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Verfahren zur Gewinnung von Kaliumcarbonat aus Schlempe In Gärungsbetrieben,
welche ausschließlich oder teilweise Melasse als Rohmaterial verwenden, fallen als
Rückstände des Gärungsprozesses erhebliche Mengen von Schlempe an, in der noch gewisse
Bestandteile der lUelasse, insbesondere Kaliumsalze, vorhanden sind. Die Wiedergewinnung
der verhältnismäßig wertvollen Mineralstoffe ist bisher irrt allgemeinen derart
erfolgt, daß die Schlempe etwa auf ein Drittel ihres ursprünglichen Volumens eingedampft
wird, was gewöhtrlich in sogenannten Multipleeffektapparaten geschah, und alsdann
in sogenannten Porion- und Gameröfen verbrannt wird (vgl. Foth, Handbuch der Spiritusfabrikation
1929, S.456ff.). Diese Ofen sind verhältnismäßig primitiv; sie bestehen in der Hauptsache
aus einer Eindampfkammer, in welcher der bereits eingedickten Schlempe noch mehr
Wasser entzogen wird, und einer Verl)rennungskammer, in der die blasse verbrannt
wird. Die entstehenden Gase werden durch die Eindampfkammer geleitet und zur Verdampfung
von Wasser nutzbar gemacht. Die Zusammensetzung der bei diesen Verfahren anfallenden
Rückstände hängen weitgehend von der Natur der verarbeiteten Melasse und von der
Art der Aufarbeitung ab. Ein derartiger Rückstand kann z. B. etwa folgende Zusammensetzung
haben: Kaliumca.rbonat 20 bis 500/0, Natriumcarbonat 1o bis 20%, Kaliumchlorid to
bis 17 %, Kaliumsulfat ro bis 17 0./o, unlöslich 9 bis 30 0/0.
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Die Werte können innerhalb weiter Grenzen schwanken, besonders wenn
Rohrzuckermelasse verarbeitet wird.
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Die .\ufarbeitung des Rückstandes kann mittels fraktionierter Kristallisation
erfolgen. Der wertvollste
Bestandteil ist das Kaliumcarbonat, das
weitgehende Verwendung in der Technik findet. Kaliumsulfat und Kaliumchlorid besitzen
erheblich wenigerWert, da sie im allgemeinen nur als Düngemittel Verwendung finden.
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Das vorstehend erwähnte Verfahren der Verarbeitung von Schlempe ist
sehr mangelhaft. Für das Eindampfen der Schlempe wird viel Dampf benötigt. Die Bedienung
der Maschinen usw. erfordert viel Handarbeit unter sehr unangenehmen Bedingungen.
Das Verfahren ist so kostspielig, daß in manchen Gegenden die Verarbeitung der Schlempe
aufgegeben worden ist und diese zu sehr niedrigen Preisen für Düngezwecke verkauft
wird. An anderen Stellen wird die Schlempe nur deshalb aufgearbeitet, um Abwasserschwierigkeiten
zu vermeiden. Man begnügt sich hierbei zumeist mit der Herstellung eines sehr rohen,
also minderwertigen Kaliumcarbonats.
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Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur N% erarbeitung von
Schlempen, das die vorstehenden Nachteile nicht aufweist und außerdem die Erzielung
erheblich größerer Ausbeuten an Pottasche gestattet. Das Verfahren besteht darin,
daß die Schlempe, nachdem der größte Teil des darin befindlichen Wassers verdampft
ist, mit einer beschränkten Luftmenge derart verbrannt wird, daß das in der Schlempe
enthaltene Kaliumsulfat völlig oder größtenteils zu Kaliumsulfid reduziert wird
und dieses durch Einleiten von Kohlendioxyd in Kaliumcarbonat übergeführt wird.
In Ausübung des Verfahrens wird z. B. derart vorgegangen, daß die Schlempe zunächst
auf eine für die Weiterbehandlung geeignete Konzentration gebracht, z. B. bis auf
einen Trockenstoffgehalt von etwa 5o bis 6o % eingedampft wird. Die konzentrierte
Schlempe wird vorzugsweise in kontinuierlichem Verfahren verbrannt. Dies geschieht
zweckmäßig derart, daß man die konzentrierte Schlempe durch die aus der Verbi ennungszone
kommenden heißen Verbrennungsgase hindurchfallen läßt. Die Verbrennung wird dabei
derart bei beschränkter Luftzufuhr durchgeführt, daß die organischen Stoffe verbrennen
und das Kaliumsulfat völlig oder weitgehend zu Kaliumsulfid reduziert wird. Die
Verbrennungswärme genügt, um den Prozeß in Gang zu halten. Der geschmolzene Rückstand
wird zweckmäßig kontinuierlich aus dem Ofen abfließen gelassen und sofort oder auch
später in Wasser gelöst. Durch Einleiten von Kohlensäure in die wässerige Lösung
wird das vorhandene Kaliumsulfid in Kaliumcarbonat übergeführt. Der hierbei abgehende
Schwefelwasserstoff kann als solcher verwertet oder in andere Schwefelverl>indungen
übergeführt werden. Die verbleibende Lösung enthält beträchtliche Mengen von Kalitimcarbonat
und nur beschränkte Mengen anderer Salze, wie Kaliumchlorid und Natriumcarbonat,
und gegebenenfalls noch geringfügige Mengen von nicht umgesetzem Kaliumsulfat. Das
wertvolle Kaliumcarbonat kann aus der Lösung nach üblichen Methoden in festem Zustand
gewonnen werden.
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Das Verfahren gemäß Erfindung bietet den Vorteil, daß es in sehr einfacher
Weise durchführbar ist und erheblich größere Mengen von wertvollem Kaliumcarbonat
liefert als die bekannten Verfahren, da erfindungsgemäß das in den Rückständen vorhandene
'minderwertige Kaliumsulfat in Form von hochwertigem Kaliumcarbonat gewonnen wird.
Die Ausbeute an Kaliumcarbonat kann noch weiter gesteigert werden, indem der Schlempe
bzw. der eingedampften Schlempe Kaliumsulfat in fester Form oder auch in Form einer
Lösung zugefügt wird. Die zuzusetzende Kaliumsulfatmenge ist dabei derart zu wählen,
daß das Kaliumsulfat vollständig oder größtenteils in Kaliumsulfid verwandelt wird.
Die Höhe des Kaliumsulfatzusatzes richtet sich u. a. nach der Zusammensetzung der
Schlempe. Es empfiehlt sich, durch Vorversuche festzustellen, wieweit man mit dem
Zusatz von Kaliumsulfat gehen kann.
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Die Erfindung bietet besondere Vorteile bei der Verarbeitung von Rohrzuckermelasse,
die einen verhältnismäßig niedrigen Gehalt an Kaliumcarbonat und einen verhältnismäßig
hohen Gehalt an Kaliumsulfat aufweist und infolgedessen für die Verarbeitung nach
den bekannten Verfahren nicht bzw. sehr wenig geeignet ist.
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Die aus dem Ofen abgehenden Verbrennungsgase haben eine hohe Temperatur
und können infolgedessen mit Vorteil zum Erzeugen von Dampf in einem Dampfkessel
verwendet werden. Die Dampferzeugung kann in solchem Umfang durchgeführt werden,
daß die Eindampfung der Schlempe bis zu dem als vorteilhaft erkannten Trockenstoffgehalt
von etwa 5o bis 6o °.7o völlig mittels des auf diese Weise erzeugten Dampfes stattfinden
kann. Neben den bereits erwähnten Vorzügen bietet die Erfindung noch den Vorteil,
daß der Arbeitsaufwand und damit der Kostenaufwand im Vergleich zu den bekannten
Verfahren erheblich herabgesetzt wird. Es hat sich gezeigt, daß für die Bedienung
der Ofen nur etwa ein Drittel der Arbeiter erforderlich ist, die bisher für die
entsprechende Arbeit benötigt wurden. Die eingangs erwähnten, den bekannten Verfahren
anhaftenden Unannehmlichkeiten für die Arbeiter können bei vorliegendem Verfahren
völlig vermieden «erden. Beispiele i. In einen vorher auf Betriebstemperatur gebrachten
Feuerherd eines Wasserrohrkessels werden pro Stunde 6ooo kg eingedickter Schlempe
mit einem Trockenstoffgehalt von 58 04 in mehr oder weniger fein verteilter
Form eingeführt. Die Masse beginnt zu brennen und fällt auf den Boden des Feuerherds,
woselbst etwa 3o bis 6o% der zuzuführenden Verbrennungsluft, deren Menge insgesamt
etwa 15 ooo cbm pro Stunde beträgt, zugeführt wird. In der auf dem Boden des Feuerherds
brennenden Masse findet die Reduktion des Kaliumsulfats zu Kaliumsulfid statt. Die
geschmolzene Asche, die kontinuierlich aus dem Feuerherd abfließt, kann z. B. durch
Lösen in Wasser und Einleiten von Kohlensäure zwecks Zersetzung des Kaliumsulfids
und Entfernung des Schwefelwasserstoffs weiterverarbeitet werden.
Wenn
der Kaliumsulfatgehalt der Schlempe z. B. io °!o des Aschegehalts beträgt, wird
nach einigen Stunden bereits eine Reduktion von mehr als 5o o/o des vorhandenen
Sulfats erreicht. Der Reduktionsgrad steigt allmählich bis auf etwa 9o °/o an. In
der Stunde werden etwa 7000 kg überhitzten Dampfes von mittlerem Druck erhalten.
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2. In eingedickter Schlempe mit einem Kaliumsulfatgehalt von 8 "!o,
berechnet auf den Aschegehalt der Flüssigkeit, werden 5o bis ioo kg Kaliumsulfat
gelöst. Die Masse wird in einer Menge von 6ooo kg Schlempe pro Stunde in der in
Beispiel i beschriebenen Weise in dem Feuerherd verbrannt. Bei regelmäßigem Betriel)
des Ofens werden hierbei 8o bis 9o °./o des zugesetzten Kaliumsulfats zu Kaliumsulfid
reduziert.