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Verfahren zur Gewinnung von Düngesalzen Die Aufbereitung fester, natürlicher
oder technischer Salzgemische zwecks Gewinnung von Düngesalzen ist vielfach sehr
schwierig und mit großen Unkosten verbunden, da das Eindampfen, Abkühlen usw. der
hierbei verwendeten wäßrigen Lösungen sehr viel Energie verbraucht. Zur Aufbereitung
kalkreicher Salze, die praktisch von großer Bedeutung ist, werden z. B. -Löse- und
Kristallisierprozesse unter Ausnutzung der unterschiedlichen Löslichkeit der einzelnen
Salze bei verschiedenen Temperaturen benutzt. Dabei wird die Reindarstellung des
Kaliumchlorids aus den natürlichen Mineralien, wie z. B. dem Carnallit (K Cl, Mg
C C12, 6 H2 0), dem Hartsalz (K Cl, Na Cl, x Mg S04, H20) oder dem Kainit
(K Cl, Mg S 04, 3 H2 O) durch das beigemengte. Natriumchlorid sehr erschwert. Auch
die Gewinnung von Kalisalpeter aus technisch hergestellten Gemischen, wie sie z.
B. durch 'LTmsetztmg von Ammonnitrat mit Chlorkalium erhalten wurden, ist bisher
nur durch umständliche Arbeitsweise in wäßrigen Lösungen gelungen.
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Es wurde nun gefunden, daß sich feste, natürliche oder technische
Salzgemische in einfacher Weise auf Düngesalze verarbeiten lassen. wenn man sie
mit flüssigem Ammoniak extrahiert. Dieses Verfahren hat gegenüber den bisherigen
sehr wesentliche Vorteile. Während z. B. bei der Aufbereitung natürlicher Kalisalze
bei den bisherigen Arbeits= weisen mit Kristallisation aus- Lösungen ein erheblicher
Teil des Kaliumchlorids in, den: Mutterlaugen gelöst zurückbleibt und daraus in
lohnender Weise eicht mehr gewönnen werden kann, bleibt bei dem vorliegenden Verfahren
das. Kaliumchlorid ungelöst zurück und kann ohne Verdampfungs- und Trock-, nungskosten
gewonnen werden. Die in dem flüssigen Ammoniak gelösten Bestandteile können ohne
Aufwand an Energie durch einfache Entspannung oder bei mehreren gelösten Bestandteilen
durch fraktionierte Entspannung nacheinander in einfacher Weise zur Ausscheidung
gebracht und ebenfalls in trockenem Zustand erhalten .werden, der eine Krachbehandlung
unnötig macht.. Weitere Vorteile sind das Arbeiten bei verhältnismäßig niedrigen,
z. B. gewöhnlichen oder wenig erhöhten Temperaturen, so daß ein Angriff der Apparatur
praktisch nicht oder nur in geringem Maße stattfindet, sowie die gleich, bleibende
Ausführung des Verfahrens bei den verschiedensten Ausgangsstoffen.
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Um bei dem vorliegenden Verfahren die Löslichkeit der zurückbleibenden
Salze zu vermindern oder aufzuheben, kann man, eine Lösung solcher Salze in flüssigem
Ammoniak verwenden, die die Löslichkeit jener Salze
herabsetzen.
Um das Arbeiten bei höheren Drucken zu vermeiden, kann man an Stelle des reinen
flüssigen Ammoniaks auch eine Mischung desselben mit Ammonsalzen, insbesondere mit
Ammonnitrat, verwenden.
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Die Anwendung des Verfahrens ist nicht auf die- Aufbereitung von Kalisalzen
beschränkt, sondern auch bei vielen anderen technischen Prozessen der Düngesalzgewinnung,
bei denen es auf eine Trennung von Salzgemischen ankommt, von praktischer Bedeutung.
Z. B. ist bei der Gewinnung von NTatriumsalzen oder bei der Trennung von Ammonsalzen
von anderen Salzen als Kaliumsalzen die Anwendung des Verfahrens in ähnlicher Weise
möglich. .
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In allen Fällen gelangen solche Salzgemische als Ausgangsmaterialien
zur Anwendung, die bei der Behandlung mit flüssigem Ammoniak Düngesalze liefern,
sei es, daß diese allein oder zusammen mit anderen Bestandteilen der Salzgemische
von dem flüssigen Ammoniak gelöst werden, oder sei es, daß sie im Rückstand verbleiben
und dieser auf diese Weise an Düngesalz angereichert wird bzw. letzten Endes aus
einem oder mehreren Düngesalzen besteht.
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Das Verfahren kann in verschiedenster Weise ausgeführt werden. Man
kann das aufzubereitende Salzgemisch kontinuierlich mit stets frischen Mengen flüssigen
Ammoniaks behandeln, die erhaltene Lösung z. B. unter fraktionierter Ausscheidung
der gelösten Bestandteile durch stufenweise Entspannung weiterverarbeiten und das
Ammoniak einem anderen Verwendungszweck zuführen. Man kann ferner zwecks Verminderung
der benötigten Mengen flüssigen Ammoniaks den Prozeß ganz odex teilweise in einem
Kreislauf anordnen, z. B. in der Weise, daß man zunächst das zu trennende Salzgemisch
mit flüssigem Ammoniak behandelt, in einem zweiten Gefäß die abgezogene Lösung von
dem gelösten Salz trennt und schließlich das Lösungsmittel ganz oder teilweise zu
dem auszulaugenden Produkt zurückleitet. Die Trennung der abgezogenen Lösung von
dem gelösten Salz kann man z. B. durch Verdampfen und Wiederkondensieren des Ammoniaks
erreichen, oder man kann die Lösung abkühlen, zweckmäßig unter Ausnutzung der Verdunstungskälte
des teilweise entspannten Ammoniaks, und nach Abtrennung der ausgeschiedenen festen
Bestandteile die an Salz verarmte Lösung in den Prozeß zurückleiten. Bei der letzten
Arbeitsweise hat man es durch die Wahl der Abkühlungstemperatur in der Hand, einen
Teil der Salze während des Prozesses dauernd in Lösung zu halten.
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Die Anwendung flüssigen Ammoniaks ist bereits für die Reinigung von
Roharithracen und die Trennung von Allkalicyaniden vorgeschlagen worden. In beiden
Fällen konnte das Verfahren jedoch keine technische Bedeutung erlangen. Demgegenüber
wird die in der Düngemittelindustrie bisher in wäßrigen Lösungen ausgeführte Aufbereitung
bzw. Reinigung von Salzgemischen durch die Verwendung von flüssigem Ammoniak, das
an Ort und Stelle erzeugt und weiterverarbeitet wird, wesentlich vereinfacht und
verbessert. Ein besonderer Vorteil liegt hierbei darin, daß bei der Durchführung
des Verfahrens in Gasform frei werdendes Ammoniak nicht wieder verflüssigt zu werden
braucht, sondern ohne weiteres als solches verwendet bzw. weiterverarbeitet werden
kann.
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Diese.vorteilhaften Wirkungen können bei einer bekannten Arbeitsweise,
gemäß der Alkalimetallsälze durch wäßrige Ammoniaklösungen getrennt werden, nicht
erreicht werden.
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Beispiel i Ein Gemisch, bestehend aus gleichen Teilen Kaliumchlorid
und Natriumchlorid, wird mit flüssigem Ammoniak in der Weise behandelt, daß kontinuierlich
zu dem Salzgemisch reines flüssiges Ammoniak hinzuläuft, die entstandene Lösung
abgezogen wird, aus dieser das Ammoniak durch Verdampfen entfernt und nach Kondensation
in den Prozeß zurückgeleitet wird. Das anfangs 50% Kaliumchlorid enthaltende Salzgemisch
enthält nach einiger Zeit 8o % Kaliumchlorid.
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Beispiel z Ein natürlicher Kainit oder natürlicher Carnallit wird
in der gleichen Weise wie in Beispiel i mit flüssigem Ammoniak behandelt. Nach kurzer
Behandlung wurde in dem zurückbleibenden Rückstand eine Anreicherung des K.0-Gehaltes
erzielt.
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Beispiel 3 Kaliumchlorid- wird in an sich bekannter Weise mit Ammonnitrat
in Kaliumnitrat und Ammonchlorid umgesetzt. Das erhaltene Salzgemisch wird zur Vermeidung
eines Reaktionsrückganges zunächst mit ammonnitrathaltigem flüssigen Ammoniak und
hiernach zwecks Nachbehandlung mit reinem flüssigen Ammoniak extrahiert. Es wird
hierbei ein Produkt erhalten, das praktisch keinen Ammoniakstickstoff und nur Spuren
von Chlor enthält, also aus nahezu ioo%igem Kalisalpeter besteht.
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Beispiel q.
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i oo kg eines 2o % Steinsalz enthaltenden Natronsalpeterswerden im
Druckgefäß 5 Stunden lang mit flüssigem Ammoniak behandelt.
Die
erhaltene Lösung liefert beim Verdampfen des Ammoniaks 8o kg eines nur noch Spuren
von Natriumchlorid enthaltenden Natronsalpeters. Der Rückstand besteht aus nahezu
reinem Natriumchlorid.
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Beispiel 5 1 oo kg einer Salpetererde von folgender Zusammensetzung:
32,90/() NaN03, 19,40/0 NaCl, i,6 % Na2S0¢, o,8 % KCl, 6,2% MgS04, 2,0 % CaS04,
o,8 % H20, o,8 Perchloratverbindungen, 35,5 % -Wasserunlösliches werden mit
2501 flüssigem Ammoniak etwa 3 Stunden lang unter Atmosphärendruck bei -
5o° verrührt. Die erhaltene Lösung wird filtriert und durch Erwärmen vom Ammoniak
befreit. Hierbei erhält man ein Produkt von folgender Zusammensetzung: 92,5 % NaN
O3, 5,o % Na C1, 2,5 % sonstige Beimengungen. Dieser hochprozentige Salpeter
ist von den die Pflanzen schädigenden Perchloratverbindungen frei, da diese bei
der Behandlung mit flüssigem Ammoniak nicht in Lösung gegangen sind.
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Arbeitet man unter einem Druck von etwa 8,5 at bei + 20°, so erhält
man nach Verdampfen des Ammoniaks einen perchloratfreien Salpeter folgender Zusammensetzung:
97,5 % Na N 0g, 2,0 o; o Na Cl und o,5 % sonstige Beimengungen.