Witajcie po wakacjach Europa jest wśród nas

Tematy różne  i okolicznościowe

 
Politechnika Radomska WM i TO ul. Chrobrego 27    26 - 600 RADOM 
 Katedra Technologii i Materiałoznawstwa
 Laboratorium  Komputerowego Wspomagania w Chemii

 Biuletyn cotygodniowy Laboratorium

Autorzy: Dr inż. Hieronim Piotr Janecki;      Inż. Maria Janecka
The  Day   After No  223   wydanie  kompletnie  nieplanowane

 Wrzesień 2006 Październik 2006 w Radomiu

Dr inż. Aldona Kwiatek 

Broniła Pracę Doktorską pod opieką Profesora Ludomira Tokarzewskiego; człowieka o szerokich horyzontach w UŚ w Katowicach jest autorką skryptu:

w tym skrypcie na stronie 276 znajdujemy niniejszy rozdział; zapraszam do lektury

7.3.4. Mineralne nawozy potasowe

Kationy potasu występują w przyrodzie w skałach jako część składowa minerału zwanego ortoklazem oraz w postaci takich minerałów jak: sylwinit, karnalit i polihalit.

Sylwinit składa się z chlorku potasu i sodu, przy czym zawartość KCl wynosi 20 – 30 %. Karnalit pod względem chemicznym jest solą podwójną o wzorze KCl × MgCl2 × 6 H2O, zaś polihalit jest złożoną solą o wzorze K2SO4 × MgSO4 × 2 CaSO4 × 2 H2O. Skład wymienionych minerałów nie odpowiada ściśle podanym wzorom, gdyż są one zanieczyszczone w mniejszym lub większym stopniu składnikami złoża.

Sylwinit i karnalit rozpuszczają się w wodzie, a wydzielenie chlorku potasu zależy od właściwego przeprowadzenia krystalizacji. Polihalit w wodzie nie rozpuszcza się. Dopiero po zniszczeniu jego struktury krystalicznej, w wyniku prażenia, można wydzielić z niego rozpuszczalne w wodzie siarczany potasu i magnezu, natomiast pozostaje trudno rozpuszczalny w wodzie siarczan wapnia.

Proces otrzymywania nawozów potasowych jest procesem otrzymywania soli potasowych z wymienionych surowców naturalnych. Największe znaczenie ma otrzymywanie chlorku potasu z sylwinitu. Dlatego temu procesowi zostanie poświęcone najwięcej uwagi.

Metoda otrzymywania chlorku potasu z sylwinitu jest oparta na wykorzystaniu różnicy zmiany rozpuszczalności chlorku sodu i potasu wraz ze wzrostem temperatury. Ponadto należy brać pod uwagę wpływ jednej soli w roztworze na rozpuszczalność drugiej.

Główne składniki sylwinitu NaCl i KCl tworzą z wodą układ trójskładnikowy. Z politerm układu NaCl – KCl – H2O[1] można odczytać następujące zależności:

1)      w temperaturze otoczenia rozpuszczalność w wodzie obu soli jest zbliżona,

2)      rozpuszczalność NaCl prawie nie zależy od temperatury (wzrasta o kilka procent w przedziale temperatur 0 – 100° C), zaś rozpuszczalność KCl w przedziale temperatur 0 – 100° C wzrasta o kilkadziesiąt procent,

3)      w roztworze nasyconym obiema solami rozpuszczalność NaCl zmniejsza się niewiele, maleje jednak ze wzrostem temperatury. Natomiast rozpuszczalność KCl w roztworze z NaCl wyraźnie się zmniejsza, przy czym wzrasta ona ze wzrostem temperatury, na przykład w temperaturze 100° C rozpuszczalność KCl w nasyconym roztworze NaCl jest kilka razy większa niż w temperaturze pokojowej.

W procesach technologicznych do rozpuszczania sylwinitu i wielu innych soli surowych używa się roztworów nasyconych NaCl, pochodzących z różnych stadiów procesu i podgrzewanych do temperatury około 100° C. W roztworach tych rozpuszcza się w zasadzie jedynie chlorek potasu. Inne składniki soli, przede wszystkim chlorek sodu, nie przechodzą do roztworu i po oddzieleniu od roztworu wracają zazwyczaj do kopalni jako tzw. podsadzka.

  Ćwiczenie 7.8

Otrzymywanie chlorku potasu z sylwinitu

Cel ćwiczenia

Celem ćwiczenia jest rozdzielenie soli zawierającej chlorek sodu i potasu oraz oznaczenie zawartości chlorku potasu w surowcu wyjściowym i w otrzymanych produktach.

Odczynniki: sylwinit lub przygotowana mieszanina chlorku potasu i chlorku sodu, kwas siarkowy stężony, 10 % roztwór kwasu octowego, 0,1M roztwór tetrafenyloboranu sodu, oranż metylowy.

Sprzęt: zestaw laboratoryjny do rozdziału sylwinitu (rys. 7.9), lejek z sączkiem do sączenia na gorąco.

Wykonanie ćwiczenia

Ćwiczenie wykonuje się w zestawie laboratoryjnym przedstawionym na rysunku 7.9.

 

 Rys. 7.9  Zestaw laboratoryjny do otrzymywania chlorku potasu z sylwinitu: 1 – silnik elektryczny z mieszadłem - 2, 3 – reaktor zbiornikowy, 4 – termometr, 5 – podgrzewacz elektryczny.

 Odważa się 50 g sylwinitu lub przyrządzonej uprzednio mieszaniny soli. Przygotowuje się roztwór macierzysty zawierający 12,5 % KCl i 18,5 % NaCl w 150 g roztworu wodnego. Mieszaninę soli lub sylwinit umieszcza się w reaktorze zbiornikowym o pojemności 250 cm3, zaopatrzonym w mieszadło mechaniczne i termometr, wprowadza się roztwór macierzysty i odważony sylwinit mieszając podgrzewa do wrzenia. Następnie dekantując, szybko oddziela się roztwór od osadu na sączku do sączenia na gorąco lub na lejku sitowym, podłączając go do pompki wodnej. Pozostający na sączku osad przenosi się do reaktora. Przesącz z kolby ssawkowej przelewa się do krystalizatora, gdzie po ochłodzeniu wykrystalizowuje KCl. Wodę znad KCl zawraca się do reaktora i powtarza operację podgrzewania, rozpuszczania KCl i dekantację oraz sączenie roztworu. Operację tę powtarza się kilka razy, aż z przesączu nie będzie krystalizował chlorek potasu. Wykrystalizowany w krystalizatorze KCl należy odsączyć, wysuszyć i zważyć, określając wydajność procesu.

W otrzymanym produkcie potas można oznaczyć metodami wagowymi: nadchloranową, tetrafenyloboranową, dipikryloaminową lub za pomocą soli magnezowej heksanitrodifenyloaminy. Wybór metody zależy zarówno od możliwości materiałowych (posiadane odczynniki), jak i od czasu przeznaczonego na ćwiczenie. Zostanie tu przedstawiona metoda tetrafenyloboranowa.


[1] Zagadnienie politerm różnych układów jest przedmiotem chemii fizycznej i inżynierii chemicznej