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Herstellung von Kaliumnitrat, Natriumchlorid und Chlorammonium aus
Sylvinit und Ammonnitrat Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung
von Kaliumnitrat unter Gewinnung von Natriumchlorid und Chlorammonium als hochwertigen
Nebenprodukten aus Sylvinit (einem natürlichen Gemisch aus Kaliumchlorid und Natriumchlorid)
und Ammonnitrat.
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Zu diesem Zweck arbeitet man erfindungsgemäß nach einem Verfahren
mit geschlossenem Kreislauf, bei dem dieselben Mutterlaugen unendlich wieder verwendet
werden, so daß das Verfahren möglichst wirtschaftlich arbeitet.
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Durch die Reaktion zwischen Sylvinit und Ammonnitrat kann man zunächst
Chlorammonium und dann ein Gemisch aus Kaliumnitrat und Natriumnitrat mit eineng
gewissen Prozentsatz an Ammonsalzen erhalten.
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Hieraus folgt, daß, wenn man die Umsetzung des Natriumnitrates zu
Kaliumnitrat stets in denselben Mutterlaugen vornehmen wollte, die genannten Mutterlaugen
sich allmählich an Ammonsalzen anreichern würden und 'hierdurch bald vergiftet wären;
aus diesem Grund wird erfindungsgemäß bei jedem Kreislauf ein hinreichender Teil
der bei der Umsetzung erhaltenen Mutterlaugen entnommen und dem Kreislaufanfang
wieder zurückgeführt; auf diese Weise wird erreicht, daß sich die Ammonsalze nicht
ansammeln können und daß das Verfahren unendlich lang weiter durchgeführt werden
kann.
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Dieses Verfahren besteht aus sechs aufeinanderfolgenden Arbeitsstufen,
die mit den Buchstaben A bis F bezeichnet werden sollen und folgende Arbeitsgänge
darstellen: A. In der in der letzten Stufe (F) anfallenden Lösung wird bei etwa
32° Sylvinit mit der seinem Chloridgehalt äquimolekularen Menge H N4 # N O.# ausgeführt,
der im wesentlidhen aus NI-,4C' bestehende Bodenkörper abgetrennt und gewaschen.
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B. Das Filtrat aus A wird auf 2o° abgekühlt und der im wesentlichen
aus einem Gemisch
von Na N 03 und IL N 03 bestehende Bodenkörper
abgetrennt.
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C. Das Nitratgemisch aus B wird in einer aus Stufe D stammenden Lösung
bei etwa 80'' mit so viel Sylvinit ausgerührt, daß dessen KCl-Menge der NaNO"-Menge
des Nitralgemisches äquimolekular ist. Der im wesent-1ichen aus NaCl bestehende
Bodenkörper wird abgetrennt und gewaschen.
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D. Das Filtrat aus C wird mit so viel Wasser verdünnt, daß nach dem
Abkühlen auf 28- KN 03 auskristallisiert, das nach Decken mit Wasser und Trcclmen
einen Gehalt von etwa 960o KN O2, aufweist.
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E. Die nach Entnahme der für Stufe C benötigten Menge Lösung von dein
Filtrat aus D verbleibende Menge wird mit so viel der Lösung aus Stufe B vermischt,
daß beim Abdampfen des in Stufe D eingeführten Wassers praktisch reines Na Cl ausfällt,
das abgetrennt wird.
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F. Das Filtrat aus E wird mit dem Rest des Filtrats aus Stufe B vereinigt
und ergibt nach Menge und Zusammensetzung die für Stufe A benötigte Lösung.
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Die doppelte Zersetzung des Ammonnitrates und des Sylvinits, durch
«-elche Chlorammonium und ein Gemisch aus Kaliumnitrat nach den Stufen A und B erhalten
werden kann, ist ein wohlbekannter Arbeitsgang.
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Desgleichen ist es bereits bekannt, das in dein Gemisch aus 'Natriumnitrat
und Kaliumnitrat enthaltene Natriuirnitrat nach der Stufe C durch Sylvinit umzusetzen.
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Bisher hatte inan aber diese Arbeitsgänge stets getrennt und ohne
Behandlung von Mutterlaugen ausgeführt, die die Vereinigung dieser Arbeitsgänge
und deren Wiederholung in aufeinanderfolgenden Kreisläufen ermöglichen.
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Das Verfahren nach der Erfindung ist durch das beiliegende Schema
dargestellt, das die Aufeinanderfolge der einzelnen Stufen des Verfahrens zeigt;
unter Bezugnahme auf dieses Schema soll das nachstehende Zahlenbeispiel gegeben
«-erden.
| Beispiel |
| Zu ungefähr io Soo 1 Mutterlauge a mit: |
| H_ O ................. 445o kg |
| K N Os ............... 266o - |
| Na N03 .............. 356o - |
| NH4N03 ............. 4395 - |
| N H4 C1............... 1340 - |
werden 625 kg fein gemahlener Sylvinit in:t einem Gehalt zugesetzt, der 27 % K.
O entspricht, sowie ferner
730 kg geschmolzenes AiIiiiloniuinniirat. Die
Temperatur wird während einer Stunde atlf 32- C gehalten; die doppelte Umsetzung
erfolgt, und der sich bildende Niederschlag-<<: ird beispielsweise mittels
einer Schleuder r: trennt.
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Dieser Niederschlag wird mit 35 1 Wasser gewaschen, und man erhält
daraus 485 kg feuchtes Chlorammonium mit
| H.0 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4,2 % |
| NHICl . . . . . . ..... ..... 92,5 0/0 |
| Na Cl . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1,2 0/0 |
| IL N 03 . . . . . . . . . . . . . . . . . 0,3 % |
| N a N 03 . . . . . . . . . . . . . . . . o,51/, |
| verschiedenen Stoffen ..... 1,3 0/0 |
Die übrigbleibende «arme Lösung wird auf 2o C gekühlt, und aus derselben erhält
man dann ohne Waschen i Zoo kg eines Gemisches aus Natriumnitrat und Kaliumnitrat
sowie Ainrnonitunsalzen (Nitrat und Chlorid) mit der folgenden Zusammensetzung:
| H.0 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1,40/0 |
| h N 03 . . . . . . . . . . . . . . . . . 45,0 % |
| Na N 03 . . . . . . . . . . . . . . . . 38,0% |
| N H4 N 03 . . . . . . . . . . . . . . 6,2 % |
| NH4Cl ................. 9140/0 |
Es bleiben ungefähr
10 700 1 einer Mutterlauge h übri" die folgende Zusammensetzung
besitzt:
| H.0 ................. 445o kg |
| h N 03 ............... 2500 - |
| :Na N O3 . . . . . . . . . . . . . . 3-1-25 - |
| @.\7 H4 N 03 . . . . . . . . . . . . . 4225 - |
| N H4C1 ... . ......... 1250 - |
Diese Mutterlauge b wird für eine spätere Verwendung aufbewahrt.
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Die i 5oo kg des so erhaltenen Gemisches aus 2,#Tatriumnitrat und
Kaliumnitrat werden mit iooo kg fein gemahlenem Sylvinit mit einem Gehalt, der 27
% h'. O entspricht, in einer Wanne zusammengeführt, die i8oo 1 einer Mutterlauge
c erhält, die von einem früheren Prozeß herrührt und
| H.# O . . . . . . . . . . . . . . . . . . . i ooo kg |
| K N 03 ................ 420 - |
| Na N 03 ............... 55o - |
| N H4 N 03 . . . . . . . . . . . . . . 64 - |
| N H., Cl ................ 390 - |
| enthält. |
Man erwärmt auf 8o° C während
30 Minuten und führt die Trennung des festen
Erzeugnisses (beispielsweise in einer Schleuder) in der Nähe dieser Temperatur (75
bis 80° C) aus.
Nach dem Waschen mit
1301 Wasser erhält man
75o kg Chlornatrium mit den unlöslichen Verunreinigungen, die in den Ausgangsstoffen
enthalten waren, jedoch ohne meßbare Mengen Kalium, Nitratstickstoff und Ammoniakstickstoff.
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Zu der nach dem Schleudern übrigbleibenden Mutterlauge, zu der noch
das Wasser des nachfolgenden Waschprozesses hinzukommt, fügt man noch z901 Wasser
hinzu, worauf man in ungefähr 30 Minuten auf 28° C kühlt.
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Man erhält dann mittels einer Schleuder oder durch ein sonstiges Mittel
nach dem Waschen mit 9o 1 Wasser 9z0 kg Kaliumnitrat, das im trockenen Zustand folgende
Zusammensetzung besitzt:
| K N 03 . . . . . . . . . . . . . . . . . 96 1/o |
| N H4 N 03 . . . . . . . . . . . . . . 2,8"/, |
| N H4 Cl . . . . . . . . . . . . . . . . 1,2 0/0 |
also mit nur 4% Verunreinigungen.
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Es bleiben 2,540 1 einer Mutterlauge übrig, die die Zusammensetzung
der Mutterlauge c besitzt, in der die Umsetzung des Natriumnitrates in Kaliumnitrat
erfolgte.
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Da man in den @obenerwä`hnten Wasch- und Verdünnungsprozessen dem
Kreislauf 4101 Wasser (und zwar 130+190-i-90) zugesetzt hat, so entnimmt man dieser
Menge der Mutterlauge c 740 1, die 41o kg Wasser enthalten.
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Auf diese Weise werden die 180o 1 Mutterlauge c aufbewahrt, die für
die nachfolgende Umsetzung des Natriumnitrates in Kaliumnitrat erforderlich sind.
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Die so entnommenen 740 1 Mutterlauge c werden nun mit 99o 1 vermischt,
die der Mutterlauge b entnommen wurden, die man zum Schluß nach Trennung des Gemisches
aus Natriumnitrat und Kaliumnitrat in der oben beschriebenen Weise erhält, und man
hat somit 17301 Mutterlauge, die man einem bei einer Temperatur von ungefähr
70° C arbeitenden Vakuumverdampfer zuführt.
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Man setzt die Verdampfung so lange fort, bis 410 -kg Wasser entfernt
sind, wodurch 72 kg Chlornatrium auskristallisieren, die man getrennt auffängt.
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Es bleibt eine Mutterlauge d, die eine Temperatur von 70° C und folgende
Zusammensetzung besitzt:
| 11,0 .................. 41o kg |
| K N 03 ........ ....... 400 - |
| Na N 03 . . . . . . . . . . . . . . . 44o , |
| NH4N03 .............. 515 - |
| NH4C1 ................ 210 - |
Diese heiße Mutterlauge wird mit 971o 1 Mutterlauge b vermischt, die von der Herstellung
des Gemisches aus Natriumnitrat und Kaliumnitrat herrührt und eine Temperatur von
20° C sowie folgende Zusammensetzung besitzt:
| H2 O . . . . . . . . . . . . . . . . . 4040 kg |
| K N 03................ ä260 - |
| Na N 03 .............. 3120 - |
| N H4 N 03 . . . . . . . . . . . . . 3880 - |
| N H4 Cl . . . . . . . . . . . . . . . 1130 - |
Man erhält somit loeoo 1 einer Endmutterlange e mit folgender Zusammensetzung
| H20 ... . ............. 445o kg |
| K N 03 ............... 266o - |
| Na N 0s .............. 356o - |
| N H4N 03 ............. 4395 - |
| N H4C1 ............... 1340 _ |
Diese Mutterlauge.
e bzw. a ist gerade die Mutterlauge, die zu Beginn des
Kreislaufes zur Aufnahme der oben angegebenen Sylv init- und Ammoniumnitratmengen
verwendet wurde; somit ist der Kreislauf geschlossen.
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Mit einem Wort: durch die Verdampfung von nur 4z0 1 Wasser bereitet
man:-91o kg 96%iges Kaliumnitrat, -185 kg 92,5 o/oiges Chlorammonium und
820 kg Chlornatrium.
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Letzteres Salz kann mit Vorteil als Ausgangsstoff für weitere Prozesse,
wie z. B. die Herstellung von Natriumnitrat, verwendet werden.
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Die konzentrierte Mutterlaugenmenge, die vom Verdampfer kommt und
dem Anfang des Kreislaufes zugeführt wird, enthält gerade die Ammoniumsalzmenge,
die in dem Gemisch aus Natriumnitrat und Kaliumnitrat enthalten war, so daß der
oben beschriebene Kreislauf unendlich lange fortgesetzt werden kann, ohne daß im
Mengenverhältnis der Ammoniumsalze irgendeine Erhöhung eintritt, durch die der Reinheitsgrad
des erhaltenen Kaliumnitrates heräbgesetzt werden könnte.