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Gewinnung kochsalzarmer Natronlauge aus sulfathaltiger Sole Natürlich
vorkommende Salzsole enthält in der Regel Calciumsulfat und meist auch Magnesiumsalze
gelöst. Wenn eine solche Sole der Elektrolyse in Diaphragmazellen unterworfen werden
soll, um Natriumhydroxyd zu gewinnen, so muß zur Vermeidung von Verstopfungen des
Diaphragmas die Sole von Calcium- und Magnesiumsalzen befreit werden. Dies pflegt
man unter anderem mit Hilfe von Natriumcarbonat zu bewirken. Dabei fallen die schwerlöslichen
Carbonate des Calciums und Magnesiums aus, während der aus dem Calciumsulfat stammende
S 04 Rest durch eine gleichzeitige oder nachfolgende Behandlung mit Bariumsalzen
(Chlorid oder Carbonat) als BaS 04 ausgefällt wird. Die Unterlassung dieser Fällung
hat man als schädlich für die Haltbarkeit der Graphitanoden und für die Reinheit
des Chlorgases erachtet, bis neuerdings die Unbedenklichkeit selbst hoher Sulfatgehalte
bei der Elektrolyse von Kochsalzlösungen nachgewiesen wurde (G. Angel, Die Alkalichloridelektrolyse
in Diaphragmazellen, 1g33). Wird hieraus die Nutzanwendung gezogen, .daß ohne Bedenken
die auf Grund ihrer Herkunft höchstens etwa 1o g Natriumsulfat im Liter enthaltende
Sole der Elektrolyse unterworfen werden kann, so ergibt sich zunächst, daß das Natriumsulfat
unzersetzt neben unverändertem Natriumchlorid in der entstehenden Bäderlauge gelöst
bleibt. Diese wird in der Regel bis zur Erzielung einer Natronlauge von 453 spei.
Gewicht eingedampft, wobei sich die Hauptmenge des Natriumchlorids als solches und
ein kleiner Teil desselben zusammen mit Natriumsulfat und Natriumhydroxyd in Form
eines gutkristallisierten Tripelsalzes ausscheidet. Um bei der Wiederverwendung
des aufgelösten Salzgemisches in der Elektrolyse eine Anreicherung des Natriumsulfats
zu vermeiden, wird in der Praxis der das meiste Natriumsulfat enthaltende und als
solcher leicht erkennbare Natriumchloridanteil verworfen und somit einbestimmter
Salzverlust in Kauf genommen.' Es wurde nun gefunden, daß man diesen Verlust nicht
nur vermeiden, sondern das Sulfat der Sole nutzbar machen kann, wenn man aus dem
sulfathaltigen Salz das Natriumsulfat auswäscht und aus der hinreichend starken
Lösung das Natriumsulfat durch Abkühlung zur Ausscheidung bringt. Dabei fällt das
Natriumsulfät in Form von Glaubersalz als unmittelbar verkaufsfähiges Produkt an.
Das natriumsulfatarme Kochsalz, welches nach dem Auswaschen zurückbleibt, wird aufgelöst
und der Elektrolyse wieder zugeführt.
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Die eingedampfte Natronlauge ist an Natriumchlorid gesättigt und weist
damit einen für manche Abnehmer noch unerwünscht hohen Gehaltan Natriumchlorid auf.
Nach
bekannten Vorschlägen, beispielsweise nach Patentschrift 522
676, kann man solche chloridgesättigten Laugen durch Umsetzen mit auf den Chloridgehalt
berechneten Mengen Natriumsulfat zum größten Teil von dem gelösten-Natriumchlorid
befreien, wobei von der Bildung des obenerwähnten Tripelsalzes Gebrauch gemacht
wird..
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Wie nun weiter gefunden wurde, kann man die Herstellung ehloridarmer
Lauge mit der Gewinnung von Glaubersalz in einfacher und wirtschaftlicher Weise
vereinigen, wenn man zur Bildung des Tripelsalzes statt des bisher üblichen wasserfreien
Sulfates fremder Herkunft das im Laufe des Verfahrens selbst durch Ausfrieren gewonnene
Glaubersalz verwendet. Am zweckmäßigsten wird die angewärmte eingedampfte Lauge
mit der- entsprechenden Menge Glaubersalz versetzt, verrührt und nach einiger Zeit
abgekühlt. Dabei scheidet sich das in der starken Lauge schwer lösliche Tripelsalz
ab, zu dessen Bildung so viel Natriumohlorid verbraucht wird, daß in der Natronlauge
nur noch geringe Mengen Natriumchlorid verbleiben (etwa 0,3 bis 0,5 Teile
auf ioo Teile Na OH).
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Erfindungsgemäß kann nun auch das hierbei gewonnene Tripelsalz noch
nutzbar gemacht werden, indem man es durch Auflösen in Wasser zerlegt und zunächst
das Natrium sulfat durch Ausfrieren wiedergewinnt. Dieses Glaubersalz kann wiederum
für die Tripelsalzbildung in der Natronlauge verwendet werden. Die anfallende- Mutterlauge
wird auf Grund ihres Ätznatrongehaltes durch Einwirkung von Kohlensäure in Sodalösung
umgewandelt, die in bekannter Weise zur Befreiung neuer Solemengen von ihrem Erdalkaligehallt
dient.
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Durch die Vereinigung der beschriebenen Maßnahmen .gemäß der Erfindung
wird der Fortschritt erzielt, daß im eigenen Betrieb gewonnen werden: _. eine chloridarnie
höher bewertete Lauge, 2. das Hilfsmittel zur Herstellung derselben und ein verkaufsfähiges
Endprodukt (Glaubersalz), 3. das Hilfsmittel für die Solereinigung (Na, C03). Somit
werden, lediglich unter Erweiterung der Apparatur um eine Kühlanlage für die Ausscheidung
des Glaubersalzes, die Produkte aus, der Elektrolyse der Salzsole aus den Mitteln
des Betriebes in reinerer Form und vollständigerer Ausbeute als bisher gewonnen,
so daß auf -die Mitwirkung betriebsfremder Chemikalien und die Verwerfung eines
Teiles von deren Reaktionsprodukten verzichtet werden kann.
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Beispiel Ätznatronlösung (aus der Zersetzung des Tripelsalzes) wird
, der Einwirkung von Kohlensäure aus Rauchgasen ausgesetzt. Die erhaltene Sodalösung
wird unter Rühren in etwa der berechneten Menge zu einer natürlichen, annähernd
gesättigten Sole gegeben, welche etwa 7 g Ca S 04 und 30o g Na Cl im Liter enthält.
Dabei scheidet sich Calciumcarbonat aus, von welchem die Sole abfiltriert wird.
Sie enthält nun etwa 7 g Natriumsulfat und etwa 300 g Na Cl im Liter. Wird
sie der Elektrolyse, z. B. nach dem Billiterverfahren, unterworfen, so wird im Kathodenraum
eine Lösung mit beispielsweise '13o g NaOH, 17o g Na Cl und 8 g Nag S 04 im Liter
gebildet. Diese Lauge wird auf 453 spez. Gewicht eingedampft, wobei sich in der
Hauptsache Na Cl und das Nag S04 als Tripelsalz ausscheiden. Die Lauge enthält nach
dem Abkühlen noch .etwa 2 Teile Na C1 auf ioo Teile NaOH. Das sulfathaltige Salz
wird ausgewaschen und kehrt, je nach dem Elektrolysesystem, als festes Salz oder
nach der Auflösung in Wasser in die Elektrolyse zurück. Die Waschlösung mit etwa
70 g Nag S 04 und 29o g Na Cl im Liter wird unter Rühren stark abgekühlt, wobei
sich ein sehr reines Glaubersalz ausscheidet. Nach der Trennung von Mutterlauge
und Glaubersalz kehrt erstere in die- Elektrolyse zurück. Ein Teil des Glaubersalzes
wird dem Verkauf zugeführt, der andere Teil wird zur Herstellung von chloridarmer
Lauge benutzt. Zu diesem Zwecke wird die eingedampfte Natronlauge von dem obengenannten
Chloridgehalt auf etwa 8o° erwärmt und mit der berechneten Menge Glaubersalz (auf
z cbm Lauge etwa 9o kg Glaubersalz) unter Rühren versetzt. Nach der Abkühlung enthält
die klare Lauge nur noch etwa 0,3 Teile Na Cl und etwa o, i Teile Nag S 04
auf ioo Teile NaOH. Das ausgeschiedene Tripelsalz, unausgewaschen aus etwa 14°/o
N&Cl, 25 % NaOH und 43 Q/o Nag S 04, Rest Wasser, bestehend, wird durch
Aufnaihme in der doppelten Menge Wasser in eine Lösung mit etwa i 16 g Na 0 H, 66
g Na Cl und Zoo g Nag S 04 übergeführt, die nun ausgefroren wird, wobei wieder kristallisiertes
Glaubersalz anfällt. Daneben wird eine Mutterlauge mit i q.o g Na O H und 9o g Na
Cl erhalten, aus der, wie eingangs erwähnt, mit Hilfe* kohlensäurehaltiger Rauchgase
eine Natriumcarbonatlösung für die Solereinigung erzeugt wird. Das beim Ausfrieren
anfallende, .etwas alkalische feuchte Glaubersalz wird vorzugsweise wieder zur Herstellung
chloridarmer Lauge verwendet.