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Verfahren zur Herstellung von Kaliumsulfat aus Syngeni,t Natürlicher
oder # künstlicher Syn,-genit bildet in neuerer Zeit ein wertvolles Ausgangsmaterial
für die Gewinnung von. Kaliumsulfat. Zu diesem Zwecke wird der Syngenit (K2S04-C9S04-112-0)
mit Wasser oder 'Salzlösungen, bei erhöhter Temperatur behandelt und das Kaliumsulfat
aus der- entstehen-,denLösung-abgeschieden. F#r4eWirtschaftlichkeit des Verfahrens
ist eis wesentlich, daß die Zerlegung-des Syngenits eine vollGtändige ist, daß also
der Bodenkörper kein Kaliumsulfat mehr -enthält und daß man dabei möglichst konzentrierte
Kallumsulfatlösungen erzielt, die sich leicht aufarbeiten lassen.
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Man kann nun zwar in ziemliche einfacher Weisse. eine, annähernd vollständige
Zerlegung des Syngenits herbeiführen, wenn man ihn entweder bei verhältnismäßig
niederer Temper:#tur, z.B. zwischen 2o und 35', odetandrerseits- in Druckgefäßen
bei über ioo' nült einer ziemlich großen Wassermenge, behandelt. Man erhält,dann
im ersten Falle einen Bodenkörper aus Calciumsulfatdihyd-rat, im anderen Fall einen
solch-en. aus Alphaanhydrit (unlöslicher Anhyidrit)z, aber nur eine wenig konzentrierte
Kaliumsulfatlösung. Versucht man dagegen zu stärkeren Lösungen -zu gelangen, indem
man den Sy-ngenit mit geringeren Wassermengen behandelt,1 so wird noch'bei Temperaturen
von I-5o bis 2ool,-keine voll-
ständige Spaltung erzielt;. neben einer ver-#.
häftmismäßIg konzentrieiten Kaliumsulfatlösung entsteht dann ein. Bodenkörper, der
immer noch Kaliumsulfat enthält und günstig-Ste-nfalls au#S K2 S 04
- 5 Ca S 04 - H2 0 (Penta-Salz) bestieht. Dieser Bodenkörper
muß erst in einer zweiten Arbeitsstufe weiterzerleigt wer-den, wobei Alphaanhydrit
und eine verdürinte Kaliumsulfatlösung, entstehen. Bei noch höheren Temperaturen,
beispielsweise bei :24o bis #?,5o?, kann man zwar auch mit verhältnismäßig geringen
Wassermengen zu kaliumfreien Bodenkörpern gelangen, ohne da3 es aber möglich wäre,
jene Konzentration der
Kaliumsulfatlösungen zu erreichen, die beider
Spaltung des Syn-genits auf- Pentasalz zwischen i: 5o und -2ooo erzielt -werden.
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Es wurde gefunden, daß man den Gesamtkaliuminhalt des Syngen"its in
einer einzigen .
Arbeitsstufe. und unter Erztielung konzentrilerter Kaliumsulfatlösungen
ausnützen kann, wenn man die Spaltung des Syn-genits unter den Bedingungen, die
sonst zur Bildung von Pentmalz führen, jedoch in Anwesenheit von bereits vorgebildetem.
Alphaanhydrit ausführt. Zu diesem Zwecke. wird ein 'Gemisch von Syngenit und Alphaanhydrit
init einer zur Bildung verhältnismäßig konzentrierter I,-,aliumsulfa,tlös-ungen
ausreichenden - Menge von Was-ser oder einer Salzlösung in Druckgefäßen auf
die Zersetzungstemperatur, beispielsweise zuf 5o bis 2oo', erhitzt, bis das gesamte
Kaliumsulfat in Lösung gegangen ist und der Büdenkörper aus annähernd_ kaliumfreieni
Alphaanhydrit -besteht. Die dabei entstehenden Kaliumstilfatlösungen sind praktisch
fast ebenso konzentriert wie die bei der bekannten Pentasalzspaltung erhaltenen
Lösungen, enthalten aber, zum Unter-,schied -von diesen das gesamte im Syngenit
vorhandene Kalitimstilfat.
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Die Menge des bei der Zerlegung zuzusetzenden Alphaanhydrits hängt
-in ziemlich weiten Grenzen von der Beschaffenheit dieses Materials ab. Während
es beispielsweise meist schon genügt, 5 bis 10'/, eines sehr feinkörnigen
Alphaanhyd#its zuzugeben, ist -,es nötig, gröberes Material in größeren Mengen anzuwenden,
um eine vollständige Spaltung zu erzielen.
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Der Alphaanhydrit kann in Form von totgebranntem Gips oder in Forrn
von gefälltem Alphaanhydrit angewendet werden. Man kann indesen. auch- das Zersetzungsprodukt
einer vörliergehenden Syngenitspaltung oder den .bei der Zersezung von Pentasalz
u. dgl. entstehenden Alphaanhydrit benutzen. -
Ausführungsbeispiele #i ooo
kg- eines durch Behandlung von Ka-Üunichloridlösung mit Calciumsulfat her-.gestellten
künstlichen Syngenits mit -über-.schü.ss#gem--liydr,atisi-ertem- Caldunisulfat und
-anhaftendern Wasser von der Zusammen--setzun,g:.
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32,01/" K#SO"4, 33120[1) CaS04 34,8% 1-120 sewk 106
14#g totgebiannter Gips werden mit _r450'k,ä, Wasser in einem Druckgefäß i Stunde
.lang' -äuf 170' erhitzt. Der Inhalt- des -Druckgefäßes wird hierauf in eine Druck---initscht
gedrückt und dort imter Belbehaftung der #rem-pe'ratur von 170' filtriert. Das Filtrat,
das 178g Kal-iumsulfat pro i:ooog Wasser enthält, gelangt in einen geschlossenen
Verdampfer und wird hier zunächst .durch Abblasen des Druckes und weiterhin durch
äußere Wärmezufuhr, gegebenenfalls unter Anwendung von Vakuum, eingedampft. Der
Filterrücketand wird mit heißem Wasser gewaschen und besteht aus praktisch kaliumstilfatfreiem-.Alphaal-lhydrit.
500 kg eines künstlichen Syngenits, der durch Behandlung von geglühtem natürlichem
llolyhalit mit einer kaliumstilfathaltigen Lösung gewonnen wurde und folgende Zusammensetzung
aufweist: 34,99o K2S04 o,80/, mgS0, 28"10/, Cas04. -26,21/, H20'-sowie 5okg Alphaanhydrit
von der vorhergehenden Syn,-genitzersetzung werden in ein Druckgefäß eingetragen,
in dem sich 175okg einer Kaliumsulfatlösung mit go g K, SO,-pro iooo
g Wasser befinden, die vorher auf go' erhitzt wurden. Die Temperatur wird
auf 11700 gt#5t,-igert und der Inhalt .des Druckgefäßes nach etwa i Stunde in eine
Drucknutsche gedrückt, urid # dort unter Beibehaltung der Temperatur von
170' filtriert. Die Lauge, die durch eine Kühlschlange aus der Drucknutsche
abfließt, enthält I84g Kaliumsulfat pro iooogWa'sser,- durch Abkühlen auf etwa
+ 6' kann aus ihr mehr als die Hälfte des Kaliumsulfais abgeschieden werden,
und es verbleibt nach der Kristallisation eine Mutterlauge, mit go g Kaliums-ulfat
pro i ooo g
Wasser, die zur Zerlegung- neuer -Syngenitmengen'benutzt wli rd.
Der Filterräckstand ist praktisch kalifrei.
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Es ist bereits vorgeschlagen worden, Alkalisulfatdoppelsalze Ues Calci:pmsulfat#s,
--wie Syngenit, mit Wasser oder wässerigen Lö.5,ungen in Druckgefäßen bei jener.
Temperatur zu spalten, bei welcher die-Alkalistilfäte li#n Lösung gehen, wälirend
Calciumsulfat ungelöst zurückbleibt. Wie bere-its ausgeführt wurde, 1
können
dabei nur unter AnNvendung einer 2oo0 übersteigenden Temperatur einigermaßen konzentrierte
- Kal#iumsullat16sungen neben einem annähernd alkalifreien Calciumsulfatrückstand
erzielt werden. Arbeitet man bei ider Spaltung mit größeren Wassermengen, so tritt
zwar die. vollständige Zersetzung,der .Doppelsalze, schon bei T- emperaturen über
100' ein, führt jedoch. zu wenig konzentriert#n Kahunistilfatlösungen. Aus
der Gleichgewichtskurve ergibt sidh'z. -.B., daß die'theoretische H.öchstkonzentratiorL..cle-r-.-'Spaltlögu-Dzr
bei
175' weniger als. i:2g K,SO4 in ioog Wasser, bei :25o1 dagegen immerhin schon 209K1S04
in ioog Wasser beträgt. Die theoretischen Werte können indessen beim technischen
Arbeiten niemals erzielt wer-den; so wird bei dar Spaltung von. Pentasalz, nach
Clark und P.artrii#dge (Ind. and Eng. Chein. 26, 1934, S.897) eine
8o"[,ige Annäherung an dias Gleichgewicht praktisch überhaupt erst bei einer Temperatur
von 2000 erreicht, und man erhält dann nach istünd-iger Behandlung eine I,,aliumsiilfatkonzentration
von 10,7 9 in ioo g Wasser. Bei 2So' kann -somit praktisch höchstens
mit einer Kaliumsulfatkonzentration von etwa i 6-g ixi ioo g Masser
gerechnet werden.
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Bei der erfind-ungsgemäßen Druckspaltung des Syngenits in Gegenwart
von vorgebildetem Alphaanhydrit ist der Verlauf der Zersetzungsreaktion ein grundsätzlich
anderer als bei der vorstehenden bekannten Arbeitsweise. Während nämlich bei letzterer
beim stabilen Gleichgewicht Syngenit-Pentasalz. bzw. Pentasalz-Alphaan,hycl-rit
gearbeitet wird, werden durch die Anwesenheit von Impfanhydrit die Bedingungen für
den Verlauf -der Reaktion in der meta#stabilen Richtung Syngenft-Alphaanhydrit geschaffeii.
Dies bedeutet eine wesentliche Erleichterung. der Spaltung, in-,dem e'smöglich wird,
schon bei Temperaturen von bei..#sIDdelsweise i5o oder 175' einen kalifreien Rückstand
und eine konzentrierte Koliumsulfatlösung zu erhalten.' Während man beispielsweise
beim stabilen Gleichgewicht bei 175' theoretisch erst eine Kaliumsulfatkon7 zentration
von kaum 1.2- g in ioo g- Wasser erreicht, beträgt
die theoretische Kaliumstilfatkonzentration -beim metastahilen Gleichgewicht
für dieselbe Temperatur 23 g in ioo g
Wasser. Unter Anwendung von Impfanhydrit
kann prak-tisch eine mehr als 8o0fige Annäh#rung an diesen Wert erzielt werden,
so daß man je nach den übrigen Spaltbeclingungen tatsächlich Spaltlaugen
mit 17 bis ig g
Katriumsulfat in ioo g Wasser ohne weiteres erzielt.
Man gewinnt also erfindungsgemäß trotz niedrigerer Zersetzungstemperatur konzentriertere
Katiumsulfatlösungen, als dies beim stabilen Gleichgewichte Überhaup# möglich ist.
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In technischer Hinsicht wird überdies der wichtige Vorteil erzielt,
bei niedrigeren Drucken arbeiten zu können, wadurch appa,-ra.tive ScInvierigkeiten
vermieden und eine wesentliche Verbilligung der Einrichtungskosten herbeigeführt
wird.