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Procédé de traitement de mélanges salins naturels et industriels.
Le traitement de mélanges salins solides naturels ou industriels est souvent très difficile et très coûteux vu que l'évaporation, le refroidissement, etc., des solu- tions aqueuses utilisées dans ce cas consomme beaucoup d'é- nergie. On se sert par exemple pour le traitement de sels riches en potasse, traitement qui est d'une grande importance pratique, de procédés de dissolution et de cristallisation, en tirant parti des différences de solubilité des composants de ces sels aux différentes températures.
Dans ces opérations, la préparation de chlorure de potassium pur à partir des @
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minéraux naturels, tels que par exemple la carnallite (K C1, Mg C12' 6H2 0), le sel dit "Hartsalz" (KC1, NaCl, xMgSO4' H2O) ou la kainite (KCl, MgSO4' 3H20), est rendue très difficile par la présence de chlorure de sodium dans le mélange. On n'a réussi à opérer de même jusque, présent l'extraction du salpêtre potassique à partir de mélanges industriels, tels qu'on les obtient par exemple par double décomposition du nitrate d'ammonium avec le chlorure de po- tassium, que par une méthode compliquée, au moyen de solu- tions aqueuses.
Or on a trouvé, suivant l'invention, qu'on peut isoler les composants de mélanges salins solides, naturels où industriels de façon simple, lorsqu'on les extrait avec de l'ammoniaque liquide. Ce procédé présente des avantages essentiels vis-à-vis des procédés employés jusqu'à présent.
Tandis que par exemple pour le traitement de sels potassi- ques naturels par les méthodes de travail utilisées jus- qu'ici, par cristallisation à partir des solutions, une très grande partie du chlorure de potassium reste en solu- tion dans les eaux-mères et ne peut plus en être récupérée de façon rénumératrice, dans le procédé de la présente in- vention le chlorure de potassium reste non dissous et peut être retiré sans frais d'évaporation et de séchage. On peut faire en sorte que les composants dissous dans 1'ammoniaque liquide se séparent par simple détente ou, lorsque plusieurs . composants sont en solution, qu'ils se séparent de façon simple l'un après l'autre par détente fractionnée, sans dé- pense d'énergie; on les obtient également à l'état sec, ce qui-rend un traitement subséquent inutile.
Le procédé de la présente invention offre en outre l'avantage qu'on opère à des températures relativement basses, par exemple à tempé- n
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rature ordinaire ou légèrement élevée, de sorte que l'appa- reillage n'est pratiquement pas attaqué, ou seulement dans une faible mesure, et que l'exécution du procédé reste la même pour les substances initiales les plus diverses.
Pour diminuer ou pour supprimer dans le présent procédé la solubilité des sels formant le résidu, on peut employer une solution dans l'ammoniaque liquide de sels qui abaissent la solubilité des sels résiduels. Pour éviter d'o- pérer à pression élevée on peut aussi employer,au lieu d'ammoniaque liquide pure, un mélange d'ammoniaque avec des sels d'ammonium,notamment avec du nitrate d'ammonium.
L'emploi du procédé de la présente invention n'est pas limité seulement au traitement de sels potassiques, mais a une importance pratique aussi dans plusieurs autres pro- cédés industriels dans lesquels on veut obtenir une sépara- tion de mélanges salins. On peut employer le procédé de fa- çon analogue par exemple pour l'extraction de sels de sodium ou pour la séparation de sels d'ammonium d'avec des sels autres que les sels potassiques.
On peut exécuter le procédé de la présente inven- tion de façons les plus diverses. On peut traiter le mélange salin à extraire en marche continue avec des quantités d'am- moniaque liquide toujours fraîchestraiter ensuite la so- lution obtenue par exemple avec séparation fractionnée des composants dissous, par détente graduelle, et employer l'am- moniaque à un autre usage. Pour diminuer les quantités d'am- moniaque liquide nécessaires, on peut de plus faire en sorte que le procédé ait lieu en totalité ou en partie en circuit, par exemple en traitant tout d'abord le mélange salin à sé- parer en ses composants par de l'ammoniaque liquide, en dépouillant dans un deuxième récipient la solution soutirée
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du sel dissous, et en ramenant enfin le dissolvant, en to- talité ou en partie, au produit à lessiver.
On peut séparer la solution soutirée du sel dissous par exemple par évapo- ration et recondensation de l'ammoniaque, on peut aussi re- froidir la solution, en utilisant avantageusement le refroi- dissement produit par l'évaporation de l'ammoniaque en par- tie détendue, puis, après séparation des composants solides précipités, ramener à l'extraction la solution appauvrie en sel. Dans ce dernier mode opératoire on peut à volonté main- tenir continuellement une partie du sel en solution, par le choix de la température de refroidissement.
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Traiter un mélange formé de parties égales de chlo- rure de sodium et de chlorure de potassium par de l'ammo- niaque liquide, en faisant couler continuellement de l'am- moniaque liquide pure sur le mélange salin, en retirant la lessive résultante,en'en éliminant l'ammoniaque par évapora- tion et en la réintroduisant dans le processus après conden- sation. La teneur du mélange salin en chlorure de potassium qui est au début de 50 % monte au bout d'un certain temps à 80 %.
EXEMPLE 2.
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On traite une kainite ou une carnallite naturelle de la même façon que dans l'exemple 1 par de l'ammoniaque liqui- de. Après un traitement de courte durée, on obtient un enri- chisàemént du résidu en K2O.
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EXEMPLE 3 -----------------
On transforme du chlorure de potassium avec de l'azote d'ammonium diaprés une méthode connue, en nitrate de potassium et en chlorure d'ammonium. Pour éviter une ré- trogradation de la réaction, on extrait le mélange salin obtenu, tout d'abord par de l'ammoniaque liquide contenant du nitrate d'ammonium, puis pour le traitement subséquent par de l'ammoniaque liquide pure. On obtient de cette façon un produit qui ne contient pratiquement pas d'azote ammo- niacal et qui ne renferme que des traces de chlore qui est donc formé de salpètre potassique à presque 100 %.
EXEMPLE 4 -----------------
Traiter 100 kg de salpètre sodique contenant 20 % de sel gemme pendant 5 heures dans un récipient à pression avec de l'ammoniaque liquide. La solution résultante four- nit, par évaporation de 1-'ammoniaque, 80 kg d'un salpètre sodique ne contenant plus que des traces de chlorure de sodium. Le résidu est formé de chlorure de sodium à peu près pur.
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Process for treating natural and industrial salt mixtures.
The treatment of natural or industrial solid salt mixtures is often very difficult and expensive since the evaporation, cooling, etc., of the aqueous solutions used in this case consumes a lot of energy. For example, in the treatment of salts rich in potassium, which is of great practical importance, dissolution and crystallization processes are used, taking advantage of the differences in the solubility of the components of these salts at different temperatures.
In these operations, the preparation of pure potassium chloride from the @
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natural minerals, such as for example carnallite (K C1, Mg C12 '6H2 0), the so-called "Hartsalz" salt (KC1, NaCl, xMgSO4' H2O) or kainite (KCl, MgSO4 '3H20), is made very difficult by the presence of sodium chloride in the mixture. Until now, the extraction of potassium saltpeter from industrial mixtures, as obtained for example by double decomposition of ammonium nitrate with chloride of potassium, has only been successfully carried out by a complicated method, using aqueous solutions.
However, it has been found, according to the invention, that the components of solid salt mixtures, natural or industrial, can be isolated in a simple manner, when they are extracted with liquid ammonia. This process has essential advantages over the processes employed heretofore.
While, for example, for the treatment of natural potassium salts by the working methods used hitherto, by crystallization from solutions, a very large part of the potassium chloride remains in solution in the mother liquors. and can no longer be recovered therefrom in a renumerative manner, in the process of the present invention the potassium chloride remains undissolved and can be removed without the cost of evaporation and drying. The components dissolved in liquid ammonia can be made to separate by simple expansion or, when several. components are in solution, that they separate in a simple way one after the other by fractional expansion, without expending energy; they are also obtained in the dry state, which makes a subsequent treatment unnecessary.
The process of the present invention offers the further advantage that it is carried out at relatively low temperatures, for example at room temperature.
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ordinary or slightly high, so that the apparatus is hardly attacked, or only to a small extent, and the execution of the process remains the same for the most diverse starting substances.
In order to decrease or eliminate in the present process the solubility of the salts forming the residue, a solution in liquid ammonia of salts which lower the solubility of the residual salts can be employed. In order to avoid operating at high pressure, it is also possible to use, instead of pure liquid ammonia, a mixture of ammonia with ammonium salts, in particular with ammonium nitrate.
The use of the process of the present invention is not limited only to the treatment of potassium salts, but is of practical importance also in several other industrial processes in which it is desired to achieve separation of salt mixtures. The process can be similarly employed, for example, for the extraction of sodium salts or for the separation of ammonium salts from salts other than potassium salts.
The process of the present invention can be carried out in a variety of ways. It is possible to treat the salt mixture to be extracted in continuous operation with quantities of liquid ammonia which are always fresh, then to treat the solution obtained, for example with fractional separation of the dissolved components, by gradual expansion, and to use the ammonia at a other use. In order to reduce the quantities of liquid ammonia required, it is also possible to arrange for the process to take place in whole or in part in circuit, for example by first treating the salt mixture to be separated into its components. with liquid ammonia, by stripping the solution drawn off in a second container
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dissolved salt, and finally returning the solvent, in whole or in part, to the product to be washed.
The solution withdrawn from the dissolved salt can be separated, for example by evaporation and recondensation of ammonia, the solution can also be cooled, advantageously using the cooling produced by the evaporation of the ammonia in part. Relaxed tie, then, after separation of the precipitated solid components, extracting the solution depleted in salt. In the latter operating mode, part of the salt can be kept in solution continuously at will, by the choice of the cooling temperature.
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Treat a mixture made up of equal parts of sodium chloride and potassium chloride with liquid ammonia, continuously running pure liquid ammonia over the salt mixture, removing the resulting lye, by removing the ammonia by evaporation and reintroducing it to the process after condensation. The potassium chloride content of the salt mixture, which is 50% at the start, rises after a certain time to 80%.
EXAMPLE 2.
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A natural kainite or carnallite is treated in the same way as in Example 1 with liquid ammonia. After a short treatment an enrichment of the residue with K2O is obtained.
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EXAMPLE 3 -----------------
Potassium chloride is converted with ammonium nitrogen in a known way, into potassium nitrate and ammonium chloride. In order to avoid a downgrade of the reaction, the resulting salt mixture is extracted, first with liquid ammonia containing ammonium nitrate, and then for subsequent treatment with pure liquid ammonia. In this way, a product is obtained which contains practically no ammoniacal nitrogen and which contains only traces of chlorine, which is therefore almost 100% potassium saltpeter.
EXAMPLE 4 -----------------
Treat 100 kg of sodium saltpeter containing 20% rock salt for 5 hours in a pressure vessel with liquid ammonia. The resulting solution provides, by evaporation of the ammonia, 80 kg of a sodium saltpeter containing only traces of sodium chloride. The residue is almost pure sodium chloride.