Titel: | Stassfurter Kali-Industrie; von Dr. A. Frank in Stassfurt. |
Fundstelle: | Band 217, Jahrgang 1875, S. 388 |
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Stassfurter Kali-Industrie;Als Separatabdruck aus dem „Amtlichen Berichte über die Wiener
Weltausstellung im J. 1873“, vom Verfasser gef. eingeschickt. von Dr. A. Frank in
Stassfurt.
Frank, über die Staßfurter Kali-Industrie.
Die Staßfurter Kali-Industrie umfaßt trotz ihres verhältnißmäßig kurzen
Bestehens eine so bedeutende Reihe von Fabrikationen und hat auf viele andere Zweige
der chemischen Technik einen so eingreifenden und umgestaltenden Einfluß gewonnen,
daß eine ausführlichere Besprechung des Ganges, welchen sie bisher genommen, und der
weiteren Wege, welche ihr für die nächste Zeit vorgezeichnet sind, in mancher
Beziehung von Interesse sein möchte. Obgleich bereits beim Erscheinen des Berichtes
über die Londoner Weltausstellung von 1862 das Vorkommen und die Verarbeitung der
Staßfurter kalihaltigen Abraumsalze als beachtenswerth erwähnt wurdenA. W. Hofmann, Reports by
the Juries, 1862 S. 47., hat doch erst das letzte Decennium einen selbst für unsere an schnelle
Entwickelung gewöhnte Zeit überraschenden Aufschwung dieser Fabrikation
gebracht.
Die Staßfurter Kali-Industrie benützt als Rohstoff die großen Lager von
Mutterlaugensalzen, (sog. Abraumsalzen), welche, in einer Mächtigkeit von etwa 30m das Hangende des Staßfurter
Steinsalzlagers bildend, einem ähnlichen natürlichen Processe ihre Entstehung
verdanken, wie es derjenige ist, nach welchem Hermann und
Balard und neuerdings Merle die Mutterlaugensalze aus den Soolquellen und Seewassersalinen auf
künstlichem Wege herstellten. Hauptbestanddieser Abraumsalze sind der Carnallit (KCl
. MgCl₂ + 6H₂O) und der Kieserit (MgSO₄ + H₂O), welche
mit Schichten von mehr oder weniger reinem Steinsalz (NaCl) wechsellagern; daneben
finden sich noch Tachhydrit (CaCl₂ . 2MgCl₂ + 12 H₂O) sowie
sporadisch eingesprengt Boracit (2[Mg₃B₈O₁₅] +
MgCl₂) und, allem Anschein nach durch spätere erneute Einwirkung von Wasser
in secundärer Bildung entstanden, Kainit (K₂SO₄ . MgSO₄ .
MgCl₂ + 6H₂O) und Silvin (KCl).Frank, Berichte der chemischen Gesellschaft, 1868
S. 124.
In den Carnalliten, Tachhydriten und Kainiten ist ein geringer Theil des
Chlormagnesiums durch Brommagnesium (MgBr₂) ersetzt. Die Kieseritlagen
schließen vielfach sehr schön ausgebildete Krystalle von Anhydrit (CaSO₄)
ein, während ein anderer Theil des schwefelsauren Calciums in Verbindung mit
schwefelsaurem Kalium und schwefelsaurem Magnesium den im Liegenden des eigentlichen
Kali- und Kieseritlagers sich findenden Polyhalit (2CaSO₄ .
MgSO₄ . Ka₂SO₄ + 2H₂O) bildet, eine Verbindung, welche
bisher noch keine technische Verwendung gefunden hat und deshalb nicht in größeren
Massen gefördert wird. Als bisher seltener vorkommendes Mineral möge außerdem noch
Astrakanit (Na₂SO₄ . MgSO₄ + 4H₂O) erwähnt werden.
Die Abraumsalzlager wurden zuerst im J. 1860 bergmännisch aufgeschlossen, nachdem ihr
Vorkommen und ihre Mächtigkeit schon bei dem 1857 beendigten Abteufen der
preußischen Steinsalzschächte festgestellt worden war; das dicht bei Staßfurt, aber
auf anhaltischem Gebiet belegene herzoglich anhaltische Steinsalzwerk Leopoldshall,
dessen Schächte im J. 1858 in Angriff genommen worden waren, begann erst 1862 die
Förderung größerer Salzmengen.
Obgleich nun die Zusammensetzung der kalihaltigen Abraumsalze durch die
Untersuchungen von H. Rose, Rammelsberg, Reichardt und Anderen bereits bekannt war, bemächtigte
sich die Technik des neugebotenen Rohstoffes gleichwohl nicht sofort in größerem
Maßstabe wenn es auch in Folge des anregenden Einflusses der oberen Preußischen
Bergbehörde an vereinzelten Versuchen hierzu nicht fehlte; die auf die
Ueberspeculation des Jahres 1857 folgende Krise hatte die Capitalisten gegen alle
industriellen Unternehmungen, namentlich soweit dieselben mit dem Bergbau
zusammenhingen, mißtrauisch gemacht, und obwohl der Verfasser dieses Aufsatzes,
dessen Untersuchungen über Zusammensetzung und technische Verarbeitung der
Abraumsalze bis 1859 hinaufreichen, schon im Sommer 1860 den Regierungen von Preußen
und Anhalt ein hierauf bezügliches Promemoria überreicht hatte, welches die für
Fabrikation von Chlorkalium, Glaubersalz, schwefelsaurem Kalium, sowie von
Kalidüngmittel und endlich von Chlormagnesium und anderen Magnesiumpräparaten
erforderlichen Anlagen erörterte und Rentabilitätsberechnungen enthielt, auch später
seinem wesentlichen Inhalt nach veröffentlicht wurdeFrank, Mittheilungen der Polytechnischen
Gesellschaft zu Berlin, Bd. 22 S. 342. Frank,
Preußisches Patent, datirt vom 21. März 1861., gelang es demselben doch erst im Frühjahr 1861, die zur Etablirung einer
kleinen, auf tägliche Verarbeitung von 100 Ctr. Abraumsalz eingerichteten Fabrik
nöthigen Mittel aufzutreiben und deren Betrieb mit dem 1. October 1861 zu beginnen. Von
October bis December 1861 wurden in dieser Fabrik bereits 6265 Ctr. Rohstoff auf
Chlorkalium verarbeitet.
Nachdem so die Anregung einmal gegeben war, folgte dann zunächst eine kleine Anlage
von Foelsche
Preußisches Patent vom 30. April 1862. und Siebel's Söhne in
der Sudenburg bei Magdeburg und die größere Fabrikanlage von Vorster und Grüneberg in der Sülze bei
Staßfurt, welche letztere im Januar 1862 in Betrieb kam. Während die von Frank angelegte erste Fabrik wegen Beschränktheit der ihm
zur Disposition stehenden Mittel nur mit freiem Feuer für die Lösungen etc. angelegt
war, enthielt die von Dr. Grüneberg projectirte Anlage der Firma Vorster
und Grüneberg von Anfang an Dampfbetrieb, wie denn
überhaupt Dr. Grüneberg durch
vielfache Verbesserungen die Fabrikation wesentlich gefördert hat. Als nächste
Anlage folgte dann die Fabrik von Leisler und Townsend, welche ebenfalls nach einem besonderen, unten
näher zu erörternden System angelegt wurde. – In den 1862 vorhandenen vier
Fabriken wurden zusammen 408000 Ctr. Rohsalze verarbeitet. Der damals bei starker
Nachfrage sehr hohe Preis des Chlorkaliums von circa 18 M. pro Centner 80proc. Waare
regte zur Vergrößerung der bestehenden und zur Anlage neuer Fabriken an, um so mehr
als die auf Grund theoretischer Schlüsse, resp. der Liebig'schen Lehren, vom Verfasser veranlaßten ersten Versuche mit
Kalidüngmitteln auf den Feldern der Zuckerfabriken zu Waldau und NeuhofZeitschrift des Vereins für Rübenzuckerindustrie im Zollverein, 1862 S. 246;
ebendaselbst 1863 S. 173. den Producten der Kali-Industrie ein neues bedeutendes Absatzgebiet
erschlossen.
Im J. 1863 stieg die Zahl der Kalifabriken bereits auf 11 und die Förderung der
Rohsalze auf 1288000 Ctr. Im J. 1864 waren 18 Fabriken im Betriebe und die Förderung
der Rohsalze stieg auf 2775000 Ctr.; doch führte diese zu rasche Vermehrung eine
Ueberproduction herbei, deren Folg sich im J. 1865 in einer Verminderung der
arbeitenden Fabriken auf 16 und des verarbeiteten Rohmaterials auf 1900000 Ctr. zu
erkennen gaben; in dem folgenden Jahre 1866 stieg die Rohsalzverarbeitung wieder auf
3452000 Ctr. in 18 Fabriken.
1867
wurden
3350000
Ctr.
in
16
Fabriken
1868
„
4033000
„
„
18
„
1869
„
4600000
„
„
20
„
1870
„
6244000
„
„
21
„
1871
„
8064000
„
„
25
„
1872
„
10284000
„
„
33
„
1873
„
9047000
„
„
32
–
„
verarbeitet.
Die neue Industrie beschäftigte in diesem Jahre, mit Ausschluß der in den
Salzbergwerken arbeitenden etwa 1100 Bergleute, durchschnittlich 3000 Arbeiter;
daneben standen Dampfmaschinen von ca. 1500e im Betrieb, während 120 Dampfkessel den für dieselben wie für die
verschiedenen Operationen der Lösung etc. nöthigen Dampf lieferten.
Im J. 1872 wurden producirt: Chlorkalium in den verschiedenen Handelssorten von 80,
90, 95, resp. 98 Proc. etwa 1200000 Ctr., schwefelsaures Kalium durch
Doppelzersetzung von Chlorkalium mit schwefelsaurem Magnesium ca. 25000 Ctr.,
Potasche ca. 25000 Ctr., schwefelsaures Magnesium, roh und krystallisirt, ca. 200000
Ctr., Glaubersalz krystallisirt und calcinirt, durch Umsetzung bei Frostkälte
gewonnen, ca. 120000 Ctr., Chlormagnesium, krystallisirt und geschmolzen, ca.
1000000 Ctr., Borsäure ca. 400 Ctr., Brom und Brompräparate ca. 700 Ctr., künstliche
Badesalze ca. 2000 Ctr., Kalidüngmittel in verschiedenen Concentrationsgraden ca. 1
Million Centner.
Im Nachfolgenden soll nun ein kurzer Abriß der Entwicklung und des jetzigen Standes
der einzelnen Fabrikationszweige gegeben werden.
A. Chlorkaliumfabrikation.
Das Rohmaterial hierfür wie für alle oben aufgeführten Producte ist das kalihaltige
Abraumsalz, Rohsalz, Carnallitsalz, wie es von den Salzwerken geliefert wird;
dasselbe enthält nach einer durch Handscheidung, resp. Ausklaubung, der stärkeren
Steinsalzbänke gleich bei der bergmännischen Gewinnung vorgenommenen Aufbereitung in
100 Th.
circa
55–65
Th.
Carnallit = 16 Proc. Chlorkalium,
„
20–25
„
Steinsalz (Chlornatrium),
„
15–20
„
Kieserit,
„
2–4
„
freies Chlormagnesium und Tachhydrit,
sowie geringe Mengen unlöslichen Anhydrits, Boracits, Mergels,
Eisenglimmers etc.
Die Ablieferung und Berechnung des Rohsalzes findet nach Analyse statt derart, daß
von den Salzwerken ein Gehalt der Salze von 16 Proc. Chlorkalium = circa 60 Proc.
Carnallit als Norm angenommen, ein höherer oder niederer Procentgehalt der Rohsalze
an Chlorkalium vom Käufer resp. Verkäufer extra bonificirt wird, und zwar mit 0,10
M. Pro 100k für jedes Mehr- oder
Minderprocent, so daß ein 17proc. Salz dem Käufer, beim jetzigen Grundpreise von
0,80 M. pro 100k und 16 Proc., mit 0,90 M.,
ein nur 15proc. Salz dagegen mit 0,70 M. berechnet wird. Im Allgemeinen kommen Salze
unter 14 und über 18 Proc. Chlorkaliumgehalt nicht zur Ablieferung an die Fabriken,
da trotz der
Verschiedenheit der einzelnen Lagen gerade durch die Gewinnung an verschiedenen
Punkten und durch die Uebung der Bergarbeiter beim Hereinschießen und Scheiden der
Massen ein dem normalen Durchschnitt möglichst naher Gehalt stets erzielt wird. Die
Gehaltsfeststellung der Rohsalze erfolgt in der Weise, daß jeder zehnte oder
zwanzigste Wagen des Fördergutes gemahlen und aus dem gewonnen Mahlgute, sobald es
die Mühle verläßt, entweder durch einen Arbeiter oder durch mechanische
Vorrichtungen regelmäßig kleine Proben entnommen werden; diese Proben werden dann am
Schlusse jeder Woche pro rata des täglichen
Förderquantums zusammengemischt, feingerieben und analysirt, und dient der so
gefundene Kaligehalt als Grundlage für die Werthberechnung der debitirten Salze. Es
liegt auf der Hand, daß eine solche Methode der Probeziehung nicht auf absolute
Genauigkeit Anspruch machen kann und ebenso, daß Klagen von Seiten einzelner
Empfänger hierüber nur dann erhoben werden, wenn sich der effective Gehalt unter dem
berechneten Durchschnittsgehalte stellt. So lange indeß der in vieler Beziehung
praktische Verkauf des Salzes nach Gehalt noch üblich bleibt, dürfte es bei einem
bis zu 25000 Ctr. pro Tag betragenden Förderquantum auf einem Werke schwer halten, eine ganz zuverlässige Methode der
Werthbestimmung zu finden, namentlich aber die genaue und regelmäßige Entnahme der
kleinen Mahlproben ganz unabhängig von dem guten Willen der Arbeiter zu machen.
Das Rohsalz wird nun theils in kleinen, 10 bis 20 Ctr. fassenden Förderwagen, wie bei
den in der Nähe der Leopoldshaller Schächte belegenen Fabriken, theils, wie dies bei
den von den Salzwerken entfernteren preußischen Fabriken geschieht, mittels großer
Eisenbahnwagen in die mit Anschlußbahnen versehenen Werke befördert, um dort der
weiteren Verarbeitung unterzogen zu werden. Wie schon früher gesagt, gehen die
hierfür angewendeten Fabrikationsmethoden mit den von Hermann und Balard für Verarbeitung der
Salinen- resp. Seesalzmutterlaugen benützten fast durchgängig parallel; das
ganze Staßfurter Salzlager ist eben auch durch einen regelmäßigen und ungestörten
Eindampfungsproceß eines größeren geschlossenen Meeresbeckens entstandenVergl. F. Bischof: Die Steinsalzwerke zu
Staßfurt.. In Folge der günstigen Umstände, daß es nach seiner Bildung von einer für
Wasser undurchlässigen Mergelschicht bedeckt wurde, sind die oberen Schichten leicht
löslicher Mutterlaugensalze nahezu vollkommen conservirt wordenPrinz Schönaich-Carolath, Verhandlungen der
Berliner geologischen Gesellschaft, April 1864., während bei den sonst bekannten Steinsalzstocken auf primärer Lagerstätte von wahrscheinlich
ähnlicher Entstehungsweise diese obere Lage fehlt, weil sie entweder durch neue
Hebungen und Durchbrüche nicht zur ruhigen Bildung gelangten oder durch später
hinzutretende süße Wässer wieder gelöst wurde.
Bei Verarbeitung der Mutterlaugen nach Hermann und Balard
Vergl. A. W. Hofmann: Reports by the Juries, 1862 S. 48; ferner auch den Aufsatz von A.
Würtz: Ueber die Ausnützung der Mutterlaugen
der Salzgärten in einem separaten Theile des amtlichen Berichtes. werden durch fractionirte Verdampfung und Krystallisation die einzelnen
Bestandtheile nach einander möglichst getrennt ausgeschieden und verarbeitet,
während die Staßfurter Fabrikation es dagegen mit einem sich fertig vorfindenden
Gemenge der verschiedenen Salze zu thun hat.
Als theoretische Grundlagen der Fabrikation lassen sich nun kurz die nachfolgenden
bezeichnen:
1. Die leichtere Löslichkeit des
Chlorkalium-Chlormagnesium-Doppelsalzes (Carnallit) im Vergleich
zu Steinsalz und Kieserit.
2. Die Zersetzbarkeit des Carnallits durch Wasser unter
Ausscheidung von Chlorkalium und Löslichwerden des Chlormagnesiums.
3. Die Löslichkeit des Carnallits in überschüssiger
Chlormagnesiumlösung, beziehungsweise die Bildung von Carnallit aus Chlorkalium
bei starkem Ueberschuß von Chlormagnesium, und die sehr geringe Löslichkeit von
schwefelsaurem Magnesium und von Chlornatrium in viel Chlormagnesium
enthaltenden Laugen.
4. Endlich die im Vergleich zum Chlorkalium verhältnißmäßig
größere Löslichkeit des Chlornatriums in kaltem Wasser.
Auf diese Thatsachen gestützt, sind jetzt in Staßfurt hauptsächlich zwei
Verarbeitungsweisen der Abraumsalze im großen Betriebe üblichKleine Modificationen in Details müssen hier unberücksichtigt bleiben und
ebenso solche Methoden, welche sich als praktisch undurchführbar erwiesen,
wie z.B. das in vielen Lehrbüchern noch angeführte Verfahren von Borster und Grüneberg:
Carnallit, Kieserit und Steinsalz in den vorher zerkleinerten Abraumsalzen
durch Setzmaschinen (nach Art der Sievers'schen
Coakswaschmaschinen) zu trennen. Dieses Verfahren hat sich trotz der darauf
verwendeten Kosten und Mühen als für den Großbetrieb undurchführbar
erwiesen, da, ganz abgesehen davon, daß die Differenzen im Volumgewicht der
drei genannten Mineralien zu unbedeutend sind, um eine irgendwie scharfe
Scheidung zu gestatten, deren Lagerung so durchsetzt und unregelmäßig ist,
daß die der Setzarbeit für vorangehende Zerkleinerung die einzelnen Salze
nicht in einer für die Scheidung geeigneten Weise freilegt. Das Verfahren
von Foelsch, welches 1862 patentirt wurde, und
ebenso das von Dr. Schrader patentirte – Abscheidung des Chlorkaliums durch
Salzsäure – haben ebenfalls nur historisches Interesse. und zwar:
I. Die ältere Methode durch Auflösen des Rohsalzes in Wasser, welches durch direct
einströmenden Dampf erhitzt wird, und
II. Auflösen des Rohsalzes in einer schon vorher möglichst vorgewärmten Chlormagnesiumlauge, deren
Lösefähigkeit ebenfalls durch Dampfeinströmung weiter erhöht wird.
Bei der ersten in der größeren Anzahl der Fabriken befolgten Methode werden nicht
unbedeutende Mengen von Chlornatrium und schwefelsaurem Magnesium mit aufgelöst,
gleichviel ob man das Rohsalz in großen Stücken in die Lösegefäße bringt, oder, wie
es Leisler und Townsend in
ihrer Anlage zuerst durchführten, die Abraumsalze gemahlen anwendet und durch
mechanische Rührvorrichtungen die Lösung beschleunigt. Bei dem Lösen von Stücksalzen
bleibt etwas mehr Kali in den Löserückständen zurück, da, wie schon erwähnt, häufig
dünnere Kali- resp. Carnallitlagen den schwer löslichen Kieserit durchsetzen;
doch dürfte dieser geringe Verlust durch die selbst bei eignem Mahlbetriebe ca. 0,121,12 M. pro 100k = 12 1/2 Proc. des
Ankaufspreises betragenden Mehrauslagen, welche das Mahlen der Salze verursacht,
wohl compensirt werden. In neuerer Zeit ist in mehreren Fabriken mit Vortheil der
Blake'sche Steinbrecher (Nußknacker) zum Vorbrechen
der Stücksalze angewendet, da derselbe den spröderen Carnallit vorzugsweise
zersplittert, dagegen den mehr zähen Kieserit und das dichtere Steinsalz in großen
Stücken durchläßt und so die Lösung des Carnallits beschleunigt. Das Lösen von
Stücksalzen bietet endlich noch den wenn auch unwesentlichen Vortheil, daß dabei
eine theilweise Scheidung des in den Löserückständen enthaltenen, für manche Zwecke
noch brauchbaren Steinsalzes möglich ist, während der andere Hauptbestandtheil der
Löserückstände, der Kieserit, ebenfalls ohne größere Schwierigkeiten gewonnen werden
kann. Nach alledem dürften sich die Vorzüge und Nachtheile dieser beiden Variationen
der ersten Methode mit Stücksalz und Mahlgut ziemlich ausgleichen.
Die dabei erhaltene Löselauge von ca. 32° B. hat nach Qualität der verwendeten
Rohsalze eine etwas verschiedene Zusammensetzung, von welcher die folgenden, von Th.
Becker im Laboratorium der Frankschen Fabrik ausgeführten Analysen ein Bild geben.
I.
II.
Kaliumchlorid
9,65
10,24
Natriumchlorid
6,89
6,22
Magnesiumchlorid
14,62
15,73
Magnesiumsulfat
4,11
3,74
Dieselbe liefert, nachdem aus ihr durch Abkühlung bis auf 60 bis 70°
(fractionirte Krystallisation) ein Theil des mitgelösten Kochsalzes mit nur geringem
Chlorkaliumgehalte abgeschieden ist, einen ersten sehr kräftigen Anschuß von
65- bis 75 proc. Chlorkalium. Die resultirende Lauge wird behufs weiterer
Gewinnung des darin noch enthaltenen Chlorkaliums und Ausscheidung, bezieh.
Auskochung von mitgelöstem schwefelsaurem Magnesium und Chlornatrium weiter
eingedampft. In den ersten Jahren der Fabrikation, als das Rohfalz 1,70 Mark pro
100k und Chlorkalium von 36 bis 24 M.
pro 100k kostete, während der Preis der
Braunkohle 0,20 bis 0,25 M. pro 1hl loco
Fabrik betrug, fand noch ein zweimaliges Verdampfen und
Auskrystallisiren der Laugen statt, während man es bei den jetzigen niedrigen
Rohsalz- und Chlorkaliumpreisen von 0,80 M. bezieh. 12 M. pro 100k, den erhöhten Löhnen und dem gegen früher
auf das Doppelte gestiegenen Kohlenpreise (0,45 bis 0,50 M. pro 1hl) vortheilhafter findet, die Lauge nach
der ersten Krystallisation nur noch einmal, dann aber
auch gleich soweit einzudampfen, daß sie einen starken Anschuß von Carnallit gibt,
der fast alles Chlorkalium enthält, und eine das weitere Eindampfen nicht mehr
lohnende Mutterlauge mit 1,0 bis 1,2 Proc. Chlorkaliumgehalt zurückläßt.
Die ganze Operation nebst den dabei resultirenden Producten wird aus der
nachfolgenden schematichen Zusammenstellung klar werden, bei welcher von der
vorerwähnten fractionirten Krystallisation der besseren Uebersichtlichkeit halber
abgesehen ist.
Fabrikationstufen.
KCl
MgCl₂
NaCl
MgSO₄
CaSO₄
H₂O
Unlösliches
Rohsalz
16
21
21,4
13
1,2
25,3
2,1
Lauge vom Lösekessel
9,65
14,62
6,89
4,11
0,08
Rest
–
Löserückstände
3,1
3,0
54,1
29,1
4,8
5,6
3,0
Erste Krystallisation
61,85
2,58
26,28
0,80
0,24
Rest
–
Rückständige Lauge von
der ersten Krystallisation
4,89
17,58
4,83
3,66
–
–
–
Zur zweiten
Krystallisation eingedampfte Lauge 320
B.
6,92
20,58
3,67
5,34
–
–
–
Beim Eindampfen
ausgeschiedenes Salzgemisch
3,66
6,33
67,08
1,70
–
–
–
Zweite Krystallisation
49,56
4,50
30,47
2,71
–
–
–
Rückständige Lauge von
der zweiten Krystallisation
3,28
22,83
2,07
4,16
–
–
–
Zur dritten Krystallisation auf 360
B. eingedampfte Lauge
5,08
28,48
0,35
3,04
–
–
–
Beim Eindampfen
ausgeschiedenes Salzgemisch
11,36
4,41
55,10
12,24
–
–
–
Dritte Krystallisation
22,58
26,62
16,52
0,84
–
–
–
Letzte nicht mehr
siedewürdige Lauge
0,61
31,32
–
3,17
–
–
–
Das in der ersten Krystallisation gewonnene Kalisalz wird ebenso wie das durch
nochmaliges Lösen und Umkrystallisiren aus den späteren Krystallisationen II und III
gewonnene Chlorkalium durch Waschen (Decken) mit kaltem Wasser concentrirt, indem
man das Salz in hohe Bottiche füllt und möglichst kaltes Wasser darauf gibt. Da nun
Chlorkalium in kaltem Wasser weniger löslich ist als Chlornatrium, so wird von
letzterem durch das Waschwasser mehr gelöst, und es wird je nach der Menge des
aufgegebenen Wassers ein Chlorkalium von 80 bis 95 Proc. Gehalt gewonnen; die
ablaufenden, natürlich viel Chlorkalium enthaltenden Waschwässer werden entweder bei
der Rohsalzlösung wieder zugesetzt oder mit den anderen Laugen verdampft.Zahlreiche und detaillirte analytische Untersuchungen über die einzelnen
Stadien der Chlorkaliumfabrikation sind von Dr.
Th. Becker nach den auf Veranlassung des
Verfassers ausgeführten Arbeiten in seiner Inauguraldissertation: Ueber die
Staßfurter Kali-Industrie (Tübingen 1872) und daraus in Wagner's
Jahresbericht, 187 S. 279 veröffentlicht.
Wird die von der ersten Krystallisation fallende Lauge, wie es jetzt meist geschieht,
nur einmal und zwar sofort auf Carnallitanschüsse eingedampft, so wird eine größere
Menge ausgekochtes Salz (Fischsalz oder Bühnensalz) abgeschieden, da in der einen
Operation mehr Chlornatrium und Magnesiumsulfat entfernt werden muß, mit welchen
aber auch entsprechend größere Mengen Kalisalze niedergerissen werden; man führt
deshalb, und um die Siedepfannen durch Aufbrennen von Salz nicht zu sehr zu
schädigen, die Verdampfung nur soweit, daß in der zurückbleibenden letzten Lauge je
nach der Außentemperatur noch 1,0 bis 1,7 Proc. Chlorkalium übrig bleiben. Feste Regeln lassen sich in dieser Beziehung nicht geben, da
es hier, wie überall in der Technik, eben nicht darauf ankommt, das Rohmaterial
bis zur äußersten Grenze auszubeuten, sondern einen Mittelweg einzuschlagen, der
bei möglichster Ausnützung des Rohstoffes die massenhafte und billigste
Darstellung des Fabrikats durch höchste Ausnützung der Anlagen und der
Arbeitskräfte, wie durch raschen Capitalumschlag gewährt. Muß es dabei auch
vom wissenschaftlichen Standpunkte beklagt werden, daß die Staßfurter
Kalifabrikation nach nahe zwölfjährigem Betriebe zu 100k Chlorkalium noch ebensoviel Rohstoff
verbraucht als bei ihrem ersten Anfange – ca. 750 bis 800k Rohsalz von 16 Proc. Chlorkaliumgehalt
auf 100k Handelswaare von 80 Proc.
Chlorkaliumgehalt – und also noch reichlich ein Drittel des in Arbeit
genommenen Rohstoffes nicht direct zu Gute macht, so ist doch andererseits zu
berücksichtigen, daß der Preis des Chlorkaliums von 36 M. auf 12 M. pro 100k gesunken ist, während der Gestehungspreis
des dazu erforderlichen Rohsalzes nur von 12 M. auf 6 M. reducirt worden ist. Ferner
darf hierbei nicht
unberücksichtigt bleiben, daß die Kali-Industrie sich auch für die
geringhaltigeren Nebenproducte der Fabrikation in deren Verwendung als Düngsalze
eine Absatzquelle geschaffen hat, welche es zu Zeiten manchem Fabrikanten sogar
vortheilhaft erscheinen ließ, speciell auf größere Mengen von mittelgradigeren
Abfallproducten zu arbeiten, selbst wenn dadurch der Rohsalzverbrauch pro 100k Chlorkalium (80 Proc.) auf 900k und darüber stieg. Zieht man endlich in
Betracht, daß das Staßfurter Kalisalzlager, namentlich nachdem seine bedeutende
Ausdehnung durch die neueren, theilweise bereits aufgeschlossenen Funde bei
Westeregeln (Douglashall), Löderburg und Rothenförde (Zeche Agathe), und beim
Lerchenbrunnen (Riebeck'scher Schacht) als technisch unerschöpflich bezeichnet
werden kann, so ist die scheinbare Vergeudung von Material auch vom Standpunkte der
Nationalökonomie verzeihlich.
Nach dieser allgemeinen Betrachtung kehren wir zur Fabrikation und zwar zu der
zweiten bereits erwähnten Methode der Rohsalzverarbeitung zurück, welche sich darauf
gründet, daß Chlorkalium, resp. Carnallit, in einem Ueberschuß von heißer
Chlormagnesiumlauge löslich ist, während dieselbe Chlornatrium sehr wenig, Kieserit
fast gar nicht löst. Bei dieser Fabrikationsmethode, welche zuerst von der Firma Ziervogel und Tuchen in
größerem Maßstabe durchgeführt worden ist, wird daher das gemahlene Rohsalz nicht
mit Wasser, sondern mit erhitzter Chlormagnesiumlauge unter beständigem Umrühren
mittels mechanischer Rührwerke behandelt; der Carnallitgehalt des Rohsalzes löst
sich in der Chlormagnesiumlauge auf und krystallisirt beim Erkalten nahezu
vollständig wieder heraus, und die Mutterlauge wird immer zu neuen Behandlungen
verwendet. Der gleich als Product der ersten Krystallisation gewonnene, sehr wenig
Chlornatrium und fast gar keine schwefelsauren Salze enthaltende, gereinigte
Carnallit wurde zuerst nach dem von Balard bezieh. Merle angewendeten Verfahren durch einfaches Zerrühren
mit kaltem Wasser in meist ungelöst bleibendes Chlorkalium und sich lösendes
Chlormagnesium zersetzt; das so erhaltene Product zeigte aber, obwohl es wenig
Chlornatrium enthielt, meist einen nicht unwesentlichen Chlormagnesiumgehalt und war
außerdem sehr feinkörnig (schlammig), so daß es weder von den Salpeterfabrikanten,
noch zur Darstellung von schwefelsaurem Kalium (durch Zersetzung mit Schwefelsäure
im Sulfatofen) gern genommen wurde; namentlich klagte man darüber, daß die
Hersetzung des feinen Salzes beim Uebergießen mit Schwefelsäure eine zu stürmische
sei und daß dadurch, wie durch das spätere unter theilweiser Bildung von saurem
schwefelsaurem Kalium erfolgende Zusammenballen der Masse, bedeutende Verluste und
Störungen entständen. Zur Abhilfe dieser begründeten Klagen ist das Verfahren neuerdings in soweit verändert
worden, daß das Zerrühren der Carnallite mit kaltem Wasser nicht mehr stattfindet,
dieselben vielmehr wie bei dem Umkrystallisiren der Nachproducte der
Süßwasserlösungsmethode durch Einströmen von Dampf siedend gelöst werden, wobei dann
aus der heißen Lösung ein krystallisirtes, grobkörniges Salz sich ausscheidet.
Das so gewonnene Chlorkalium wird durch Uebergießen (Decken) mit kaltem Wasser von
anhängendem Chlormagnesium und dem wenigen beigemengten Chlornatrium gereinigt und
liefert ein besonders hochgradiges (98- bis 99proc.) Chlorkalium, welches für
Darstellung von Potasche, chlorsaurem und chromsaurem Kalium vorzugsweise geeignet
und beliebt ist. Die von der Zerlegung des reinen Carnallits fallende Lauge wird
nochmals eingedampft und gibt dann einen weiteren Anschuß von Carnallit, der wie der
erstgewonnene aufgearbeitet wird. Die bei diesem Eindampfen ausgekochte geringe
Menge Bühnensalz (Fischsalz) enthält neben anhaftendem Magnesiumchlorid nur
Chlornatrium und Chlorkalium in wechselnden Mengen (16 bis 22 Proc. Chlorkalium),
aber fast gar keine schwefelsauren Salze. Der Vortheil dieser Methode besteht darin,
daß man ohne complicirte chemische Operationen und ohne großen Verlust beim Decken
das gesammte erhaltene Chlorkalium in hochprocentiger Waare erzielt, und daß daher
weniger Laugen zu verdampfen sind; dagegen erfordert das Verfahren mehr und
complicirtere maschinelle Anlagen an Mühlen, Rührwerken
etc., sowie sehr heißen, hochgespannten Kesseldampf, da bei schwachem Dampfe die
Verdünnung der ersten Rohlösung zu bedeutend wird und dann zuviel Chlorkalium in der
ersten Mutterlauge bleibt. Versuche, welche gemacht wurden, diesem Uebelstande durch
Erhitzen der Laugen mit directem Feuer oder mit Dampf in geschlossenen Röhren
(Schlangen) zu begegnen, sind bisher erfolglos geblieben, da hierbei entweder die
Apparate zu sehr leiden oder die Operationen zu sehr verzögert werden.
Wahrscheinlich werden daher die beiden Arbeitsmethoden neben einander in Ausübung
bleiben; nur für den Fall, daß später Rohsalze mit geringerem Chlorkaliumgehalt als
16 Proc. dauernd verarbeitet werden müssen, hat die Laugenlösung Vorzüge, während es
auf der Hand liegt, daß bei sehr reichen, also zum großen Theil aus Carnallit
bestehenden Rohsalzen die vorherige Reindarstellung des Carnallits unnöthig
wird.
Das auf die eine oder andere Art erhaltene Chlorkalium wird, nachdem es gedeckt und
soweit wie möglich abgelaufen ist, entweder durch Centrifugen von dem noch
anhängenden Wasser befreit, oder auf mit Dampf oder abgehendem Feuer geheizten Darren oder endlich
durch directes Feuer in Flammöfen getrocknet und versandfertig gemacht. –
Letzteres Verfahren ist das allgemein übliche, da das Entwässern mittels
Centrifugen, ganz abgesehen davon, daß es nie ein vollkommenes ist, viel
Maschinenkraft erfordert, deren Erzeugung mehr Brennmaterial kostet, als der
Trockenproceß im Flammofen, während bei letzterem durch richtige Anlage und sorgsame
Behandlung der Feuerung das Zusammenfritten des Salzes (Schmelzen) und dessen
Verunreinigung mit Flugasche ebenfalls vermieden werden kann.
Das Chlorkalium wird im Handel meistens auf Grundlage eines Gehaltes von 80 Proc.
notirt, ein Gebrauch, welcher dadurch entstanden sein mag, daß man zur Darstellung
eines Centners = 50k Kalisalpeter ca. 40k reines Chlorkalium bedarf (theoretisch
sollen 37k,25 KCl = 50k,5 KNO₃ ergeben); es wird daher
jetzt sowohl effectiv 80 proc. als auch 95- resp. 98 proc. Chlorkalium stets
pro 50k und 80 Proc. gehandelt; doch sind
die Preise für die 40k hochgradige
95- bis 98 proc. Waare ca. 10 Proc. höher, als für die nur effectiv 80 Proc.
haltenden Sorten; kostet daher 80 Proc. Waare pro 50k und 80 Proc. 6 M., so kosten 40
Procent-Kilogramm in 96 grad. Chlorkalium ungefähr 6,5 M. oder 50k 96 proc. effectiv 7,92 M. Für einzelne
Verwendungen des Chlorkaliums, wie zu Potasche, chlorsaurem Kalium, wird oft neben
einem garantirten Minimalgehalt an Chlorkalium, 95 bis 98 Proc.95 bis 96 Proc., noch ein Maximalgehalt an Chlornatrium (Maximum 1 bis 3 Proc.) bedungen.
Die Bestimmung des Chlorkaliumgehaltes der Waare findet stets Mittels Analyse als
Kaliumplatinchlorid statt, da alle anderen Methoden der Kalibestimmung mittels
Alaunprobe, Kieselflußsäure, sauren weinsauren Natriums etc. sich als nicht
zuverlässig erwiesen haben.
Abfall und Nebenproducte der
Chlorkaliumfabrikation.
Dieselben bestehen:
I. Aus den ersten Löserückständen,
II. aus den beim Concentriren der Laugen ausgekochten Salzen
(Bühnensalz, Fischsalz) und
III. aus den letzten Mutterlaugen.
Die Löserückstände haben im großen Durchschnitt
nachfolgende Zusammensetzung in 100 Th.:
Anhydrit
4,8
Schwefelsaures Magnesium
29,1
Chlornatrium
54,1
Chlorkalium
3,1
Chlormagnesium
3,0
Unlösliches (Boracit, Mergel etc.)
0,3
Wasser
5,6
Die technisch verwerthbaren Bestandtheile der Löserückstände sind also der Kieserit
und das Steinsalz, und findet deren Benützung in zweierlei Art statt, indem man
entweder diese Stoffe getrennt gewinnt und verwendet, oder durch gemeinschaftliches
Auflösen der beiden Salze ein Laugengemisch herstellt, welches bei entsprechender
Abkühlung Glaubersalz ausfallen läßt (MgSO₄ + 2NaCl = Na₂SO₄ +
MgCl₂).
(Fortsetzung folgt.)