Kalisalze

Kalisalze (Kaliumsalze, Kaliumorydsalze; hierzu Tafel »Kalisalzbergbau I u. II«) finden sich weitverbreitet in der Natur, und namentlich ist kieselsaures Kali Bestandteil zahlreicher Mineralien und Gesteine (Kalifeldspat enthält 10–16 Proz. Kali, Glimmer 8–10 Proz., Glaukonit, Phonolith, Trachyt 7–8 Proz., Granulit, Porphyr, Glimmerschiefer 6–7 Proz., Granit, Syenit, Gneis 5–6 Proz., Dolerit, Basalt, Kaolin, Lehm 1–2 Proz.); Chlorkalium findet sich als Sylvin, schwefelsaures Kali als Glaserit, außerdem beide in mehreren Doppelsalzen der Staßfurter Abraumsalze (s. d.), wie namentlich Carnallit, Kainit, Schönit, salpetersaures Kali als Salpeter etc. Geringe Mengen von Kalisalzen treten im Quell-, Fluß-, Meerwasser und in der Ackererde auf, und aus dieser entnehmen es die Pflanzen, in denen häufig K. organischer Säuren (weinsaures, oxalsaures Kali etc.) angetroffen werden. In der Pflanzenasche findet sich das Kali als Chlorkalium, schwefelsaures Kali und großenteils als kohlensaures Kali, das durch Zersetzung der Salze organischer Säuren entstanden ist. Auch die Rübenmelasse, in der sich die K. der Runkelrübe angesammelt haben, liefert beim Einäschern viel kohlensaures Kali. Im tierischen Organismus sind K. im Fleisch und in den Blutkörperchen, in den Eiern und in der Milch reichlich vertreten, kalireich ist auch der Wollschweiß des Schafes. Früher gewann man K. hauptsächlich aus Pflanzenasche und verbrannte zu dem Zweck enorme Quantitäten Holz, und an den Küsten Englands und Frankreichs schied man aus der Asche von Tangen (Kelp, Varech) K. ab. In neuerer Zeit wurden Rübenmelassenschlempe und Wollschweiß auf K. verarbeitet, aber diese letzter. i Salze waren gewissermaßen eine Anleihe bei der Landwirtschaft; denn wenn der Acker, aus dem sie in letzter Reihe stammten, nicht verarmen sollte, so mußte ihm das Kali zurückerstattet werden. Dies geschah teilweise durch Guano, der insofern auch als Kaliquelle zu betrachten ist. Erhebliche Mengen von Kalisalzen gewann man aus der Mutterlauge des Meerwassers und der Salinen, während die Darstellung von Pottasche aus kalireichen Gesteinen große Schwierigkeiten darbot. Endlich ist noch der natürliche Salpeter als Kaliquelle zu erwähnen. Mit der Entwickelung der Industrie hob sich der Wert der K. sehr schnell, und man bemühte sich, weil sich neue Kaliquellen nicht darboten, zunächst um einen möglichst allgemeinen Ersatz durch Natron- oder Ammoniaksalze. Statt des kohlensauren Kalis benutzte man kohlensaures Natron (Soda) und statt des Kalialauns Ammoniakalaun. Immer blieben aber die K. für viele Zwecke unentbehrlich, und die Entdeckung des großen Kalilagers bei Staßfurt war daher von höchster Wichtigkeit. Hier entwickelte sich seit 1861 eine mächtige Kaliindustrie, die von nun an den Kalimarkt der ganzen Welt beherrschte und die Bedeutung der andern Kaliquellen schnell herabdrückte. Bei Kalusz in Galizien, bei Maman in Persien und in der Salzkette im Norden des Pandschab wurden ebenfalls K. entdeckt, allein keiner von diesen Fundorten macht der deutschen Industrie Konkurrenz.

K. entstehen beim Neutralisieren von kohlensaurem Kali oder Kaliumhydroxyd mit Säuren oder durch Wechselzersetzung. Sie sind farblos, wenn die Säure farblos ist, meist kristallisierbar und in Wasser löslich, bei schwacher Glühhitze nicht flüchtig. Aus Lösungen, die mindestens 1 Proz. Kali enthalten, scheidet sich auf Zusatz von saurem weinsaurem Natron kristallinisches saures weinsaures Kali ab, ebenso fällt Platinchlorid gelbes Kaliumplatinchlorid, das beim Glühen Platin und Chlorkalium zurückläßt. Die K. färben die Weingeist- und Lötrohrflamme violett; Natronsalze verdecken diese Färbung, aber man nimmt sie wahr, wenn man die Flamme durch ein mit Kobaltoxydul tiefblau gefärbtes Glas betrachtet. Die K. sind für die Pflanzen unentbehrlich und stehen namentlich zur Stärkebildung in naher Beziehung; man trifft sie in den Pflanzen überall mit den Kohlehydraten vergesellschaftet, und manche Pflanzen, wie Runkelrüben, Kartoffeln, Tabak, bedürfen zu ihrer Entwickelung großer Mengen K. (Kalipflanzen). Auch für die Ausbildung der tierischen Gewebe sind K. unentbehrlich; größere Dosen aber wirken auf den tierischen Organismus sehr energisch: 1–1,5 g, unter die Haut gespritzt, tötet ein Kaninchen, und 0,3 g, einem Hund in die Venen gespritzt, bringt das Herz sehr schnell zum Stillstand unter gleichzeitiger schneller Abnahme des Blutdruckes. Im Magen sind kleinere Dosen von Kalisalzen ganz unschädlich, während größere ebenfalls giftig wirken. In der Technik sind sie unentbehrlich für die Glas- und Seifenfabrikation und für die Darstellung des Schießpulvers, und manche K. finden vielseitige Verwendung. Seit Aufschließung des Staßfurter Lagers benutzt die Landwirtschaft K. in größerer Menge als Dünger und hat durch ihre Anwendung mit Phosphorsäure und Chilisalpeter sehr günstige Resultate erzielt, namentlich auch bei der Moorkultur. Vgl. Märcker, Die K. und ihre Anwendung in der Landwirtschaft (Berl. 1880) und Die Kalidüngung in ihrem Wert für die Erhöhung und Verbilligung der landwirtschaftlichen Produktion (2. Aufl., das. 1893); Wilfarth u. Wimmer, Die Wirkung des Kaliums auf das Pflanzenleben (das. 1902).

Durch bergmännische Aufschlüsse und Tiefbohrungen ist der Nachweis erbracht worden, daß die Staßfurter Kalilagerstätten sich außer der Provinz Sachsen und dem Anhaltischen auch in Thüringen, Braunschweig, Hannover, Mecklenburg und der Mark Brandenburg finden. Sie werden der obern Zechsteinformation zugerechnet und liegen im Magdeburg-Halberstädter Becken, das bis zum nördlichen Harzrande reicht, auf einer mächtigen Ablagerung von sogen. älterm, völlig kalifreiem, durch zahlreiche Schnüre von Anhydrit, Polyhalit und Kieserit verunreinigtem und deshalb unbauwürdigem Steinsalz; sie werden in der Regel überlagert von jüngerm, meist ziemlich reinem und bauwürdigem jüngern Steinsalz, Gips und buntem Lettenschiefer mit dünnen Kalksteinbänken und Rogensteinschichten, die der untern Buntsandsteinformation angehören. Die Mächtigkeit des Kali- und Magnesiasalzlagers beträgt dort 20–40 m. Das Mutterlaugensalzlager selbst besteht in seiner im ursprünglichen Ausscheidungszustand erhalten gebliebenen Hauptmasse aus Carnallit, der aber meistens mit Steinsalz, Kieserit etc. derart durchwachsen ist, daß sich eine durchschnittliche Zusammensetzung von 55 Proz. Carnallit (in der Regel rot gefärbt), 26 Proz. Steinsalz (grau bis rot), 17 Proz. Kieserit (weißgrau) und 2 Proz. Anhydrit und Ton ergibt. Die am höchsten herausgehobenen Teile des Lagers zeigen jedoch, wohl meist infolge von Auflösungs- und Umwandlungsvorgängen, eine andre Beschaffenheit: an Stelle des Carnallits tritt Kainit oder, wenn auch in geringerer Verbreitung, das sogen. Hartsalz, ein Gemen ge von Kieserit, Steinsalz und Chlorkalium, oder Sylvinit. Letzterer findet sich indessen häufiger erst über dem Kainit ausgebildet. An manchen andern Punkten dagegen wird der Kainit von Schönit, bei Vienenburg am Harz der Kainit und Sylvinit noch von Sylvin überdeckt. Diese sogen. sekundären Salze (die sonst noch vorkommenden sind nur von untergeordneter Bedeutung) besitzen vermöge ihrer günstigen chemischen und physikalischen Eigenschaften, besonders aber des größern Kaligehaltes, erheblich höhern Wert als der Carnallit. Im allgemeinen zeigt das Mutterlaugensalzlager viele Unregelmäßigkeiten, inselartige Unterbrechungen, nachträgliche Änderungen und Zerstörungen, Abreißen, Versinken oder Verschobenwerden von Teilen infolge gebirgsbildender Vorgänge, wodurch sich die mancherlei Enttäuschungen der Unternehmer erklären.

Die Erschließung von Kalisalzlagerstätten durch das Niederbringen von Schächten hat nicht selten wegen der Durchteufung mächtigerer Schwimmsandablagerungen, wie auch infolge starken, ja mitunter ganz ungeheuern Wasserandranges in gewissen klüftigen Schichten des Deckgebirges, insbes. in den Rogensteinen der Buntsandsteinformation und im hangenden Gips, sehr große Schwierigkeiten bereitet und gewaltige Geldsummen verschlungen. Unter allen Umständen sind die Schächte innerhalb des wasserführenden Gebirges mit einem wasserdichten, alle Zuflüsse auf die Dauer sicher abschließenden Ausbau, am besten in gußeisernen Segmenten mit Bleidichtung und Betonhinterfüllung zu versehen. Die neuern Schächte sind durchweg rund und mit einer lichten Weite von etwa 4,5–6 m abgeteuft. Ihre Tiefe beträgt zwischen 350 und 750 m.

Die planmäßige Ausbeutung, der Abbau der K., gestaltet sich verschieden, je nachdem das Lager mehr oder weniger steil ausgerichtet ist oder sich flach bis annähernd wagerecht oder mehr wellenförmig ausbreitet. Auf den zurzeit betriebenen Werken ist die erstbezeichnete Lagerungsart die häufigere. Bei derselben wird von den Schächten aus immer zunächst der höchstgelegene Teil des Kalisalzlagers in geeigneter Tiefe durch ungefähr wagerecht getriebene geräumige Gänge (Querschläge und Strecken) auf kürzestem Wege »angefahren«, in seiner ganzen Dicke durchquert und nach beiden Seiten in seiner »streichenden« Erstreckung am Liegenden und Hangenden entlang weiter aufgeschlossen. In dem dadurch gebildeten Horizont (Bausohle) erfolgt dann der Abbau in der Weise, daß das Salzlager in 7–10 m hohen wagerechten Scheiben nacheinander von unten nach oben durch Bohr- und Sprengarbeit hereingewonnen wird, bis die obere natürliche Begrenzung der Lagerstätte oder aber diejenige Höhe erreicht ist, über die hinaus abzubauen aus Gründen der Sicherheit bedenklich erscheint.

Mehr oder weniger bedeutende Teile der wertvollen Lagerstätte bleiben unabgebaut, und zwar in der Regel in Gestalt 5–10 m dicker Querpfeiler (bei flacher Lagerung dagegen streichender Pfeiler), die in regelmäßigen, durch das örtliche Verhalten des Lagers bedingten Abständen (20–50 m) stehen bleiben, um die Decke der gewaltigen Hohlräume zu tragen, die sich durch Wegnahme der Salzmassen zwischen ihnen nach und nach herausbilden.

Letztere Arbeit wird damit eingeleitet, daß man zunächst die unterste, zwischen den Sohlenstrecken anstehende Salzscheibe von etwa 2 m Höhe bis an die stehenzulassenden Stützpfeiler heran entfernt oder Einbruch macht, wie dies Tafel I, Fig. 1, veranschaulicht. Es werden mittels einer Anzahl gleichzeitig neben- und hintereinander betriebener Bohrmaschinen etwa 1,5–2 m tiefe Bohrlöcher hergestellt und letztere darauf mit Sprengsalpeter weggesprengt. Während dann die hereingebrochenen Salzstücke in Förderwagen auf nachgeführten Schienenbahnen verladen und nach dem Schachte gefahren werden, beginnt vor der frischen Salzwand das Bohren von neuem etc. Nach Fertigstellung und Ausräumung des Einbruchs wird die Hereingewinnung der darüber anstehenden, je nach den örtlichen Verhältnissen 5–8 m hoch zu bemessenden Salzfirste auf ähnliche Weise, aber in Absätzen bewerkstelligt. Von den hierbei oft in gewaltigen Blöcken oder Schalen herabstürzenden Kalisalzmassen läßt man stets so viel einstweilen ungefördert zu Hause liegen, daß die Salzhäuer, darauf stehend, mit ihren auf untergelegte Holzbohlen gestellten Handbohrmaschinen bequem in die Firste bohren (Tafel I, Fig. 2) und nach dem Sprengen die oben noch etwa hängengebliebenen Schalen mittels langer Brechstangen hereinwuchten können.

Ist so der ganze Salzkörper zwischen zwei benachbarten Stützpfeilern bis zu der erforderlichen Höhe hereingewonnen, so werden zunächst die noch liegengebliebenen hinreichend kalihaltigen Salze in Wagen verladen und nach dem Förderschachte geschafft. Die unwertigen, zumeist aus Steinsalz, Kieserit, Anhydrit etc. bestehenden Massen bleiben im Abbau zurück. Der entstandene Hohlraum ist mit ähnlichem wertlosen Haufwerk wieder auszufüllen (zu versetzen), da sonst die Stützpfeiler und Decken der Abbauweitungen rissig und brüchig werden können und alsdann Einstürze und Bodensenkungen zu befürchten sind. Zur Ausfüllung der Hohlräume verwendet man Rückstände der in der Regel neben den Tagesanlagen der Salzwerke befindlichen Chlorkaliumfabriken, ferner Bauschutt oder Abfälle von Steinbruchbetrieben, Gräbereien u. dgl. Damit wird aber der Bedarf meist bei weitem nicht gedeckt, und man ist deshalb genötigt, die zum »Versatz« noch fehlenden Massen aus dem stark durch Anhydrit verunreinigten, unbauwürdigen ältern Steinsalz (s. oben) zu gewinnen, indem man dort in sicherer Entfernung von den Kalibauen durch Bohr- und Sprengarbeit mächtige, gewölbartige Weitungen (Bergemühlen) in regelmäßigen größern Abständen voneinander herstellt. Man legt die Bergemühlen in solcher Höhe an, daß die darin gewonnenen Salzmengen in Grubenwagen durch wagerechte kurze Querschläge etc. an die Abbauhohlräume herangefördert, von oben durch einfaches Umkippen der Wagen in dieselben verstürzt werden können. Tafel II, Fig. 3, zeigt im Hintergrund einen auf diese Weise entstandenen Schuttkegel, vorn das Auslesen und Verladen eines Restes von Kalisalzen. Jener Schuttkegel würde, durch weiteres Ausstürzen von Versatzmassen beständig verbreitert, schließlich den ganzen Raum bis etwa 2 m unterhalb der Decke ausfüllen.

Wenn dieser Zustand erreicht ist, wird bei geneigter Lagerung die nächst höhere wagerechte Scheibe des Kalisalzlagers in gleicher Dicke und in derselben Weise wie die bereits abgebaute verhauen, nur fällt hier das Einbruchmachen fort, und die Häuer können, auf den Versatzmassen stehend, sofort die Hereingewinnung der Salzfirste in Angriff nehmen. Selbstredend ist später der neuentstandene Hohlraum ebenfalls wieder auszufüllen. Die in den verschiedenen Abbauen gewonnenen K. werden in Grubenwagen teils auf wagerechter Bahn, teils durch Vermittelung kurzer senkrechter Bremsschächte nach der Hauptförderstrecke gefahren und hier in ganzen Zügen durch Pferde oder elektrische Lokomotiven nach dem Schachte befördert oder (Tafel II, Fig. 4) einzeln hintereinander von einer maschinell in Umlauf versetzten aufliegenden Kette oder einem Drahtseil ohne Ende, deren eine Hälfte die beladenen Wagen heranbringt, während die andre auf dem Nebengleis die leeren Wagen zurücknimmt.

Im Laufe des Verhiebes der über der ersten Bausohle anstehenden Salzmassen von unten nach oben ist aber beizeiten von einem entsprechend tiefern Punkte des Schachtes aus eine zweite Bausohle in gleicher Weise wie jene zu eröffnen und vorzurichten, um noch vor Erschöpfung des obern Lagerstättenteils den nächst untern in Abbau nehmen zu können u. s. s. In Bergwerken, wo oberhalb des Carnallits noch Kainit oder andre »sekundäre« Salze auftreten, pflegt man von vornherein gleichzeitig in beiden Teilen des Lagers abzubauen. Desgleichen wird auf manchen Werken auch im jüngern Steinsalz (s. oben), bei besonderer Reinheit desselben, nebenbei Abbau getrieben. In den Schächten durch Fördermaschinen zutage gehoben, werden Kainit und Steinsalz für sich gemahlen, wozu Vormühlen (Steinbrecher und Glockenmühlen) und Fertigmühlen (Schleudermühlen u. dgl. oder Mahlsteine) gehören, und sogleich in den Handel gebracht, der Kainit, wohl beim Feinmahlen noch mit 2–3 Proz. Torf innig vermischt, als vorzügliches Dungmittel, das Steinsalz dagegen hauptsächlich zu gewerblichen Zwecken, weniger als Speisesalz. Der Carnallit und die sonstigen Kalisalze werden durch Mahlen stark zerkleinert, dann aber in besondern Fabriken durch Lösungs- und Kristallisationsvorgänge in der Hauptsache zu Chlorkalium verarbeitet.

Die ersten Versuche zur Verwertung der Abraumsalze datieren von 1859, und 1861 legte A. Frank die erste Kalifabrik an. 1862 wurden von vier Fabriken 408,000 Ztr. Rohsalz verarbeitet. Die Zahl der Fabriken mehrte sich außerordentlich schnell, 1863 wurden bereits von elf Fabriken 1,280,000 Ztr. verarbeitet. 1870 betrug die Produktion 6,244,000 und 1879 bereits 13,195,000 Ztr. Im J. 1899 wurden gefördert: 1,317,948 Ton. Carnallit, 1,063,195 T. Kainit und Schönit, 100,653 T. Sylvinit, 310,377 T. Steinsalz, 2066 T. Kieserit und 155 T. Boracit. Von den 1897 geförderten Salzen wurden benutzt.

Aus den 1899 geförderten Salzen wurden dargestellt 180,672 Ton. Chlorkalium, 24,656 T. schwefelsaures Kali, 579 T. künstlicher Schönit, 8459 T. kalzinierter Schönit, 28,216 T. Kieserit. Vgl. Bischof, Die Steinsalzbergwerke bei Staßfurt (2. Aufl., Halle 1875); Krause, Die Industrie von Staßfurt und Leopoldshall (Köthen 1877); Pfeiffer, Handbuch der Kaliindustrie (Braunschw. 1887); Kralić, Die Verbreitung des Kalisalzlagers in Norddeutschland (Magdeb. 1894; 2. Aufl., neubearbeitet von Wajner-Wajnerowsky, Wien 1903); Precht, Die Salzindustrie von Staßfurt und Umgegend (5. Aufl., Staßf. 1891); Westphal, Geschichte des königlichen Salzwerks zu Staßfurt (Berl. 1901); Kl o os, Die neuern Aufschlüsse über die Ausdehnung der Kali- und Magnesiasalzlagerstätten mit besonderer Berücksichtigung der Provinz Hannover (in der »Zeitschrift für praktische Geologie«, das. 1895) und Die tektonischen Verhältnisse des norddeutschen Schollengebirges auf Grund der neuesten Tiefbohrungen im Leinetal und bei Hannover (Braunschw. 1897); Paxmann, Die Kaliindustrie (2. Aufl., Berl. 1904); Stoepel, Die deutsche Kaliindustrie und das Kalisyndikat (Halle 1904).