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Verfahren zur Umsetzung von Ammoniumnitrat mit Alkalichlorid Es ist
bekannt, daß man das durch Umsetzung von Alkalichlorid mit Ammoniumnitrat erhältliche
Gemisch von Ammoniumchlorid ;und Alkalinitrat auf mechanischem Wege, z. B. durch
Schlämmung, trennen kann. Der Erfolg und die Leistungsfähigkeit dieses Verfahrens
der mechanischen Trennung ist nun in starkem Maße von der Beschaffenheit des Kristallgutes
abhängig, insbesondere davon, daß die Komponenten nicht miteinander verwachsen und
daß die Salpeterkristalle in derben Individuen ausgebildet sind. Die günstigste
Ausgestaltung der Kristallisationsbedingungen bildet den Inhalt der vorliegenden
Erfindung.
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Es wurde nämlich gefunden, daß für günstige Kristallausbildung die
Auswahl unter den vielen für den Umsatz von Alkalichlorid mit Ammoniumnitrat möglichen
Lösungskonzentrationen außerordentlich eng ist. Es führt nämlich bei einer jeweiligen
biestimmten Temperatur der Umsetzung jeweilig nur eine einzige Konzentration der
Salzkomponenten in der Umsatzflüssigkeit zu der optimalen Kristallausbildung. Diese
Konzentration ist die der Monovarianten, an dein drei Salzen Alkalinitrat, Ammoniumchlorid
und Alkalichlorid gesättigten Lösung, im folgenden Dreisalzlösung genannt. Die Dreisalzlösung
hat folgende Zusammensetzung: In 1 ooo g Wasser sind gelöst:
| Temperatur N H4 N 03 NI-'4C' N.a N 03 Dichte |
| 20'. 370 37 0 1010 1372 |
| 3o" 630 407 1100 1387 |
| 400 1000 437 1210 1401 |
| 50° 1520 440 1390 - |
Das Salzpaar Ammoniumchlorid und Alkalinitrat .bildet bekanntlich eine inkongruente
Lösung, d. h. beim Lösen in wenig Wasser scheidet sich Alkalichlorid aus, während
die entsprechende Menge an Ammoniumnitrat in Lösung geht. Die Dreisalzlösung ist
analytisch dadurch charakterisiert, daß ihr Gehalt an gelöstem Ammoniumnitrat eine
nur von der Temperatur abhängige Höhe hat. Beim Eintrag von Alkalichlorid erfolgt
zunächst keinerlei Umsatz, da das gelöste Ammoniumnitrat ja mit dem in Lösung befindlichen
Alkalichlorid im Gleichgewicht steht. Dieser Umstand bildet die Grundlage des hier
beschriebenen Verfahrens. ' Man suspendiert unter guter Rührung gemahlenes Alkalichloridin
Dreisalzlösung. Dabei kann man entweder den ganzen Bedarf an Alkalichlorid vorlegen
oder das Alkalichlorid
in Teilmengen während des Umsatzes zuführen.
Auf jeden" Fall` aber ist dafür Sorge zu tragen, daß die Alkalichloridkomponente
während des Umsatzes stets im übex;.. schuß zugegen ist. In dem Maße, wie dann die
Gegenkomponente, das Ammoni nitrat, zugeführt wird, erfolgt dann der Uni-' satt
und damit die Kristallausscheidung. Man kann also mit der Ammoniumnitratzufuhr die
Ausscheidung der Kristalle ebenso regeln, wie, man in der sonst üblichen Weise durch
allmähliche Abkühlung warmgesättigter Lösung die Ausscheidung der Kristalle regeln
und damit auf grobe Individuen hinarbeiten kann.
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Es wurde ferner gefunden, daß @es unzweckmäßig ist, das Ammoniumnitrat
in fester Form der Umsetzung zuzuführen. Zweckmäßigerweise löst man es vielmehr
zuvor in Dreisalzlösung auf, deren Temperatur man zwecks Vermeidung von Ausfällungen
vorteilhaft um etwa io bis 2o-` steigert, und führt es in dieser gelösten Form den
Kristallisiergefäßen zu, die mit :einer wirksamen Rührvorrichtung versehen sind,
um das vorgelegte Alkalichlorid sowie die Umsetzungsprodukte Alkalinitrat und Ammoniumchlorid
in guter Suspension zu halten -und um das zugeführte Ammoniumnitrat auf die gesamte
Alkalichloridmenge zur Einwirkung zu bring n,.
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Es ist ratsam, während der Umsetzung die Kristallisationswärme fortlaufend
durch Kühlschlangen abzuführen, so daß die Kristallisation bei praktisch konstanter
Temperatur ausgeführt wird. Diese Temperatur liegt praktisch bei Raumtemperatur
oder etwas darüber, und es stellt sich automatisch ein Gang mit der Jahreszeit ein.
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Es hat sich schließlich gezeigt, daß es für die Qualität des Kristallgutes
vorteilhaft ist, während der Kristallisation in der Volumeinheit der Mutterlauge
reichlich viel Salpeterkristalle zu suspendieren und neu zu erzeugen. Vor Beginn
eines neuen Umsatzes suspendiert man deshalb zweckmäßigerweise einen reichlichen
Anteil an grobkörnigem Alkalinitrat in dem Kristallisiergefäß. Es handelt sich dabei
nicht um eine Impfung im gewöhnlichen Sinne, da ein Zusatz von kleinen Mengen Alkalinitrat
ohne Wirkung auf die Korngröße des erzeugten Salpeters bleibt.
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Nachdem die vorhandene Menge an Alkalichlorid völlig in Alkalinitrat
umgesetzt ist; geht natürlich bei weiterer Zufuhr von ammoniumnitrathaltiger Umsatzlauge
die Konzentration an Ammoniumnitrat über die Zusammensetzung der Dreisalzlösung
hinaus, was man leicht analytisch nachweisen kann. Das Salzgemisch aus Alkalinitrat
und Ammoniumchlorid ist jetzt für die =mechanische Trennung bereitgestellt. Das
vorliegende Verfahren unterscheidet sich von dem bekannten, im Patent 476254 beschriebenen
Verfahren dadurch, daß als @ . usgangslösung eine an den drei Salzen @triumnitrat,
Natriumchlorid und Ammoümchlorid gesättigte Lösung verwendet wird, '--Mährend bei
dem bekannten Verfahren von einer nur an zwei Salzen, nämlich an Natriumnitrat und
Ammoniumchlorid, gesättigten Lösung ausgegangen wird. Das Verfahren gemäß Erfindung
zeichnet sich gegenüber dem Bekannten außer der ob@engenannten günstigen Kristallausbildung
besonders dadurch aus, daß wesentlich geringere Laugenm:ngenerforderlich sind.
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Beispiel Die für die Umsetzung von Kochsalz zu Natronsalpeter benötigte
Dreisalzlösung hat für 20'' folgende Zusammensetzung: Auf i ooo kg Wasser etwa i
o i o kg Natriumnitrat, 370 kg Ammoniumchlorid, 37o kg Ammoniumnitrat. Man
erhält diese Lösung automatisch durch Auflösen von Natriumnitrat und Ammoniumchlorid
bis zur Sättigung. Es scheidet sich dabei Kochsalz aus, so daß die Lösung in der
geforderten Weise mit Natriumnitrat, Ammoniumchlorid und Natriumchlorid -aufgesättigt
ist und weiterhineingetragene Anteile dieser Stoffe unverändert läßt.
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In ein mit Rührwerk und Kühlschlange ausgerüstetes Gefäß von 12 cbm
Inhalt werden 3 cbm Dreisalzlösung von obiger Zusammensetzung eingeführt, darauf
etwa i t grober Natronsalpeter und i t gemahlenes Kochsalz. Es dürfen jetzt noch
keine Ausscheidungen erfolgen. Durch kräftiges Rühren werden diese Zusatzstoffe
in der Dreisalzlösung fein suspendiert. Darauf läßt man auf etwa i o bis 2o° über
Raumtemperatur erwärmte Dreisalzlösung, welche Ammoniumnitrat gelöst enthält, in
langsamem Strom, je Stunde etwa i cbm, zufließen und führt damit der Reaktion je
Stunde etwa 6oo kg Ammoniumnitrat in wirksamer Form zu. Nach der ersten und zweiten
Stunde wird jeweils i t Steinsalz nachgegeben, so daß im ganzen 3 t Kochsalz umgesetzt
werden zu 4,4t Natronsalpeter und 2,7t Ammoniumchlorid. Nach etwa 6 Stunden ist
das erforderliche Ammoniumnitrat zugelaufen und das Kochsalz damit fertig umgesetzt.
Das Ende der Reaktion ist sowohl mikroskopisch als auch analytisch durch Prüfung
des Ammoniumnitratgehaltes der Laugen erkennbar. Man erhält auf diese Weise Natronsalpeterkristalle
von i bis 2 mm Korngröße, die sich vorzüglich vom Salmiak abtrennen lassen.