CN111615414B - 用于从多矿物源中分离氯化钠和氯化钾的反应器及其方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及提取工业中的钾石盐矿加工，并且提供了从包含氯化钾和氯化钠的多矿物源中分离氯化钾和氯化钠的高效利用资源的方法，以及用于从包含氯化钾和氯化钠的多矿物源中分离氯化钾和氯化钠的立式三区反应器。

Description

用于从多矿物源中分离氯化钠和氯化钾的反应器及其方法
技术领域
本发明涉及提取工业中的钾石盐矿加工，并且提供了从包含氯化钾和氯化钠的多矿物源中分离氯化钾和氯化钠的高效利用资源的方法，以及用于从包含氯化钾和氯化钠的多矿物源中分离氯化钾和氯化钠的立式三区反应器。
背景技术
几十年来，已知富集钾盐矿石的两种主要方法：化学(水溶(halurgic))法和浮选法。
水溶法是自十九世纪的钾盐工业兴起以来使用的最古老的技术。从钾石盐中水溶分离氯化钾也称为选择性溶解和分离结晶法，其主要想法是基于在氯化钾和氯化钠共同存在下(即，在体系“KCl-NaCl-H2O”中)，氯化钾和氯化钠的溶解温度系数之间的差异。在这两种盐的饱和溶液中，温度从20℃增加到100℃，使得氯化钾含量增加约两倍，而氯化钠的含量稍微降低。当冷却这种热溶液时，氯化钾过饱和并进一步结晶，而氯化钠保留在溶液中。随后加热，溶液保持氯化钠饱和，并且对于氯化钾则变得不饱和。这就是为什么用这种溶液处理新的钾石盐只会将氯化钾带入到液相中，而氯化钠会保持不溶。在从钾石盐矿中分离氯化钾的水溶法中利用了KCl-NaCl-H2O体系的这种固有性质，以确保循环过程(参见PozinM.E.Tehnologiya mineralnyh solej(Udobrenij,pesticidov,promyshlennyh solej,okislov i kislot).Chast 1/Posin M.E.Technology mineral salts(fertilizers,pesticides,industrial salts,sesquioxides and acids).Part 1,ed.4,Leningrad,ed.Khimiia,1974,p.146-161.)。
该方法的优点是由此法得到了最高纯度的氯化钾，其纯度达到98％的有用组分。水溶法的缺点是不能完全从矿石中提取出氯化钾，而是仅达到86％至88％。岩盐废料中钾的含量为2％至3％。此外，已知该方法在溶液的加热和冷却中需要高能耗。
该方法的其他缺点是外来物质使岩盐废料高度污染，这妨碍了所述岩盐作为氯化钠的商业化。
在物理和化学方面，水溶法由包含在钾盐中的两种固相中的仅一种固相(即，氯化钾)的溶解和重结晶构成。主要成分岩盐保持其天然状态，这意味着包封在岩盐晶体聚集体中的氯化钾颗粒无法释放到溶液中。不溶性矿物(无水硫酸钙、白云石、粘土)的颗粒与矿石的岩盐组分保持结合。这就是在这种富集方法中引起钾损失和岩盐废料高度污染的原因。
自20世纪60年代以来，使用浮选法制造了有用成分达到95％的钾盐肥料。目前，浮选法在钾盐工业中是主要方法。浮选法由去除了粘土矿泥(clay slime)的矿石中所包含的KCl和NaCl的分离构成。通过浮选分离矿物是基于矿物表面不同的亲水性。将预研磨的矿石悬浮于KCl和NaCl的饱和溶液中，通入空气，并且空气以小泡的形式分布。疏水性矿物附着在气泡上并作为泡沫被带离到悬浮液的表面，然后将其除去并过滤以分离固体颗粒。亲水性矿物析出到浮选机的底部，并通过排放口除去。然而，大多数矿物具有高亲水性，这就是天然矿石的富集需要使用浮选剂的原因。这些浮选剂的使用能够实现矿物表面润湿性的目标变化以及相应的受控浮选。根据浮选剂的用途，浮选剂可分为以下各组：捕收剂、泡沫发生剂、抑制剂、活化剂、环境调节剂。制造氯化钾的浮选方法根据浮选的钾石盐的矿物组成和粒度组成以及杂质含量(粘土矿泥)、成分的粒径和粘土矿泥加工方法而变化(参见PozinM.E.Tehnologiya mineralnyh solej(udobrenij,pesticidov,promyshlennyh solej,okislov i kislot).Chast 1/Posin M.E.Technology mineral salts(fertilizers,pesticides,industrial salts,sesquioxides and acids).Part 1ed.4,Leningrad,ed.Khimiia,1974,p.164-170)。
钾石盐矿的浮选富集包括以下主要操作：
-将钾石盐矿粉碎并研磨到1mm至3mm的粒径，随后湿磨至0.5mm，
-在主浮选加工中，在浮选或抑制粘土矿泥之前从矿石中除去粘土矿泥，
-主浮选，将KCl提取到泡沫中，并且随后清洁所得精矿，
-清洁粘土矿泥以减少KCl的损失，
-尾矿、矿泥和精矿的脱水；使溶液返回到工艺循环中。
浮选法对于从包含少量矿泥的高品质钾石盐矿中提取氯化钾是有效的。氯化钾提取率高达86％，且成品(精矿)包含93％至95％的氯化钾。与水溶法相比，该方法的优点是资本和运营费率较低。浮选法的缺点是精矿中氯化钾的含量较低，不大于95％。
在物理和化学方面，浮选法不涉及钾石盐-氯化钾和氯化钠中存在的任何固相的溶解和重结晶。两种组分(即岩盐和钾盐)保持其天然状态，这意味着包封在岩盐晶体聚集体中的氯化钾颗粒最终留在废料中，并且不溶性矿物(无水硫酸钙、白云石、粘土)的颗粒也与矿石的岩盐成分保持结合。这是在该富集方法中引起钾损失的原因。同时，一些包括在岩盐晶体聚集体中的氯化钠颗粒和与钾盐结合的不溶性矿物的颗粒最终留在精矿中，因此精矿中的氯化钾含量降低。
该方法的另一缺点是外来物质使岩盐废料高度污染，这妨碍了这种岩盐作为氯化钠的商业化。
因此，这两种方法的特征为氯化钾从矿石中的不完全分离，3％的钾盐最终留在岩盐废料中。同样重要的是注意到大量的岩盐废料：3吨岩盐废料/吨KCl至4吨岩盐废料/吨KCl。尽管氯化钠含量高(在浮选法中达到95％且在水溶法中达到97％)，但该材料不能用作食品级盐的来源，因为这种岩盐被不溶性杂质和氯化钾污染，并且在通过浮选分离的情况下，岩盐也被浮选剂污染。
此外，尽管不常见，但富集钾石盐矿的其他方法有静电分离。在物理和化学方面，该方法类似于水溶法(包含于矿石中的岩盐和钾石盐保持不变)，该方法具有类似的提取至精矿中的钾提取速率，并且其在精矿以及岩盐废料中的杂质含量与浮选法类似。该方法的优点包括运行成本低于浮选法，并且该方法的缺点与浮选法的缺点相同，不同之处在于，岩盐废料的有机杂质不含浮选剂；然而，将包含静电分离钾盐所需的其他有机试剂。
US 2,329,149公开了通过用浮选剂进行浮选，从包含氯化钾和氯化钠的矿浆中分离氯化钾的方法。氯化钾的最大分离率为85％以下，这是该方法的主要缺点。
US 2,604,988公开了通过至少至少一个阶段的浮选，借助于浮选剂从矿石、特别是从钾石盐矿中分离出氯化钾和氯化钠，从而将氯化钾回收到泡沫中的方法。该方法不涉及将氯化钾和氯化钠与钾石盐矿的其他成分分离的阶段，这使得无法制造具有高氯化钾含量的氯化钾精矿，并且也无法制造足够纯的氯化钠。此外，该方法不能确保岩盐完全溶解的条件，这也导致了氯化钾的不完全分离。
US 8,888,867公开了一种制造氯化钠的方法，包括以下步骤：通过将氯化钠源溶解在水中从而制备盐水，该盐水的氯化钠浓度高于共晶点的氯化钠浓度但低于饱和盐水的氯化钠浓度；通过在自清洁流化床热交换器/结晶器中间接冷却，将所得盐水冷却至低于0℃但高于所得盐水的共晶温度的温度，从而形成包含二水合氯化钠和母液的浆料，将二水合氯化钠供至重结晶器中以形成氯化钠和母液，并使母液的至少一部分再循环。该方法涉及仅制造氯化钠，并且不包括从用作主要材料的盐水中分离氯化钾的阶段。氯化钾仅以杂质的形式分离，这使得不能制造适合于工业溶液的氯化钾。此外，该方法的主要缺点是主要通过晶体偏析的尺寸来进行杂质的分离，这使得不能除去夹杂的液相和微细分散的杂质。
US 6,267,789公开了富集粗盐的方法，其中将粗盐在饱和氯化钠水溶液中冷却至低于无水氯化钠至二水合氯化钠转变温度的温度，并在冷却后收集包含氯化钠晶体的一批粉末，所述方法的特征在于，粗盐在冷却前研磨，并将粉末进行粒径分级，从中收集包含富集盐的细粒径级分和粗粒径级分。该方法使盐显著富集，其中氯化钠含量达到99.8％。然而，对于本领域技术人员显而易见的是，这样的纯度对于在食品工业等中的应用是不足的。这种纯度不足是由于杂质大部分通过晶体尺寸分级而分离，这不能确保除去夹杂的液相和微细分散的杂质。此外，该方法不允许分离氯化钾作为产物，因此导致氯化钾以可分离杂质的形式损失。
US 8,771,380公开了一种制造氯化钠的方法，包括以下步骤：通过将氯化钠源溶解在水中从而制备包含至少150g/l的氯化钠的盐水，通过间接冷却所述盐水使所得盐水经受共晶冷冻结晶步骤，其中使得形成了冰、二水合氯化钠和母液，在共晶温度将所得二水合氯化钠与冰分离并且任选地与母液分离，使得形成富含二水合氯化钠的料流，并且将所述富含二水合氯化钠的料流供至重结晶器中以形成氯化钠和母液。冰的形成促进了二水合氯化钠的分离，然而，这产生了与设备结冰相关的许多问题，这是包括通过冷冻进行共晶结晶的步骤的氯化钠制造方法的缺点。
US 3,655,333公开了一种制造无水氯化钠的方法，包括将固体氯化钠掺入到包含溶解的有机或无机污染物的氯化钠饱和盐水中，以提高液相的浓度。在足以制造二水合氯化钠的期间，在充分搅拌悬浮液以防止固体晶体压实的同时，将这种固体氯化钠悬浮液的温度维持在约0℃至约-21℃的范围内。然后将二水合氯化钠以固体物质的形式从盐水中分离，从而使盐水中的溶解的有机杂质或无机杂质具有所需的相对浓度，之后将二水合氯化钠分解以制造固体无水氯化钠和纯化的饱和盐水。将固体氯化钠从盐水中进一步分离并部分再循环到该方法的第一步骤，在该步骤中，将固体氯化钠掺入到粗盐水中。该方法不能制造足够纯的氯化钠，因为该方法不包括固体杂质的粒径偏析步骤。此外，该方法不允许分离氯化钾作为产物，因此导致氯化钾以可分离杂质的形式损失。
鉴于上述情况，仍然需要一种从包含氯化钾和氯化钠的多矿物源中分离所述盐的有效方法，以制造足够纯的氯化钾和氯化钠并且减少由这种方法产生的废料。
发明内容
本发明人通过本文所述的方法解决了现有技术的上述缺点。
本发明的第一主题是从包含氯化钠和氯化钾的多矿物源中分离氯化钠和氯化钾的方法，包括以下步骤：
(i)将预研磨的多矿物源供给至填充有氯化钠和氯化钾饱和溶液的立式三区反应器的上部区域中，在该区域中温度维持在-2.5℃至-20℃之间，
(ii)使氯化钠重结晶以形成二水合氯化钠，并且通过浮选将所得二水合氯化钠晶体与氯化钾晶体分离，以产生包含氯化钾晶体的泡沫，而二水合氯化钠晶体下落到所述立式三区反应器的中间区域，
(iii)通过液相的上升流对二水合氯化钠晶体进行多级分选，并且同时通过相同的液相的上升流对下落的二水合氯化钠晶体进行多级逆流洗涤，其中上升流速度等于这样的颗粒的浮选速度，该颗粒的流体力学直径比多矿物源颗粒的最大流体力学直径大20微米以上；因此使经洗涤的二水合氯化钠晶体能够进入到所述立式三区反应器的下部区域，条件是进入到所述立式三区反应器的下部区域的二水合氯化钠晶体的流体力学直径比多矿物源颗粒的最大流体力学直径大至少20微米，
(iv)在填充有氯化钠饱和溶液的所述立式三区反应器的下部区域中，将经洗涤的二水合氯化钠晶体重结晶为无水氯化钠，在该区域中温度维持在0.5℃至15℃之间，以产生无水氯化钠的悬浮液。
在本发明的一个实施方案中，多矿物源包括钾石盐矿。
在本发明的另一实施方案中，多矿物源包括由氯化钾的浮选富集获得的岩盐废料。
在本发明的一个实施方案中，优选研磨多矿物源以获得流体力学直径小于90微米、优选小于70微米、更优选在70微米至90微米范围内的颗粒，而进入到三区反应器的下部区域中的二水合氯化钠晶体的最小流体力学直径在110微米至90微米的范围内，条件是多矿物源颗粒的尺寸的上限越高，则对应于二水合氯化钠晶体的流体力学直径的下限越高。
在根据本发明的方法的一个实施方案中，所述立式三区反应器的上部区域中的温度维持在-3℃至-5℃的范围内。
在根据本发明的方法的一个实施方案中，氯化钠和氯化钾饱和溶液的NaCl浓度为20.5重量％至23重量％，并且KCl浓度为6重量％至7重量％。
在根据本发明的方法的一个实施方案中，在立式三区反应器的中间区域中，液相的上升流的温度维持为低于0℃，优选低于-3℃。
在根据本发明的方法的一个实施方案中，立式三区反应器的中间区域中液相的上升流的线速度在2mm/s至10mm/s的范围内。
在根据本发明的方法的一个实施方案中，由重结晶步骤(iv)释放的水产生的氯化钠溶液用作立式三区反应器的中间区域中的液相。
在根据本发明的方法的一个实施方案中，另外将立式三区反应器的中间区域中的液相湍流化，以促进二水合氯化钠晶体的定量纯化。
在根据本发明的方法的一个实施方案中，步骤(ii)中的浮选涉及浮选剂的使用。
在根据本发明的方法的一个实施方案中，填充立式三区反应器的下部区域的氯化钠饱和溶液的浓度为26重量％至26.6重量％。
在根据本发明的方法的一个实施方案中，在步骤(iv)之后，所述方法还包括洗涤无水氯化钠晶体的附加步骤。
在根据本发明的方法的一个实施方案中，在步骤(iv)之后，所述方法还包括过滤步骤和干燥无水氯化钠的悬浮液以获得无水氯化钠晶体的步骤。
在根据本发明的实施方案中，在步骤(ii)中，通过浮选将所得二水合氯化钠晶体与氯化钾晶体和不溶性残留物分离，由此形成包含氯化钾晶体和不溶性残留物的泡沫。
在根据本发明的方法的一个实施方案中，在步骤(ii)之后，所述方法还包括除去泡沫的步骤和挤压泡沫产物以获得氯化钾精矿的步骤。
在根据本发明的方法的具体实施方案中，所述方法还包括对氯化钾精矿进行水溶加工或浮选加工以获得纯氯化钾晶体的步骤。
本发明的方法实现了将大于98％的氯化钾分离成纯度大于98％的KCl的精矿，这是因为本发明的方法在物理和化学方面确保了氯化钠的完全溶解和重结晶。
作为多矿物源的主要成分的岩盐包含钾盐包裹体，通过研磨矿石可释放该钾盐包裹体。然而，一些钾盐保留在岩盐的晶体聚集体内，并且由于用于浸提的溶液不能接触到氯化钾晶体的表面，因此氯化钾晶体不能通过浮选或水溶法进行分离。在本发明的方法中，将过饱和溶液用作结晶水合物的来源，并且二水合氯化钠不与无水盐共结晶，也不与多矿物源的任何其他组分共结晶。这一性质是初始岩盐完全溶解的基础，排除了通过新形成的结晶水合物二次“包封”多矿物源颗粒的风险，这有助于实现所描述的技术效果，即氯化钾的定量分离。
此外，本发明的作者偶然发现，所述方法还使大于99％的氯化钠分离成纯度大于99.9％的NaCl的精矿，其中通过用于食品级产品分析的分析对照的标准方法不会检测到残留浓度的有机杂质(特别是胺类)。
除此之外，本发明的方法使得减少了来自钾石盐矿富集的废料的量。在现有富集方法中，相对于每吨精矿，废料分别包含2吨至3吨的固体岩盐和0.1吨至0.2吨的液体矿泥。在本发明中，相对于每吨的精矿，废料仅包含0.1吨至0.2吨的矿泥，即废料的总量减少了超过10倍。
本发明的第二主题是用于从包含氯化钠和氯化钾的多矿物源中分离氯化钠和氯化钾的立式三区反应器，包括：
-第一储存器，第一储存器限定了反应器的上部区域并且包括加气器、用于除热的热交换器和第一混合器，其中储存器配备有经过研磨的多矿物源的供给装置、浮选进气口和出气口、浮选剂的供给装置、其他试剂的供给装置、包含氯化钾的泡沫的提取装置以及氯化钠和氯化钾的饱和溶液的投料装置，
-限定反应器的中间区域的多级逆流洗涤塔，
-第二储存器，第二储存器限定了反应器的下部区域并且包括用于供热的热交换器和第二混合器，其中第二储存器配备有无水氯化钠悬浮液的排放装置和氯化钠饱和溶液的供给装置。
在根据本发明的立式三区反应器的一个实施方案中，第一储存器包括盖体，该盖体中布置有经过研磨的多矿物源的供给装置、浮选进气口和出气口、浮选剂供给装置以及其他试剂的供给装置，同时在第一储存器的侧壁的上部布置有包含氯化钾的泡沫的提取装置以及氯化钠和氯化钾的饱和溶液的供给装置。
在根据本发明的立式三区反应器的一个实施方案中，无水氯化钠悬浮液的排放装置位于第二储存器的底部，并且氯化钠饱和溶液的供给装置位于第二储存器的侧壁。
在根据本发明的立式三区反应器的一个实施方案中，用于除热的热交换器和/或用于供热的热交换器为内部热交换器。
在根据本发明的立式三区反应器的一个实施方案中，用于除热的热交换器和/或用于供热的热交换器为外部热交换器。
在根据本发明的立式三区反应器的一个实施方案中，用于供热的热交换器和用于除热的热交换器一体化为以热泵为代表的单一闭合热回路。
在根据本发明的立式三区反应器的具体实施方案中，所述多级逆流洗涤塔为转盘塔。
在根据本发明的立式三区反应器的具体实施方案中，所述多级逆流洗涤塔为脉冲塔。
在根据本发明的立式三区反应器的具体实施方案中，所述反应器包括位于第二储存器下方的附加多级逆流洗涤塔。
在根据本发明的立式三区反应器的具体实施方案中，所述附加多级逆流洗涤塔为脉冲塔。
在根据本发明的立式三区反应器的具体实施方案中，所述附加多级逆流洗涤塔为转盘塔。
在本发明的具体实施方案中，由供给管和/或排放管限定供给装置和/或排放装置。
在本发明的具体实施方案中，将根据本发明的所述立式三区反应器设计为用于进行所描述的根据本发明的氯化钾和氯化钠的分离方法，并且能够在单一反应器中以连续方式进行本发明的所述方法。
附图说明
图1为用于从多矿物源中分离氯化钠和氯化钾的立式三区反应器的示意图。
图2为用于从多矿物源中分离氯化钠和氯化钾的具有附加塔的立式三区反应器的示意图。
图3为图2所示的立式三区反应器的流程图。
具体实施方式
本发明涉及从包含氯化钠和氯化钾的多矿物源中分离氯化钾和氯化钠的方法，包括以下步骤：
(i)将预研磨的多矿物源供至填充有氯化钠和氯化钾饱和溶液的立式三区反应器的上部区域中，在该区域中温度维持在-2.5℃至-20℃之间，
(ii)使氯化钠重结晶以形成二水合氯化钠，并且通过浮选将所得二水合氯化钠晶体与氯化钾的晶体分离以产生包含氯化钾晶体的泡沫，而二水合氯化钠晶体下落到所述立式三区反应器的中间区域，
(iii)通过液相的上升流对二水合氯化钠晶体进行多级分选，并且同时通过相同的液相的上升流对下落的二水合氯化钠晶体进行多级逆流洗涤，其中上升流速度等于这样的颗粒的浮选速度，该颗粒的流体力学直径比多矿物源颗粒的最大流体力学直径大20微米以上；因此使经洗涤的二水合氯化钠晶体进入到所述立式三区反应器的下部区域，条件是进入到所述立式三区反应器的下部区域的二水合氯化钠晶体的流体力学直径比多矿物源颗粒的最大流体力学直径大至少20微米，
(iv)在填充有氯化钠饱和溶液的所述立式三区反应器的下部区域中，将经洗涤的二水合氯化钠晶体重结晶为无水氯化钠，在该区域中温度维持在0.5℃至15℃之间，以产生无水氯化钠的悬浮液。
在本发明的上下文中，应当将术语“包含氯化钠和氯化钾的多矿物源”理解为是指钾石盐矿，以及通过氯化钾的浮选富集产生的废料。
“钾石盐矿”是指主要由比例为1:1000至1000:1的氯化钾和氯化钠构成的混合物，以无水混合物计，在混合物中氯化钾和氯化钠的百分含量的总和超过80％，并且在钾盐的天然析出物中伴随钾盐和岩盐的其他杂质(例如白云石、光卤石、无水石膏、硫酸镁石、粘土等)的聚集体的含量小于20％。氯化钾和氯化钠的混合物也可以是人工来源，特别地，可以是由静电富集方法得到的精矿、由浮选或水溶法得到的岩盐废料、由各种富集方法得到的旋风灰。
“通过氯化钾的浮选富集产生的废料”是指通过钾石盐的浮选富集产生的混合物。钾石盐的浮选富集仅确保了部分提取84％至86％的氯化钾，而其余的氯化钾进入岩盐废料中。岩盐废料中钾的含量为2.5％至3％。这种废料的量是相当显著的：每吨KCl会产生3吨至4吨的废料，并且尽管废料的氯化钠含量高(93％至95％)，但因为岩盐被污染，所以通常不接受将其作为NaCl的来源，其中岩盐首先被具有致癌性质的胺类(在该方法中使用的浮选剂)污染，其次被不溶性杂质和氯化钾污染。
由于考虑到存在于废料中的杂质的性质和组成，从所得盐的后续应用的观点出发，现有的氯化钠纯化方法不是成本有效的，因此目前这种废料最终进入填埋场，这存在许多环境和技术风险。
通过氯化钾的浮选富集产生的废料关于无机化合物的典型组成如下：
表1
Figure BDA0002589708970000111
并且以下关于有机组合物的典型组成为：
表2
Figure BDA0002589708970000112
术语“氯化钾精矿”是指由浮选过程产生的泡沫，其已经经过挤压(残留水分含量为7％至10％)，包含(以无水产品计)93％至95％的氯化钾、2％至3％的氯化钠和3％至4％的不溶性残留物。不溶性残留物的组成根据钾石盐析出物的性质而变化，并且通常包含无水硫酸钙、碳酸钙和碳酸镁、铝硅酸盐(粘土)、铁氧化物和硫化物以及有机成分。干燥后，可以将精矿送去造粒或重结晶为纯(以氯化钾计大于98％)水溶品质产品。
在本发明的上下文中，术语“不溶性残留物”是指在用五倍(以质量计)量的90℃蒸馏水溶解多矿物源(或氯化钠、或氯化钾精矿)的样品，随后定量洗涤除去氯离子并干燥后剩余的固相。根据GOST R 54345-2011(俄罗斯国家标准)的重量法确定非水溶性残留物的质量分数。
在本发明的上下文中，术语“颗粒的流体力学直径”是指具有已知密度的球形颗粒的直径，该球形颗粒对于经受了与作用于测定颗粒的力相同的力的液体介质而言具有相同的漂移速率(参见俄罗斯国家标准GOST R 8.712-2010:State system for ensuring theuniformity of measurements.Dispersion characteristics of nanometric aerosolsand suspensions.Measurement methods)。
在本发明的上下文中，术语“最大流体力学直径”是指在不同的粒度分布曲线上最后百分位的平均流体力学直径。
将在下文中详细描述从包含氯化钠或氯化钾的多矿物源中分离氯化钾和氯化钠的方法。
将多矿物源进行研磨。将预研磨的混合物连续地供给至立式三区反应器的上部区域中。上部区域的液相(母液)是同时被至少两种盐，即被NaCl和KCl饱和的溶液。溶液中盐的典型浓度为20.5重量％至23重量％的NaCl和6重量％至7重量％的KCl。
将上部区域温度维持在这样的范围内，使得与液相平衡的固相中的一者为二水合氯化钠。所述温度范围为-20℃至-2.5℃。优选地，上部区域中的温度维持在接近所述范围的上限，即-5℃至-3℃。
当盐混合物进入到反应器的上部区域中时，仅一种盐-NaCl重结晶，即，经历双相变：混合物中包含的无水氯化钠溶解，从而使液相对于二水合氯化钠过饱和。因此，溶液的这种过饱和驱使新的固相-NaCl*2H2O结晶。混合物的所有其他成分或者不经历任何相变(所有不溶性杂质和氯化钾，溶液相对于所有不溶性杂质和氯化钾是饱和的)，或者经历一次相变-溶解(氯化钙和镁)。
重结晶的结果是，释放了包封在岩盐的晶体聚集体中的所有可溶性和不溶性杂质，并且以悬浮液的形式进入上部区域的体积中或进入溶液中。因此，在根据本发明的方法中的物理和化学方面，发生的是岩盐的完全溶解，随后岩盐完全重结晶，因此与现有技术相比，显著提高了氯化钾的分离程度。
二水合氯化钠晶格的特征在于，母液和固相之间杂质的分配系数大于104，换句话说，重结晶有效地纯化了二水合物使之与所有杂质分离，包括可溶性杂质。
为了防止对重结晶过程的抑制，需要使上部区域的液相中的如下离子的浓度最小化，所述离子为亲水性高于Na+离子的离子，即Mg2+和Ca2+。所述阳离子的积累使NaCl-NaCl*2H2O相变的温度下降，并且如果这些离子的总浓度大于1.5摩尔/升，那么二水合氯化钠的存在区域完全消失。为此，使液相中二价阳离子的总浓度保持为低于2重量％，优选低于1重量％，这通过将相应量的试剂连续供给至反应器上部区域来实现，所述试剂将Mg2+和Ca2+阳离子转化为溶解度低的钙化合物和镁化合物。所述试剂的功能可以通过具有诸如碳酸根、磷酸根、草酸根、硫阴离子之类的阴离子的钠或钾盐来实现，优选为碳酸钠。
上部区域的母液中悬浮的固相的固定矿物组合物首先包含“纯”二水合氯化钠的生长晶体、溶解过程中的无水氯化钠的“脏(dirty)”晶体、天然氯化钾的晶体、不溶性天然杂质(CaSO4、CaCO3、MgCO3、粘土)以及次要来源的碳酸钙和碳酸镁，即由于通过碳酸钠转化氯化钙和氯化镁而在反应器的上部区域中获得的碳酸钙和碳酸镁。
在热力学参数接近NaCl-NaCl*2H2O相变线的区域中，即在-5℃至-3℃的温度范围内，发现了优选的重结晶模式。在这些条件(液相组成和上部区域的温度范围)下，实验发现二水合物的异常结晶过程——不会像通常那样伴随小颗粒的出现以及小颗粒的进一步生长；相反，在短时间的诱导(在此期间完全不存在结晶相)之后，晶体开始在溶液中出现，并且晶体已经相对较大，具有大于70微米的流体力学直径，并且立刻生长至对应于分选边界的尺寸，即＞90微米，优选为＞110微米。
多矿物源和二水合氯化钠晶体的粒径的相关性以这样的方式配置，使得上部区域的二水合氯化钠晶体的固定粒度分布包括流体力学直径比多矿物源颗粒的最大流体力学直径大20微米以上的大的晶体级分。通过降低溶液过饱和的程度来实现具有显著流体力学直径的二水合氯化钠晶体级分的存在，而降低溶液过饱和的程度又是通过常见的化学方法进行的，例如通过在强烈搅拌的条件下减少原料混合物的供给。以这种方式，只要维持如对于悬浮固相所述的重结晶模式，则初始混合物颗粒的固定粒度分布在上限侧比二水合氯化钠晶体的固定粒度分布更窄：新形成的二水合物的组合物包含二水合氯化钠晶体的流体力学直径比多矿物源颗粒的最大流体力学直径大至少20微米的级分。
通过这种具有超过多矿物源颗粒的流体力学直径的二水合氯化钠晶体的级分的存在，确保了在反应器的中间区域中初始混合物颗粒与纯二水合氯化钠晶体的清楚的后续尺寸分级。
在二水合氯化钠的结晶期间，放出结晶潜热，因此，为了将上部区域温度维持在预定范围内，必须(例如，但不限于)通过热交换器的壁除去热量，所述热交换器位于外部或直接浸入在上部区域的悬浮液中。
通过本领域已知的方法、优选通过浮选，在上部区域中将二水合氯化钠中与氯化钾晶体和不溶性杂质分离。氯化钾与伴随的杂质一起通过上部排水管以包含氯化钾和不溶性残留物的泡沫的形式排出。通过在工业浮选富集中使用的已知浮选剂使氯化钾的表面部分疏水化，这些浮选剂例如为：作为捕收剂的伯胺、作为胺分散剂的醇类C5-C8、作为捕收剂的非极性添加剂的液体石蜡、作为起泡剂的松树油、作为絮凝剂的聚丙烯酰胺以及作为抑制剂的淀粉。
浮选法确保了二水合氯化钠与氯化钾和不溶性杂质的严格分离。通常，进行氯化钾的浮选的温度与溶液中二水合NaCl晶体的存在不相容。然而，出乎意料地发现，在选定的结晶温度和浓度条件下，二水合物晶体的液相亲和力显著高于无水氯化钠的液相亲和力，这甚至排除了在零下温度气泡对生长晶体的粘附，并且防止了二水合氯化钠最终在泡沫中。
为了支持浮选，在反应器的上部区域中布置有进气口，并且同时将浮选剂连续地供给至所述上部区域中。其结果是，上部区域中的液相具有固定浓度的有机添加剂，所述有机添加剂为包括伯胺在内的浮选剂。
反应器上部区域的下部通向反应器的同轴定位的中间区域。在中间区域中，利用液相的上升流对晶体进行多级尺寸分级，并通过同一液相的上升流对下落的晶体进行多级逆流洗涤。
上部区域中的二水合氯化钠晶体具有较宽的固定尺寸分布，特别地，包括流体力学直径比多矿物源的最大流体力学直径大20微米的晶体级分。
分选边界由上升流速度限定，如此固定上升流速度，使得仅上述大晶体可以通过中间区域并下落到下部区域中，而多矿物源颗粒则保留在上部区域中。尽管连续地除去了晶体尺寸大于分选边界的较大的二水合物级分，但通过尺寸小于限定的分选边界的更小的二水合氯化钠晶体连续地生长，从而维持了所述粗大级分在第一区域中的存在。
为了完全排除小颗粒通过中间区域，以多级方式组织所述区域中的颗粒分选，这是通过足够数量的内部分隔装置(板)来确保的，其中所述内部分隔装置抑制了固相和液相的逆流的纵向混合。分隔装置形成了根据预定尺寸边界定量地分隔晶体的步骤的顺序级联。
诸如晶体尺寸(流体力学直径)和密度、液相密度和粘度之类的参数的组合预先确定了在大于90微米、优选大于110微米、并且更优选为90微米至110微米的边界处的粒径分级所需的洗涤流体的上升流的低线速度，所述速度在2mm/s至10mm/s的范围内。这样低的速度，在确保了二水合氯化钠与不溶于母液中的杂质分离的同时，不允许洗去可溶性杂质和微细分散的粘土，这些可溶性杂质和微细分散的粘土存在于由来自“脏”的上部区域的晶体捕获的夹杂液相中。在层流条件下，可以由二水合物晶体以流体的“粘附”边界层的形式捕获液相。
为了定量地从夹杂液相中洗涤晶体，通过传播切向速度，即垂直于反应器轴线，使设置在相应的分隔装置之间的各批液体湍流化。
通过外部机械能，例如通过旋转安装在分隔装置之间的转子来实现湍流化。优选地，由反应器内液柱的周期性脉动产生湍流效应。脉动产生了液相的瞬时速度，其大小足以破坏粘附的边界层，加上所需的步骤数，确保了从可溶性杂质和粘土中定量纯化二水合物晶体。
在中间区域中进行多级尺寸分级和逆流洗涤之后，流体力学直径比多矿物源颗粒的最大流体力学直径大至少20微米的二水合氯化钠晶体进入反应器的下部“清洁”区。下部区域充满悬浮液，其中液相(母液)为NaCl饱和溶液。溶液中典型的盐浓度为：26重量％至26.6重量％的NaCl。
下部区域温度维持在这样的范围内，使得无水氯化钠为与液相平衡的固相。所述温度范围为+0.15℃以上。优选地，将下部区域温度维持在接近所述范围的下限，即+1℃至+2℃。
当进入反应器的下部区域时，二水合氯化钠重结晶，即经过双相变：二水合氯化钠溶解，由此液相变为无水氯化钠过饱和。因此，溶液的这种过饱和驱使新的固相-无水NaCl的结晶。
二水合氯化钠的溶解伴随着结晶潜热的吸收，因此，为了将下部区域温度维持在预定范围内，(例如但不限于)通过热交换器的壁供应热量，所述热交换器在外部或直接浸入下部区域的悬浮液中。
由于在上部区域中无水氯化钠重结晶为二水合物期间产生的热量等于在下部区域中进行相反过程所需的热量，因此通过热泵将热量供应至相应的区域并且从相应的区域除去热量。
悬浮在下部区域的母液中的固相的固定组合物包含在溶解的过程中生长的无水氯化钠晶体和二水合氯化钠晶体。
除了热量以外，重结晶还伴随有液相产物——2摩尔水/摩尔二水合物的释放，其中二水合物从上部区域以结晶态引入。虽然已经在“污染”区将水捕获，但是实际上没有杂质最终存在于结晶水合物的组合物中，因此，下部区域供应有来自上部区域的纯水，而不涉及外部来源。通过上部区域中的分级结晶和反应器的中部区域中的逆流洗涤将水纯化。
通过二水合物晶体的下降流将新形成的液相置换到中间区域，由此产生纯氯化钠溶液的上升流。纯氯化钠溶液的上升流代表在中间区域中用于逆流分选和洗涤二水合物晶体的洗涤液。
由二水合氯化钠晶体和饱和氯化钠溶液之间的密度差驱使洗涤液的上升流。在本发明中，在没有任何机械驱动器的情况下实现液相和固相的逆流移动，并且在单一的反应器中发生液相和固相的逆流移动；在二水合物固相不与母液的液相分离的情况下，进行二水合物的结晶、洗涤除去杂质和重结晶以获得无水盐。
为了防止二水合氯化钠在反应器中间区域的洗涤步骤中重结晶为无水氯化钠，将洗涤液上升流的温度保持为低于0℃，优选低于-3℃，并且为此使用其中有冷却剂循环的热交换器。
新形成的无水氯化钠晶体作为悬浮液从下部区域除去；通过已知技术将其进一步从液相中分离，然后干燥，并可最终用作高纯度盐的来源。
通过已知技术例如水溶法使由氯化钾晶体和不溶性残留物组成的上部区域泡沫再循环，具体而言，在倾析之后，用再循环的热母液浸提氯化钾，随后结晶以获得水溶品质产品。
所述钾石盐矿加工方法的唯一废料为由硫酸钙、碳酸镁和碳酸钙、粘土和被氯化钠和氯化钾饱和的夹杂溶液组成的不溶性残留物精矿。
还应当注意，根据本发明的方法的主要特征是使用液相的上升流对二水合氯化钠晶体进行多级分选，以及通过同一液相的上升流对下降的二水合氯化钠晶体进行多级逆流洗涤，这是因为目标原材料除了包含不溶性杂质之外还包含可溶性污染物，这些可溶性污染物在重结晶期间会转移到母液中：
-氯化钙和氯化镁、硫酸钠，
-氯化钾，没有化学方法将其由NaCl溶液中纯化，
-二水合硫酸钙，与纯水相比，二水合硫酸钙在NaCl溶液中的溶解度显著增加；即使初始的岩盐组合物可能不含这种杂质，但是也可能通过将液相化学纯化以除去硫酸钠而在溶液中形成这种杂质，
-溴化物、碘化物，
-可溶性有机化合物和表面活性剂，特别是胺(浮选剂)，
-微细分散的粘土颗粒，其表现为真正的可溶性物质：在高度矿化溶液中，这些颗粒的尺寸不超过1微米至2微米，这导致这些颗粒与液相的湍流脉动同时移动，并且不能通过颗粒尺寸分级将这些颗粒与微细级分一起与母液完全分离。
在没有二水合氯化钠晶体的多级分选和下降的二水合氯化钠晶体的多级逆流洗涤步骤的情况下，前述杂质不可避免地保留在产物之一(氯化钠)的夹杂的母液组合物中。
为了实施如上文详细描述的从多矿物源中分离氯化钾和氯化钠的方法，本发明的作者开发了一种立式三区反应器(如图1和图2所示)，使得在单一反应器中以连续的方式实施氯化钾和氯化钠的分离方法。
如图1所示，根据本发明的立式三区反应器为塔型装置1，包括上部圆锥形储存器2、下部圆锥形储存器3和放置在位于储存器2和3之间的装置1的中间部分的塔4。
对应于反应器的上部区域I的上部储存器2配备有混合器5、用于矿浆曝气的内部装置6和用于矿浆冷却的一体化热交换器7。
典型地，用顶盖8封闭上部圆锥形储存器2，该顶盖8设置有各种料流供应和排放管，此外，在储存器2的侧壁的上部设置有泡沫产品料流的排放管2a。
在反应器的上部区域I中进行以下工序：
-使无水氯化钠重结晶，以产生流体力学直径大于90微米、优选大于110微米并且更优选在90微米至110微米的范围内的二水合氯化钠的大晶体，其中无水氯化钠为预研磨的钾盐矿的主要成分，
-将氯化钾晶体和不溶性杂质浮选为泡沫，在挤压出液相之后，泡沫变为目标氯化钾精矿，
-通过外部供给的碳酸钠，对液相进行试剂辅助纯化，以除去可溶性阳离子Ca2+和Mg2+，并且如果需要，则除去其他离子。
上部储存器2的下部锥形部分连接至对应于反应器1的中间区域II的塔4。在塔4的内部，布置有适当数量的内部分隔装置9，以防止液相和固相的逆流发生纵向混合。分隔装置形成了一系列顺序步骤级联，从而根据预定的尺寸边界分离晶体。
作为一种选择，反应器1的中间区域II可以布置为转盘塔，其中各级联为转盘(转子)和环形隔板(定子)的组合，或者在一个优选实施方案中，反应器1的中间区域II可以布置为脉冲塔。在为脉冲塔的情况下，分隔装置9为具有20％至50％的流动截面的板，并且在塔的下部布置有管道，该管道与三区反应器中的流体的外部脉动发生器连接。
在反应器的中间区域II中进行以下工序：
-通过液相的上升流对晶体进行多级尺寸分级，由于多级尺寸分级，塔仅允许大的二水合氯化钠晶体(例如，大于90微米)向下通过(至下部区域)，并且阻止小的二水合物晶体以及预研磨至流体力学直径小于70微米的颗粒的初始混合物通过，
-从由上部区域捕获的夹杂的液相中对二水合氯化钠晶体进行多级逆流洗涤，其中夹杂的液相包含各种有机和无机杂质，特别是钾、钙和镁阳离子、硫酸根阴离子、浮选剂。通过来自反应器的下部区域的液相的上升流进行洗涤步骤，所述液相为纯氯化钠的饱和溶液。
限定反应器1的下部区域III的下部圆锥形储存器3配备有混合器10和用于矿浆加热的一体化热交换器11。该储存器3的上盖12与塔4的下端相连。储存器3的下部锥形部分配备有纯无水氯化钠悬浮液的排出管14。侧壁可以包括饱和氯化钠溶液的排放管13，其中饱和氯化钠溶液是在从纯无水氯化钠悬浮液中分离固相的步骤中获得的。
在下部区域中进行以下工序：
-使来自塔(中间区域)的二水合氯化钠进行重结晶以产生无水氯化钠晶体，
-由于在结晶水合物重结晶期间从结晶水合物中释放水，因此产生了向反应器的塔部分(中间区域)移动的液相流，该液相流为多级晶体分选以及多级晶体分选的多级逆流洗涤所需的。
图2示出了根据本发明的立式三区反应器的其他实施方案。其与图1所示的反应器没有根本的区别，然而，为了定量纯化氯化钠以除去有毒的浮选剂，反应器的下部配备有限定了反应器1的附加区域IV的附加的控制洗涤塔15。附加的塔15的结构与设置在反应器1的中间区域II中的塔4的结构相同，并且优选为脉冲塔。在附加塔15的下部设置了纯的无水氯化钠悬浮液的排出管16和多级逆流洗涤所需的饱和氯化钠溶液的外部料流的入口管17。如果使用附加塔15，那么与外部脉冲发生器18连接，以在反应器1的中间区域II和附加区域IV中产生流体的塔的脉动。
在附加塔15中进行以下工序：
-由在下部区域中捕获的夹杂液相对无水氯化钠晶体进行多级逆流洗涤。通过供给至附加塔的下部区域的液相的上升流进行洗涤步骤，该液相为纯氯化钠的饱和溶液。
由于反应器1的上部区域I和下部II中的工序需要除去(在上部区域I中)和供应(在下部区域II中)等量的热量，因此通过热泵维持热平衡，如图1和2所示，热泵包括两个热交换器7和11，即，在反应器1的下部区域II中的冷凝器和反应器1的上部区域I中的蒸发器；压缩机19；和节流装置20，它们一起形成闭合的热回路，就技术热力学而言，该热回路为热泵。
此外，图3为图2所示的立式三区反应器的流程图。
(i)为浮选剂的输入流；
(ii)为碳酸钠的输入流；
(iii)为经研磨的多矿物源的输入流；
(iv)为废气的输出流；
(v)为用于浮选的输入气流；
(vi)为氯化钠和氯化钾饱和溶液的输入流；
(vii)为泡沫产物的输出流；
(viii)为纯氯化钠溶液的上升流；
(ix)为二水合氯化钠晶体的下降流；
(x)为纯氯化钠溶液的上升流；
(xi)为氯化钠晶体的下降流；
(xii)为纯氯化钠溶液的输入流；并且
(xiii)为氯化钠悬浮液的输出流。
参考以下实施例进一步描述本发明。
实施例1
对于该实验，使用来自Starobinski碳酸钾矿床的1.6kg的矿石样品，具有以下组成(以重量％计)：
·KCl–28.2％
·NaCl–69.1％
·MgCl2–0.34％
·CaSO4–1.46％
·粘土、硅酸盐、碳酸盐–0.9％
将样品干燥，然后在冲击式磨机中研磨，由此筛分得到流体力学直径≤70微米的级分。
另一单独的实验证明，研磨颗粒的流体力学直径小于或等于70微米，相当于使用干筛法(GOST 18318-94)通过80微米×80微米的方孔筛产生的级分。颗粒流体力学直径≤70微米的级分的质量为1384g。用预冷却至0℃的氯化钠饱和溶液填充由有机玻璃制成的总容积为15升的立式三区反应器，由二次蒸馏水和分类为“分析纯”的无水氯化钠制备所述溶液。在反应器的下部区域中开始外部供给纯NaCl溶液之后，根据需要通过供给器将适量(345g)的水溶品质氯化钾供给至反应器的上部区域中，以使上部区域中的母液被氯化钾饱和。
在用冷却剂填充上部区域中的浸入式热交换器并使上部区域溶液温度达到-5℃之后，将钾石盐矿的研磨级分供给至上部区域中，同时将外部洗涤流体的流量提高到2l/h。
一段时间后，在上部区域观察到二水合氯化钠晶体的悬浮层的形成，并且在实验过程中，液相浊度从3FEU增加到1700FEU。当晶体的流体力学直径达到≥90微米，即颗粒浮选速度超过洗涤流体的上升流的速度时的值时，二水合物开始下落到中间区域，该中间区域由设置在反应器的中间部分的脉冲塔部分表示。在通过中间区域后，二水合物晶体进入到下部区域中，在下部区域中，浸入式热交换器将温度维持在+3℃的水平。一旦在中间区域首先出现二水合物晶体，则逐渐降低外部洗涤流体的流量，并且在实验结束时达到0.5l/h。
在下部区域中，二水合物重结晶以产生无水氯化钠。下部区域用作实验中产生的无水NaCl晶体的收集器。在实验过程中，下部区域的液相浊度从未超过5PEU。一旦中断经研磨的矿石的供给，则通过阀门将下部区域与反应器的其余部分切断，在吸滤器中分离无水氯化钠晶体，在120℃干燥2小时并进行分析。
质量为920g的成品具有以下化学组成(以重量％计)：
·NaCl–99.92％
·KCl–0.02％
·CaSO4–0.02％
·不溶性残留物–0.01％
·可溶性杂质(Mg、Ca、Rb、Br、I)的总量–0.03％
在无水氯化钠级分的组成中实际上不存在氯化钾晶体，证明了将氯化钾晶体定量提取为氯化钾精矿。
实施例2
根据实施例1进行实验。一旦中断供给经研磨的矿石，则将外部洗涤流体的流量增加至5l/h，随后等待二水合物晶体离开上部区域(目视排空控制)。之后，用阀门将上部区域与反应器的其余部分切断，将来自上部区域的悬浮液转移至恒温器中，加热至112℃的温度以溶解在实验过程中在上部区域收集的天然氯化钾晶体。
然后，在110℃的经加热的过滤器中过滤悬浮液。所得滤液的浊度为35FEU。在恒温器中在强烈搅拌下以7度/小时的冷却速率冷却滤液以达到25℃的温度，其结果是使氯化钾结晶。冷却过程完成后，在吸滤器中分离悬浮液，用饱和氯化钾溶液洗涤固相一次，在130℃干燥2小时并进行分析。
质量为272g的成品具有以下化学组成(以重量％计)：
·KCl–99.1％
·NaCl–0.14％
·CaSO4–0.02％
·不溶性残留物–0.74％
实施例3
对于该实验，使用1.5kg的来自浮选的岩盐废料的样品，其具有以下组成(以重量％计)：
NaCl–95.2％
KCl–1.6％
MgCl2–0.24％
CaSO4–1.3％
粘土、硅酸盐、碳酸盐–0.8％
伯胺C18–0.02％
水–0.84％
将样品干燥，然后在冲击式磨机中研磨，由此筛分得到≤90微米的级分。
另一单独的实验证明，研磨颗粒的流体力学直径小于或等于90微米，相当于使用干筛法(GOST 18318-94)通过105微米×105微米的方孔筛产生的级分。
颗粒流体力学直径≤90微米的级分的质量为1155g。根据实施例1进行实验。一旦晶体的流体力学直径达到≥110微米，即颗粒浮选速度超过洗涤流体的上升流的速度时的值，二水合物便开始下落到中间区域，该中间区域由设置在反应器的中间部分的脉冲塔的部分表示。在结束供给经研磨的岩盐时，上部区域中的液相浊度为1220FEU，而下部“纯”区域中的液相浊度小于5FEU。
质量为762g的成品具有以下化学组成(以重量％计)：
NaCl-99.95％
KCl–0.01％
CaSO4–0.01％
不溶性残留物–0.03％
伯胺C18–未发现
实施例4
对于该实验，使用来自Starobinski钾盐矿床的1.75kg的矿石样品，具有以下组成(以重量％计)：
KCl–28.1％
NaCl–69.2％
MgCl2–0.3％
CaSO4–1.42％
粘土、硅酸盐、碳酸盐–0.98％
将样品干燥，然后在冲击式磨机中研磨，由此筛分得到≤70微米的级分。颗粒流体动力学直径≤70微米的级分的质量为1504g。根据实施例1进行实验。此外，在供给经研磨的矿石之前，相对于每1kg的矿石，将如下量的单一载荷的浮选剂供至上部区域中：
·伯胺混合物C18-C20 -45mg
·非极性试剂(煤油) -12mg
·起泡剂(松树油) -35mg
·絮凝剂(聚丙烯酰胺) -15mg
在将经研磨的矿石供给至第一区域的上部的同时，另外通过分散喷嘴供应空气。在结束供给经研磨的岩盐时，第一区域中的液相浊度为430FEU，而下部的“纯”区域中的液相浊度小于3FEU。将泡沫产物排出到吸滤器中，用饱和氯化钠溶液对固体残留物进行两次洗涤，以选择性地溶解氯化钾晶体。在该过程之后进行的析出物的显微镜检查示出了不存在氯化钠的典型立方晶体，这表明浮选的高选择性，具体而言，泡沫产物中未捕获二水合氯化钠晶体。

Claims (27)

1.一种从包含氯化钠和氯化钾的多矿物源中分离氯化钠和氯化钾的方法，包括以下步骤：
(i)将预研磨的多矿物源供给至填充有氯化钠和氯化钾饱和溶液的立式三区反应器的上部区域中，在所述上部区域中温度维持在-2.5℃至-20℃之间，其中液相中二价阳离子的总浓度保持为低于2重量％，
(ii)使氯化钠重结晶以形成二水合氯化钠，并且通过浮选将形成的二水合氯化钠晶体与氯化钾的晶体分离以产生包含氯化钾晶体的泡沫，而所述二水合氯化钠晶体下落到所述立式三区反应器的中间区域，
(iii)通过液相的上升流对所述二水合氯化钠晶体进行多级分选，并且同时通过同一液相的上升流对下落的所述二水合氯化钠晶体进行多级逆流洗涤，其中所述上升流的速度等于流体力学直径比所述多矿物源颗粒的最大流体力学直径大20微米以上的颗粒的浮选速度；由此使经洗涤的所述二水合氯化钠晶体进入到所述立式三区反应器的下部区域，条件是进入到所述立式三区反应器的下部区域的所述二水合氯化钠晶体的流体力学直径比所述多矿物源颗粒的最大流体力学直径大至少20微米，
(iv)在填充有氯化钠饱和溶液的所述立式三区反应器的所述下部区域中，使经洗涤的二水合氯化钠晶体重结晶为无水氯化钠，在所述下部区域中温度维持在0.5℃至15℃之间，以产生无水氯化钠的悬浮液。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述多矿物源为钾石盐矿。
3.根据权利要求1所述的方法，其中所述多矿物源为通过氯化钾的浮选富集产生的岩盐废料。
4.根据权利要求1所述的方法，其中所述立式三区反应器的所述上部区域中的温度维持在-3℃至-5℃的范围内。
5.根据权利要求1所述的方法，其中所述氯化钠和氯化钾饱和溶液中的NaCl浓度为20.5重量％至23重量％，并且KCl浓度为6重量％至7重量％。
6.根据权利要求1所述的方法，其中，在所述立式三区反应器的所述中间区域中，所述液相的所述上升流的温度维持为低于0℃。
7.根据权利要求1所述的方法，其中，在所述立式三区反应器的所述中间区域中，所述液相的所述上升流的温度维持为低于-3℃。
8.根据权利要求1所述的方法，其中所述立式三区反应器的所述中间区域中的所述液相的所述上升流的线速度的范围为2mm/s至10mm/s。
9.根据权利要求1所述的方法，其中由重结晶步骤(iv)释放的水产生的氯化钠溶液用作所述立式三区反应器的所述中间区域中的所述液相。
10.根据权利要求1所述的方法，其中将所述立式三区反应器的所述中间区域中的所述液相另外湍流化，以促进所述二水合氯化钠晶体的定量纯化。
11.根据权利要求1所述的方法，其中步骤(ii)中的所述浮选涉及浮选剂的使用。
12.根据权利要求1所述的方法，其中填充所述立式三区反应器的所述下部区域的所述氯化钠饱和溶液的浓度为26重量％至26.6重量％。
13.根据权利要求1所述的方法，在步骤(iv)之后，还包括洗涤所述无水氯化钠晶体的附加步骤。
14.根据权利要求1所述的方法，在步骤(iv)之后，还包括过滤的步骤和干燥无水氯化钠的悬浮液以获得无水氯化钠晶体的步骤。
15.根据权利要求1所述的方法，在步骤(ii)之后，还包括除去所述泡沫的步骤和挤压所述泡沫产物以获得氯化钾精矿的步骤。
16.根据权利要求14所述的方法，还包括对所述氯化钾精矿进行水溶或浮选加工以获得纯氯化钾晶体的步骤。
17.一种立式三区反应器，其用于从包含氯化钠和氯化钾的多矿物源中分离氯化钠和氯化钾，所述立式三区反应器包括：
-第一储存器，第一储存器限定了所述反应器的上部区域并且包括加气器、用于除热的热交换器和第一混合器，其中所述储存器配备有经过研磨的多矿物源的供给装置、浮选气进气口和出气口、浮选试剂的供给装置、其他试剂的供给装置、包含氯化钾的泡沫的提取装置以及氯化钠和氯化钾的饱和溶液的投料装置，
-限定所述反应器的中间区域的多级逆流洗涤塔，
-第二储存器，所述第二储存器限定了所述反应器的下部区域并且包括用于供热的热交换器和第二混合器，其中所述第二储存器配备有无水氯化钠悬浮液的排放装置和氯化钠饱和溶液的供给装置。
18.根据权利要求17所述的立式三区反应器，其中所述第一储存器包括盖体，该盖体中布置有经过研磨的多矿物源的供给装置、浮选气进气口和出气口、浮选剂供给装置以及其他试剂的供给装置，同时在所述第一储存器的侧壁的上部布置有包含氯化钾的泡沫的提取装置以及氯化钠和氯化钾的饱和溶液的供给装置。
19.根据权利要求17所述的立式三区反应器，其中所述无水氯化钠悬浮液的排放装置位于所述第二储存器的底部，并且所述氯化钠饱和溶液的供给装置位于所述第二储存器的侧壁。
20.根据权利要求17所述的立式三区反应器，其中所述用于除热的热交换器和/或所述用于供热的热交换器为内部热交换器。
21.根据权利要求17所述的立式三区反应器，其中所述用于除热的热交换器和/或所述用于供热的热交换器为外部热交换器。
22.根据权利要求17所述的立式三区反应器，其中所述用于供热的热交换器和所述用于除热的热交换器一体化为以热泵为代表的单一闭合热回路。
23.根据权利要求17所述的立式三区反应器，其中所述多级逆流洗涤塔为转盘塔。
24.根据权利要求17所述的立式三区反应器，其中所述多级逆流洗涤塔为脉冲塔。
25.根据权利要求17所述的立式三区反应器，包括位于所述第二储存器下方的附加多级逆流洗涤塔。
26.根据权利要求25所述的立式三区反应器，其中所述塔为脉冲塔。
27.根据权利要求25所述的立式三区反应器，其中所述塔为转盘塔。
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