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Verfahren zur Gewinnung von Kaliumsalzen aus Laugen, . insbesondere
aus Endlaugen der Kaliindustrie Gegenstand des Patents 961 437 ist ein Verfahren
zur Gewinnung von Kali-umsOzen aus Latigen, insbesondere aus Endlaugen der Kaliiiidustr.i.e#,
unter Verwendung etwa äqu-ivaJenter Mengen eines organischen FälIungsproduktes,
dessen lösliche Metallverbindung eine schwerlösliche Kaliumverb-indung ergibt.
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Nach diesem Verfahren ist es möglich, durch rasches Fällen, selbst
aus konzentrierten Laugen, die bis 2oo g KCI/1 und gegebenenfalls bis zu
300 9 Mg C12/1 enthalten, ein grobkörniges, gut filtrierbares Fällungsprodukt
zu erhalten, und zwar mittels Fällungsmitteln, die für die Fällung aus sehr verdünnten
Lösungen bereits bekannt sind. Dies sind organische Metallverbindungen, z. B. von
hochnitrierten aromatischen Aminen, wie Diphenyl, insbesondere die Na- und Mg-Verbindung,
aber auch andere organische Produkte, wie z. B. Tetraphenylborat, die eine schwerlösliche
Kaliumverbindung ergeben.
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Bei diesen Fällungen wird mit Ausbeuten von 97 bis iool/o ein
fremdionen.freies Fällungsprodukt mit nur bis 5o% anhaftender Feuchtigkeit erhalten,
welches durch Lösen in Säuren in das den Säuren entsprechende Kaliumsalz und das
organische Ausgangsprodukt getrennt wird. Nach Abscheiden des Kaliumsalzes kann
aus der in Lösung gebliebenen organischen Kaliumverbilldung
vor
dem Abstoßen der Mutterlauge durch Ansäuern die restliche Menge des organischen
Ausgangsproduktes zurückgewonnen werden.
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Die Fällungsmittel werden in ito bis 5o11/9iger wäßriger Lösung, auf
die organische Verbindung gerechnet, angewandt. Eine solche Lösung enthält dann
beispielsweise io% Dipikrylamin entsprechend 20,5'/o Magnesium-Dil)ikryl#minat.
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Auf 2 m3 Lauge mit - 104 9 KCI/l, die 1,7 m3
H2 0 enthält, sind also 11,6 m3 einer an Dipikrylamin io%igen Lösung der
Magnesiumverbindung erforderlich, d. h. also die rund 6fache Menge der Lauge.
Diese Wassermenge entspricht zwar nicht den riesigen Wassermengen bei der Gewinnung
von Kalium aus dem Meerwasser, aber sie ist dennoch als erheblich zu bezeichnen.
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Es bedeutet deshalb einen wesentlichen Fortschritt, daß nunmehr eine
Lösung dafür gefunden wurde, ohne weiter-en Wasserzusatz das Kalium aus der konzentrierten
Lauge zu gewinnen bzw. den notwendigen Wasser7-usatz auf die i- bis il/2fache Menge
zu begrenzen. Dieser gegebenenfalls noch notwendige Wasserzusatz ist aber nicht
mehr für die Herstellung des Fällungsmittels erforderlich, sondern vielmehr lediglich,
um die Filtrierbarkeit der ausgefällten organischen Kaliumverbindung zu gewährleisten.
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Diese Lösung beruht auf der direkten Umsetzung der festen organischen
Verbindung ohne deren vorherige Überführung in eine lösliche Metallverbindung. Dabei
wird nur dann eine zusätzliche Wassermenge erforderlich, wenn der K CI-Gehalt in
der Lauge einen Grenzwert von etwa 75 9/1
überschreitet. (Dieser Wert kann,
je nach der Menge anderer Ionen, die noch in der Lauge vorhanden sind, um
etwa io g/1 nach oben und unten schwanken.) Das Inlösunggehen der festen
organischen Verbindung wird durch die Anwendung von alkalischen Lösungsvermittlern
erreicht. Als solche werden äquivalente Mengen von beispielsweise NaOH, Ca0, Ca(OH)"
Mg0, Na.CO, angewandt.
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Die Gewinnung des Kaliums aus solchen Laugen durch direkte Umsetzung
unter Hinzufügung nur geringer Mengen von Wasser zeigt das folgende Beispiel
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:2,5 m3 Lauge der Zusammensetzung: 95 g K CIA, 3 9
Mg C12/1, 74 9 Mg S 04/11 128 9 Na CI/l, 868 g
H2
0/1, werden mit 1,397 t feinpulverisiertem und trockenem Dipikrylamin
versetzt. Dabei beträgt das Molverhältnis Kalium zu Dipikrylamin i : i, da
die Lauge 0,238 t KC1 enthält. Zur Erreichung guter Filtrierfähigkeit wird
lediglich i rn3 Wasser hinzugefügt. Für die Umsetzung des Dipikrylamins werden außerdem
o, 169 t Na. CO, als äquivalente Menge der Base, die in o,5 m3 Lösung enthalten
sind, hinzugefügt. Die gesamte Wassermenge, welche der Lauge hinzugegeben wird,
beträgt also rund 6o% der Laugenmenge.
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Es wurde nun gefunden, daß sich in dieser konzentrierten Lösung dennoch
eine rasche Unisetzung der Komponenten erreichen läßt, erkenntlich daran, daß Dipikrylamin
sich von hellgelb nach ziegelrot umfärbt. Die gesamte Umsetzung geht bei kräftigen!
Rühren in etwa 3 bis 5 Minuten bei Raumtemperatur vor sich. Diese
Zeitdauer ist zwar keinc momentane Fällung mehr, aber es hat sich überraschend gezeigt,
daß trotz der hohen Laugenkonzentration und der nur noch geringen Verdünnung mit
Wasser gegenüber den bisher angewendeten Wassermengen die Kristalle der organischen
Kaliumverhindung dennoch in einer Kristallform anfallen, die noch gut filtrierbar
ist. Dies liegt daran, daß beim Inlösunggehen des organischen Fällungsmittels zunächst
nur eine geringe Menge der Kaliumverbindung entsteht, deren Kristalle als Wachstumskeime
für die nachfolgend gebildeten Kristalle dienen. Dennoch ist diese Fällungszeit
wesentlich kürzer, als sie für Fällungen in verdünnten Lösungen notwendig ist. Die
feste organische Verbindung wird nur in feiner Zerkleinerung angewendet. Soweit
die Laugen warm anfallen, können auch diese verarbeitet werden. Es gelingt auf diese
Weise, aus der oben-. genannten Lauge nach Auswaschen mit wenig Wasser mit 99,6"/o
Ausbeute 1,51:2 t Fällungsprodukt zu gewinnen. Das Waschwasser kann der nächsten
Laugencharge hinzugefügt werden.
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Ebenso ist es möglich, die Umsetzung in Laugen mit höherem Gehalt
an MgC12 noch bei Raumtemperatur durchzuführen, z. B. in der Lauge mit der Zusammensetzung:
67 g KCI/l, 2:23 9 Mg C12/1, 79 9 Mg S 04/11
5 3 g Na CI/l, 871 g H2 0/1.
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3 m3 dieser Lauge, die 0,202 t KCI enthält, ergeben
1,183 t festes pulverförrniges Dipikrylamin. nach Verdünnen mit i m3 Wasser
und Hinzugeben von 0, 143 t N a2 C 03 in 0,42 m3 Lösung unter
kräf -tigem Rühren eine Kaliumausbeute von 98,2"/o und eine Dipikrylaminausbeute
von 99,3,1/o. Die restliche Menge an Dipikrylamin kann durch Ansäuern ausgeschieden
und ebenfalls zurückgewonnen werden. Die zugesetzte Wassermenge beträgt insgesamt
3m3 und steht im Verhältnis zur aufgewendeten Laugenmenge wie i : i.
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Die Lauge des Beispiels i enthält 95 g K CI/1 neben i 13
g Mg CI2A, es ist deshalb bereits Wasserzugabe erforderlich.
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, Steigt der M9C12-Gehalt der Lauge auf über 2:20g/1
wie im Beispie12, so findet eine weitere Erniedrigung des Grenzwertes für den KCI-Gehalt
statt, und es wird Wasserzugabe erforderlich. Dieser Grenzwert beträgt bei etwa
2409 M9C12/1 6o bis 65 g K CI/g und bei 250 bis 300 9 Mg
C12/1
etwa 4o bis 45 g K CI/l.