und TK
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Nachdem ein Gleichgewichtszustand
erreicht worden war, wurden Proben aus den Produktströmungen FS1,
FS2 und KK entnommen. Die Zusammensetzungen von FS1, FS2 und KK
sind in Tabelle 2 angegeben.
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Die Produktströmungen wurden nach den Einspeisungsströmungen benannt,
was bedeutet, daß TS1 FS1
wird, TS2 FS2 wird und TK KK wird nach dem Durchtritt durch die
Ionenaustauscherkolonne.
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Tabelle
2
Zusammensetzungen von Ionenaustauscher-Austrittslösungen FS1,
FS2 und KK
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Es war möglich, den Zweistufen-Ionenaustausch
mit einer Harzausnutzung signifikant oberhalb von 60% durchzuführen. In
der ersten und zweiten Ionenaustauscherstufe wurden 60 bzw. 50%
des Calciums in den Einspeisungsströmungen TS1 und TS2 entfernt,
wobei die Verdünnung
der Einspeisungsströmungen
in Rechnung gezogen wurde.
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Beispiel 2
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Bei einem zweiten Ionenaustauscherexperiment
wurde die Anzahl von Kolonnen auf 18 durch Zufügung von zwei weiteren Kolonnen
in der Produktionsstufe, in jeder Stufe, erhöht, um die Möglichkeiten
von weiterer Verbesserung der Entfernung von Calcium zu untersuchen,
d.h. die Effizienz des Ionenaustauschprozesses. Die Verfahrensbedingungen
waren den in Beispiel 1 beschriebenen vergleichbar. Die Zusammensetzungen
der Einlaß-
und Austrittsströmungen
sind in den Tabellen 3 und 4 angegeben.
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Tabelle
3
Zusammensetzungen von Ionenaustauscher-Austrittslösungen TS1,
TS2 und TK
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Tabelle
4
Zusammensetzungen von Ionenaustauscher-Austrittslösungen FS1,
FS2 und KK
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Durch Erhöhen der Anzahl der Kolonnen
von 16 auf 18 war es möglich,
die Entfernung von Calciumionen bei dem Zweistufen-Ionenaustauscherprozess
zu erhöhen:
64 bzw. 71% des Calciums wurden in den zwei Stufen entfernt.
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Beispiel 3
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Bei einem anderen Versuch wurde der
Ionenaustausch wie in Beispiel 1 betrieben. Die Austrittslösung FS1
wurde durch Verdampfen konzentriert, um einen Wassergehalt von 60%
in der Mutterlauge, TS2, nach Kristallisation von Kaliumnitrat zu
erhalten. Nach Abtrennung von unlöslichen Anteilen wurde Kaliumnitrat
bei 5°C
kristallisiert. Die Kristalle wurden von der Mutterlauge durch Filtration
abgetrennt, mit Wasser gewaschen und getrocknet. Die Mutterlauge
wurde erneut in das Ionenaustauschersystem als TS2 eingeführt. Die
Zusammensetzungen der Einlaß-
und Austrittsströmungen
wie auch die der erhaltenen Kaliumnitratkristalle sind in Tabelle
5 angegeben.
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Tabelle
5
Zusammensetzungen von Kaliumnitratkristallen und von Kristallisations-Eintrittslösungen FS1
und RC1 und Austrittslösung
TS2 [% Gew./Gew.]
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Wie aus den Ergebnissen in Tabelle
5 ersichtlich ist, konnte ein reines Kaliumnitratprodukt erhalten werden.
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Beispiel 4
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Bei einem anderen Versuch wurde der
Ionenaustausch wie in Beispiel 1 betrieben. Die Austrittslösung FS2
wurde mit Kaliumhydroxid bis auf einen pH-Wert von 4,2 zur Ausfällung von
Calcium und Magnesium enthaltenden Verunreinigungen neutralisiert.
Die Niederschläge
wurden durch Filtration abgetrennt, und Monokaliumphosphat wurde
aus der Lösung
CFS bei 50°C
durch Vakuumkristallisation kristallisiert. Die Kristalle wurden
von der Mutterlauge durch Filtration abgetrennt, mit Wasser gewaschen
und getrocknet. Die Kristallisationsmutterlauge RC1 wurde mit FS1
vermischt und konzentriert, wie bei dem Kaliumnitratkristallisationsprozeß beschrieben.
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Die Zusammensetzungen der Einlaß- und Austrittsströmungen wie
auch die der erhaltenen Kaliumphosphatkristalle sind in Tabelle
6 angegeben.
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Tabelle
6
Zusammensetzungen von Kaliumphosphatkristallen und von Kristallisations-Einlaß- und Austrittslösungen CFS
und RC1
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Wie aus den Ergebnissen in Tabelle
6 ersichtlich ist, konnte ein reines Kaliumphosphatprodukt mit sehr geringen
Mengen von rückständigem Calcium,
Stickstoff und Chlor erhalten werden.
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In den obigen Beispielen wurde Chlorid
zur Simulierung der Ansammlung von möglichen Verunreinigungen zugesetzt,
wobei Chlorid die am meisten wahrscheinliche Verunreinigung sein
wird, da es durch Ausfällen
nicht entfernt werden kann. Wie aus der Zusammensetzung der zwei
Produkte ersichtlich ist, hat das Chlorid keine Veranlassung zu
irgendwelchen Problemen gegeben.
