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Verfahren zur Verarbeitung von Chlormagnesiumlaugen. Es wurde. beobachtet,
daß eine Auflösung von kristallisiertem Chlormagnesium in Wasser bei der Ausfällung
mit der stöchiometrischen Menge einer Lösung von neutralem Ammoniumcarbonat unter
vorsichtigem Erwärmen nur die Hälfte des vorhandenen Magnesiums ausscheidet. Die
Ausscheidung entspricht aber nicht ohne weiteres dem basischen Magnesiumcarbonat
des Arzneibuchs, sondern ist mit nur 36 Prozent Magnesiumoxyd und mehr als 38 Prozent
Kohlensäure merklich ärmer an Magnesia und merklich reicher an Kohlensäure als das
Arzneibuchpräparat. Demgegenüber wurde beobachtet, daß eine Auflösung von geschmolzenem
Chlormagnesium in Wasser bei der gleichartigen Ausfällung mehr als die Hälfte des
vorhandenen Magnesiums ausscheidet, und daß die Ausscheidung reicher an Magnesiurnoxyd
und ärmer an Kohlensäure ist. Es ist bekannt, daß kristallisiertes Chlormagnesium
beim Schmelzen merkliche Mengen von Salzsäure entläßt und sich mit basischem Chlormagnesium
anreichert. Aus der ob-*gen Beobachtung wurde gefolgert, daß durch entsprechende
Zugaben von Magnesiumoxyd oder Magnesiahy drat zu den in großen Mengen als lästiges
Nebenprodukt anfallenden Chormagnesiumabfallaugen der Kaliindustrie und Ausfällung
möglich sein müßte, mit Ammoniumcarbonatlösung eine Ausfällung zu erzielen, die
in ihrer Zusammensetzung der Magnesia alba des Arzneibuchs entspricht. Je kohlensäureärmer
das gefällte Magnesiumcarbonat ist, um so schwerer ist es in der bei der Umsetzung
entstehenden ChlorammoniumIauge löslich, um so besser wird also die Ausbeute. Demgemäß
wird nach folgenden Formeln gearbeitet A) 3 (Mg C12 -f- 6 aq) -% Mg (0H)2 -I- 3
(NH4) 2 C03 = 6 NH4 Cl -r- r5 aq -f- (Mg4 (CO3)., (0H)2 -I- 3 aq). H) 6 Ca C03 geglüht
- 6 Ca O + 6 CO2.
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C) 6 NH4 Cl -E- 6 Ca O = 3 Ca C12 + 3 Ca (0H)2 + 6 N H3.
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D) 3 Ca C12 -f- 3 Ca (4H)2 'i-' 3 C02 = 3 Ca C12 -f - 3 Ca C03 -I-
3 aq. . E) 6 NH3 -I- 3 CO2 -E- 3 aq = 3 (NH4)2 C03-Die Chlormagnesiumabfallauge
der Kaliindustrie wird zur Befreiung von Rostpartikeln durch ein Magnesiafilter
filtriert und durch Zugabe von reinem Magnesiumoxyd oder Magnesiahydrat -die der
Formel A entsprechende Mischung hergestellt. In diese Mischung wird die der Formel
A entsprechende Menge von sechs Ammoniakgas- und drei Kohlensäuregasmolen eingeleitet,
wobei die Neutralisation eine Erwärmung hervorruft, welche die Ausscheidung begünstigt.
Über 471/2'C soll man jedoch die Wärme bei der Magnesiaausfällung nicht ansteigen
lassen. Bei höherer Wärme setzt eine Rückzersetzung von Magnesia. alba mit Chlorammonium
ein, wobei kohlensaures Ammoniak entbunden wird. Vorteilhaft nimmt man einen Übersehuß
von Magnesiumoxyd oder Magnesiahydrat als Zusatz, der sich in der bei der Umsetzung
entstehenden Chlorämmaniumlauge zu einem Doppelsalz löst, wodurch
die
Ausfällung der Magnesia alba vollständiger wird. Die Mutterlauge wird ablaufen gelassen,
und die ausgefällte basich-kohlensaure Magnesia wird mit möglichst reinem Wasser
nachgewaschen. Die Trocknung, Verarbeitung auf die beliebten Ziegelstücke von Magnesia
alba oder Mahlung zu fettigweichem Pulver erfolgt in bekannter Wehe. Ein Teil der
Ausbeute wird gebrannt zu Magnesiumoxyd und wandert wieder in den Prozeß zurück.
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Behufs Verarbeitung der Mutterlaugen und Waschwässer auf Wiedergewinnung
des wertvollen Ammoniakgases wird nach B kohlensaurer Kalk gebrannt, wobei zugleich
die für den Prozeß und für das Nebenprodukt erforderlichen Mengen von Kohlensäuregas
gewonnen werden. Es wird gemäß C absichtlich mit großem Überschuß von gebranntem
Kalk gearbeitet, einmal, weil dann die Ammoniakaustreibung glatter geht, hauptsächlich
aber, um diejenigen Anteile von Magnesia, die sich der° Ausfällung nach A entzogen
hatten, als unlösliches Magnesiahydrat abzuscheiden, so daß der Rückstand bei der
Operation nach C eine magnesiafreie Kalklösung gibt, aus der ein Teil des Kalks
mittels Kohlensäuregas als gefällter kohlensaurer Kalk abgeschieden werden kann,
durch dessen Verwertung als Nebenprodukt sich die Unkosten des Verfahrens wesentlich
verringern. Ferner kann die dann nach D verbleibende Chlorcalciummutterlaugeentweder
als solche oder nach Verarbeitung auf -kristallisiertes oder geschmolzenes Chlorcalcium
ebenfalls verwertet werden.
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Auch der bei Verarbeitung des Rückstandes nach C erhaltene Magnesiaschlamm,
der von der nach A nicht mitausgefällten Magnesia herrührt, kann nach Brennung zu
Sintermagnesia verwertet werden. Die daraus gebrannte Magnesia eignet sich auch
besonders zur Herstellung von Steinholz, künstlichen Mühlsteinen u. dgl.
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Von dem bekannten Verfahren der Verarbeitung von Chlormagnesiumabfallaugen
mit 2 Molen kohlensaurem Ammoniak nach Wünsche (Patent 18722 der Kl. 7s) unterscheidet
sich das vorliegende Verfahren dadurch, daß auch stark verdünnte Laugen verarbeitet
werden können, sogar besser verarbeitet werden können als unverdünnte Laugen, daß
man mit viel weniger Ammoniak und Kohlensäure auskommt, daß man nicht den Umweg
über das Favresche Salz Magnesium-Ammonium-Doppelcarbonat nötig hat, und daß man
sofort Magnesia alba gewinnt, während nach Wünsche dreifach gewässertes normales
Magnesiumcarbonat erhalten wurde, das als solches kaum eine Verwendung findet, weshalb
Wünsches Verfahren sich - nicht einbürgerte.
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Auch gegenüber der unmittelbaren Fällung von Chlormagnesiumlösungen
mit x Mol Ammoniumcarbonat in Gegenwart eines sehr starken Überschusses von Ammoniak,
welches Verfahren zu einem Produkt mit nur 39 Prozent Magnesia und dafür 38 Prozent
Kohlensäure führt, unterscheidet sich das vorliegende Verfahren dadurch, daß es
eine wirkliche Magnesia alba mit etwa 42 Prozent Magnesia und nur 3312 Prozent Kohlensäure
liefert, daß es weit weniger von dem kostspieligsten Reagens Ammoniak verbraucht,
Nnd daß wegen des Fortfalls des -starken Ammoniaküberschusses auch die Ammoniakverluste
wesentlich geringer sind.
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Bei den beiden älteren Verfahren wurde eine möglichst restlose . Ausscheidung
allen Magnesiums aus der Chlormagnesiumlauge entweder als Magnesiumammoniumdoppelcarbonat
oder als irreguläres basisches Magnesiumcarbongt erstrebt und beim Verfahren von
Wünsche ziemlich vollkommen, beim anderen Verfahren weniger vollkommen erreicht.
Dazu waren aber jedesmal gewisse Überschüsse an Kohlensäure und namentlich an Ammoniak
zur Einwirkung zubringen, so daß zwar die äußerst billige Chlormagnesiumabfallauge
gut, aber die kostspieligen Reagentien Ammoniak und Kohlensäure, namentlich das
Ammoniak, schlecht ausgenutzt wurden. Das vorliegende Verfahren geht umgekehrt darauf
aus, -Ammoniak und Kohlensäure restlos auszunutzen und dafür lieber das überaus
billige Chlormagnesium teilweise in der Mutterlauge zu behalten, um es dann bei
der Verarbeitung der Mutterlauge nach C nachträglich als Manesiahydratschlamm zu
gewinnen, aus dem in bekannter Weise ein zwar unreines, aber trotzdem für- manche
Verwendungszwecke .durchaus geeignetes Magnesiumoxyd gewonnen wird.
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An-Stelle der Verarbeitungder-Mutterlaugen von A nach den Gleichungen
B, C und D kann auch eine andere Verarbeitung treten, beispielsweise nach der Gleichung
F 3 Ca C03 -[- 6 N H4 Cl - 3 Ca C13 + 6 NH3 + 3C02+ 3 ag. Erhitzt man nämlich die
Magnesiumoxyd enthaltende Mutterlauge von A mit kohlensaurem Kalk im Drehrohrofen,
so werden Ammoniak- und Kohlensäure entbunden, die in den Prozeß nach A zurückwandern,
und es hinterbleibt ein tuffartiges Gemenge von Chlorcalcium und Magnesiumoxyd,
aus dem man das Chlorcalcium auslaugen und ebenfalls einen Magnesiahydratschlamm
gewinnen kann, der beim Glühen einen Ersatz für gebrannten Magnesit gibt. Die Einwirkung
des Chlorammoniums der Mütterlaugen auf- kohlensauren Kalk erfordert nur Hitzegrade
bis etwa 400'C, während- zum Brennen des Kalksteins
bekanntlich
weit höhere Hitzegrade erforde:-lich sind, die größeren Brennstoffaufwand erfordern.
(Der Prozeß der Umsetzung von Chlorammonium mit kohlensaurem Kalk ist bereits im
14- Jahrhundert von Hollandus beschrieben, der das erhaltene Chlorcalcium mit sal
ammoniacum fixum bezeichnete).
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Um eine Verunreinigung des Magnesiaschlamms finit Gips zu vermeiden,
kann die :Mutterlauge von A, die regelmäßig etwas Sulfat enthält, vor der Weiterverarbeitung
mit Chlorcalciumlösung versetzt werden, damit der Gips zuvor abfiltriert werden
kann, ehe man nach C oder F die Mutterlauge verarbeitet.
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. Statt die zu verarbeitende Chlormagnesiumlauge zuvor magnesiumoxychloridhaltig
zu machen und dann mit Lösungen von neu-. tralem kohlensaurem Ammoniak oder durch
Einleiten der entsprechenden Mengen von Kohlensäure und Ammoniak zu fällen, kann
man auch zuerst die Chlormagnesiumlauge mit kohlensaurem Ammoniak oder dessen Komponenten
versetzen und dann erst durch Zugabe von Magnesiumoxyd oder Magnesiahydrat fällen.