DE926368C - Verfahren zur Herstellung von Schoenit (Kalimagnesia) - Google Patents

Verfahren zur Herstellung von Schoenit (Kalimagnesia)

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DE926368C
DE926368C DEV6299A DEV0006299A DE926368C DE 926368 C DE926368 C DE 926368C DE V6299 A DEV6299 A DE V6299A DE V0006299 A DEV0006299 A DE V0006299A DE 926368 C DE926368 C DE 926368C
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potassium
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magnesia
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DEV6299A
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Hans Dr-Ing Autenrieth
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01DCOMPOUNDS OF ALKALI METALS, i.e. LITHIUM, SODIUM, POTASSIUM, RUBIDIUM, CAESIUM, OR FRANCIUM
    • C01D5/00Sulfates or sulfites of sodium, potassium or alkali metals in general
    • C01D5/12Preparation of double sulfates of magnesium with sodium or potassium

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Compounds Of Alkaline-Earth Elements, Aluminum Or Rare-Earth Metals (AREA)

Description

  • Verfahren zur Herstellung von 'Schönit (Kalimagnesia) Bei der Herstellung von Kalimagnesia nach den üblichen Verfahren erhält man Kalimagnesia-Umsetzungslaugen, deren Chlormagnesiumgehalte weit unterhalb denen der Gleichgewichtslaugen liegen. Dies wirkt sich insbesondere auf die K20 -Ausbeuten des Umsetzungsprozesses sehr nachteilig aus; außerdem bestehen erhebliche Schwierigkeiten, die so erzielten Laugen wirtschaftlich im Betriebe wieder unterzubringen.
  • Es hat nun nicht an Versuchen gefehlt, die dadurch gegebenen Mängel abzustellen. Nach der Patentschrift 857 345 wird vorgeschlagen, an Stelle des für die Umsetzungen allgemein verwendeten Bittersalzes das wesentlich reaktionsfähigere wasserfreie Magnesiumsulfat zu verwenden, das infolge seiner großen Lösegeschwindigkeit die erstrebten (metastabilen) Gleichgewichtslaugen, bei denen K Cl, Schönit und Bittersalz koexistent sind, zu erreichen gestattet (vgl. Abbildung, z. B. Laugen M2fi und M2"). Man erreicht mit Bittersalz bei der Herstellung von Schönit nach den bisher bekannten Verfahren den Koexistenzpunkt K Cl + Schönit + Bittersalz deswegen nicht, weil das Bittersalz bei Annäherung an die Gleichgewichte eine viel zu geringe Lösegeschwindigkeit besitzt und der für die Einstellung erforderliche Bittersalzüberschuß infolge der Reinheitsansprüche, die an die Kalimagnesia gestellt werden müssen, nicht zur Anwendung kommen kann.
  • Nach einem älteren Vorschlag wird zur Umgehung der Schwierigkeiten die Umsetzung bei Temperaturen zwischen 4o und 55° unter Erzeugung von Leonit und nicht von Schönit durchgeführt, bei denen Bittersalz eine wesentlich höhere Löslichkeit besitzt als bei den bisher üblichen Temperaturen von 2o bis 3o°. Tatsächlich erhält man auf diese Art und Weise ohne die Anwendung von Bittersalzüberschuß nach Abkühlung auf 3o bis 35° Umsetzungslaugen, die praktisch vollkommen der Gleichgewichtslauge KCl + Leonit Bittersalz entsprechen, mit MgCl2 Gehalten von über 6o Mol/fooo H,0 (bisher etwa 40 Mol MgClz/fooo H2 0). Nachteil dieses Verfahrens ist es aber, daß Leonit in einer Form zur Kristallisation kommt, die oft schwierig durch Filtration von der Lauge abgetrennt werden kann. Leonit bildet Kristallplättchen, die sehr stark verfilzen und trotz Anwendung fortschrittlicher Filtrationsmethoden immer noch erhebliche L augenmengen einschließen. Außerdem wird in NaCl-haltigen Lösungen das K,S04 im Leonitmolekül teilweise durch Na2S04 ersetzt, was insbesondere bei Verwendung des Leonits für die Kaliumsulfatherstellung von Nachteil ist, da sich dann leicht an Stelle des gewünschten Kaliumsulfats Glasern bildet. Aus diesem Grunde wird meistens besonderer Wert auf die Herstellung von Schönit und nicht von Leonit gelegt. Das in der Patentschrift 85; 345 beschriebene Verfahren gestattet es wohl, Schönit herzustellen. Die Verwendung wasserfreien Magnesiumsulfats bedeutet jedoch eine erhebliche Verteuerung des Verfahrens, abgesehen davon, daß die große Lösungswärme des Magnesiumsulfats eine Temperaturkontrolle der Umsetzungen nur schwierig durchzuführen gestattet.
  • Es wurde nun gefunden, daß man auch bei Verwendung von Bittersalz unter Schönitbildung zu Laugen kommt, die mit den Bodenkörpern KCl, Schönit und Bittersalz im Gleichgewicht stehen, wenn man die Umsetzungen zunächst bei Temperaturen zur Durchführung bringt, die zwischen 30 und 40° liegen. Zwar tritt bei diesen Temperaturen Schönit gegenüber Leonit und Kainit nur als metastabiler Bodenkörper auf, es hat sich aber gezeigt, daß Schönit eine wesentlich höhere Bildungs- und Kristallisationsgeschwindigkeit besitzt als Leonit, obwohl Schönit in dem in Frage stehenden Konzentrations- und Temperaturbereich eine höhere Löslichkeit aufweist als Leonit. Führt man die Umsetzungen beispielsweise bei 40° durch mit Chlorkalium- und Bittersalzmengen, die sich aus der Gleichgewichtszusammensetzung der Lauge M für 25° errechnen (s.Abbildung), und kühlt anschließend auf 25° ab, so erhält man bereits bei 40° ausschließlich Schönit; das zugegebene Bittersalz besitzt jedoch bei 4o°, wie ebenfalls aus der Abbildung ersichtlich, eine wesentlich größere Löslichkeit als bei 25° und löst sich, da die Auflösung im stark bittersalzuntersättigten Gebiet vorgenommen wird, schnell vollkommen auf, während bei Abkühlung auf 25° unter weiterer Schönitabscheidung soeben Bittersalzsättigung erreicht.wird. Man erreicht also durch diese Maßnahme Bittersalzsättigung in der Gleichgewichtslauge dadurch, daß man bei höheren Temperaturen zunächst im bittersalzuntersättigten Bereich arbeitet, bei dem die Lösegeschwindigkeit von Bittersalz verhältnismäßig hoch ist. Durch Senkung der Temperatur nach der vollständigen Auflösung des Bittersalzes bis zum Erreichen der Bittersalzsättigung, stellt sich gewissermaßen von oben her die gewünschte Gleichgewichtslauge ein. Da auch der Löslichkeits-Temperatur-Koeffizient für Chlorkalium stark positiv ist, gelingt es durch Abkühlung der Ansätze, im Endergebnis auch Chlorkaliumsättigung und damit den Koexistenzpunkt i11" mit K C1-, Schönit- und Bittersalzsättigung zu erreichen. Entscheidend ist, daß für dieses Verfahren also die Verwendung des teuren wasserfreien Magnesiumsulfats vermieden und gut filtrierbarer Schönit erhalten wird.
  • Wie aus der Zeichnung hervorgeht, finden die Umsetzungen im metastabilen, an Leonit und Kainit übersättigten Gebiet statt. Es hat sich gezeigt, daß bei Temperaturen bis herauf zu etwa 40° ausschließlich Schönit und nicht Leonit oder gar Kainit zur Kristallisation kommt. Eine Umwandlung des Schönits in den bei diesen Temperaturen stabileren Bodenkörper Leonit findet jedoch in den für die Fabrikation in Frage stehenden Zeiten mit Sicherheit nicht statt. Als Endtemperaturen nach der Abkühlung haben sich 25 bis 3o° als am zweckmäßigsten erwiesen.
  • Das Verfahren kann auch so durchgeführt werden, daß zunächst bei normalen Temperaturen (2o bis 30°) Chlorkalium, Bittersalz und die entsprechenden für die Umsetzung erforderlichen Laugen- oder Wassermengen im für die günstigste Gleichgewichtseinstellung bei 25 bis 30° theoretischen Verhältnis zusammengegeben und die Ansätze dann bis zum Verschwinden des Bittersalzes auf Temperaturen zwischen 3o und 4ö° erwärmt werden, um sie dann anschließend wieder auf 25 bis 3o° abzukühlen.
  • Das Verfahren kann ebensogut zur Verbesserung der K2 S 04 Ausbeuten für den normalen, bisher üblichen Kalimagnesiaprozeß Verwendung finden, derart, daß die dabei anfallenden Kalimagnesialaugen unter den angegebenen Bedingungen nachverarbeitet werden. Selbstverständlich können auch Sulfatlaugen aus der Kaliumsulfaterzeugung bei dem Prozeß Verwendung finden.
  • Bei Verwendung von Stäubkieserit für die Kalimagnesiaumsetzung nach den aus den Patentschriften 551928, 577 051 und 618 162 bekannten Verfahren ist es zweckmäßig, zunächst nur auf eine Temperatur von etwa 45° abzukühlen, den hierbei ausgeschiedenen Leonit von der Lauge abzutrennen und anschließend unter Zugabe der theoretischen Mengen Chlorkalium und Bittersalz zu Schönit umzusetzen bei Abkühlung auf Temperaturen zwischen etwa 30 und 25°. Man erhält auf diese Weise im zweiten Teil des Prozesses den gut filtrierbaren Schönit bei Mg02-Gehalten in der Umsetzungslauge von 54 bis 56 Mol/fooo H20 (s. Abbildung). ' Für die Herstellung von fooo kg Schönit sind erforderlich 428 kg KCl, 1395 kg Bittersalz und 374 kg Wasser.
  • Die Zusammensetzung der erhaltenen Lauge bei einer Endtemperatur von 25° ist [54,6 MgC12 +15,25 M9S04 -I-- 8,5 KIC12 -I- Iooo H20] oder 62,4 g KCl/1, 256 g MgCl2/1, 90,3 g Mg S04/1, 887,1 g H20/1.
  • Die K2 Ausbeute beträgt 86,5 0/0, die S O4 Ausbeute 87,7%.
  • Geht man von einer Kalimagnesialauge des bisher üblichen Kalimagnesiaprozesses aus, die im Durchschnitt etwa folgende Zusammensetzung hat: ("4o M9C12 -f- 14 K202 + 11,1 M9S04 + 1000 H20], wobei eine K2 Ausbeute von nur 74,10/0 erzielt wurde, so erhält man aus 0,748 m3 dieser Lauge durch Zugabe von 162,8 kg Chlorkalium und 672,4 kg Bittersalz 481,5 kg Schönit und i m3 der obengenannten Umsetzungslauge. Die Gesamt-K,-Ausbeute beträgt dann auch hier 86,5 %.
  • Die Umsetzungen können auch im NaCl-ungesättigten und sogar im NaCl-gesättigten System ohne Schwierigkeiten zur Durchführung kommen. Die KZ Ausbeute liegt im NaCl-gesättigten System um etwa 10/, niedriger als im NaCl-freien.
  • Durch Abkühlung der so erhaltenen Kalimagnesialaugen nach vorheriger Abtrennung des Schönits scheidet sich ein Gemisch von Bittersalz und Chlorkalium ab. Hierbei wird durch Entzug des Kristallwassers der zur Ausscheidung kommenden Bittersalzes eine weitere Erhöhung des Chlormagnesiumgehaltes in der Lauge erzielt. Die Verhältnisse gehen aus der Abbildung eindeutig hervor. Die Lauge der Zusammensetzung 11125° ergibt bei der Abkühlung auf z. B. i5° die Lauge EI.' von der Zusammensetzung [568 M9C12 + 7 KIC12 -[- 9,9 M9S04 + iooo H20] oder, in g/1 ausgedrückt, 269 g M9C12/1, 51,8 g KCl/l, 59,3 9 M9S04/1, 895g H20/1.
  • Das hierbei entstandene Gemisch von Bittersalz und Chlorkalium kann in den Umsetzungsprozeß zurückgeführt werden.
  • Die K,0-Ausbeute erhöht sich durch diesen N achkühlprozeß von 86,5 auf 89,5 °/Q, die S 04 Ausbeute von 87,7 auf 92,3 %.

Claims (5)

  1. PATENTANSPRÜCHE: i. Verfahren zur Herstellung von Schönit (Kalimagnesia) aus Chlorkalium und Bittersalz in wäßrigem Medium unter Erreichung höchstmöglichen Chlormagnesiumgehaltes in der Umsetzungslauge, dadurch gekennzeichnet, daß man die Umsetzungen zunächst bei Temperaturen zwischen 30 und 40° im metastabilen, an Leonit und Kainit übersättigten, jedoch an Bittersalz untersättigten Gebiet zur Durchführung bringt und die Ansätze anschließend auf Temperaturen vorwiegend zwischen 25 und 30° unter weiterer Abscheidung von Schönit abkühlt, bei denen Chlorkalium neben Schönit und Bittersalz koexistent sind.
  2. 2. Verfahren zur Herstellung von Schönit (Kalimagnesia) nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß man die für die Gleichgewichtseinstellung der günstigsten Umsetzungslaugen zu verwendenden Mengen an Chlorkalium, Bittersalz und Wasser bei Temperaturen zwischen 25 und 30° zusammenbringt und das Gemisch anschließend bis zur Auflösung sämtlichen Bittersalzes auf eine Temperatur zwischen 30 und 4o° erwärmt, um es anschließend wieder auf die Ausgangstemperatur abzukühlen.
  3. 3. Verfahren zur Herstellung von Schönit (Kalimagnesia) nach Anspruch i oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß man an Stelle von Wasser Kalimagnesialauge niedrigen MgCl" -Gehaltes bzw. Kaliumsulfatlauge für die Umsetzung verwendet.
  4. 4. Verfahren zur Herstellung von Schönit (Kalimagnesia) nach den Ansprüchen i bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß man die Schönit-Umsetzungslauge nach der Abtrennung des Schönits unter Abscheidung von Bittersalz und Chlorkalium abkühlt.
  5. 5. Verfahren zur Herstellung von Schönit (Kalimagnesia) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß man das sich ausscheidende Gemisch von Bittersalz und Chlorkalium von der Lauge abtrennt und in die erste Phase des Prozesses zurückführt.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1047218B (de) * 1956-12-14 1958-12-24 Kaliwerk Stassfurt Veb Verfahren zur Herstellung eines granulierten und frei fliessenden, Magnesiumsulfat, Kaliumchlorid und Bor enthaltenden Kalimischduengemittels

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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DE1047218B (de) * 1956-12-14 1958-12-24 Kaliwerk Stassfurt Veb Verfahren zur Herstellung eines granulierten und frei fliessenden, Magnesiumsulfat, Kaliumchlorid und Bor enthaltenden Kalimischduengemittels

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