DD147131A1 - Verfahren zur gewinnung und verarbeitung von carnallitit durch aussolung - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Gewinnung und Verarbeitung von Carnallitit durch Aussolung unterirdischer Carnallitlagerstaetten zur Gewinnung von Kalium und magnesiumchloridhaltigen Solen bei weitgehender Vermeidung von Wertstoffverlusten bei der Kaliumchloridgewinnung aus den anfallenden Solen und Herstellung einer hochkonzentrierten Endlauge in verwertbarer bzw. deponierbarer Form. Die Aufgabe der Erfindung ist die maximale Nutzung des Wertstoffgehaltes der ausgesolten Lagerstaettenbereiche bei Gewaehrleistung einer maximalen Solgeschwindig.Das erfindungsgemaesze Verfahren besteht in einer Kopplung des Breitsolprozesses von einzelnen Sondengruppen mit dem Hochsolprozesz von anderen Sondengruppen. Die moeglichen Anwendungsgebiete sind auf die solende Gewinnung von KCI aus Carnallititlagerstaetten beschraenkt.

Description

a) Titel der Erfindung

Verfahren zur Gewinnung und Verarbeitung von Carnallitit durch Aussolung ,

b) Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Gewinnung und Verarbeitung von Carnallitit durch Aussolung unter- ' irdischer Carnallititlagerstatten Cber Bohrungen unter Gewinnung von kalium- und magnesium- chloridhaltigen. Solen weitestgehehender Vermeidung von Wertstoffverlusten bei der Kaliumchloridgewinnung aus den anfallenden Solen und Herstellung einer hochkonzentrierten Endlauge in verwertbarer bzw. deponierbarer Form.

c) Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Die herkömmliche Gewinnung und Verarbeitung von Carnallitit beinhaltet den Abbau der Carnallititlagerstätte im Untertagebetrieb mittels eines bergbaulichen Abbauverfahrens j den Transport des vorgebrochenen Saugest eins nach über Tage, dessen Zerkleinerung und. die Gewinnung des Kaliumchlorids nach einem Heißlöseverfahren bei Anfall einer magnesiumchloridreichen Endlauge. Der Untertageabbau und die anschließende heiße Verlosung des geförderten Carnallitits gestalten sich , durch die ungünstigeren stofflichen Eigenschaften des Carnallitits gegenüber Hartsalζ oder Sylvinit sehr ungünstig und kostenintensiv und·bedingen weiterhin eine

aufwendige Beseitigung der in großen Mengen anfallenden magnesiumcbloridhaltigen Endlaugen, wenn nicht entweder der Carnallititabbau zur Gewinnung der Magnesiumkomponente als Hauptzweck betrieben wird, oder besonders günstige örtliche Bedingungen gegeben sind.

Solche Bedingungen können sein : Abstoßmöglichkeit von MgClp-Lösungen in einen Vorfluter in ausreichendem Umfang, hohe K„O-Gehalte des Carnallitits, günstige Lagerungsbedingungen, Mitgewinnung zusammen mit Sylvinit oder Hartsalze In diesen Fällen sind die ungünstigen stofflichen und geomechanischen Eigenschaften des Carnallitits meist nicht von entscheidender Bedeutung.

Für eine Gewinnung von Kalidüngemitteln bzw. Magnesiumchlorid aus Carnallititlagerstätten hat die solende Gewinnung große Vorzüge, da sie von über Tage aus erfolgen kann und neben dem Wegfall kostenintensiver Prozeßstufen auch zu einem geringeren spezifischen Anfall von magnisiumchloridhaltigen Endlaugen führt.

Es ist ein Verfahren bekannt, und in der Patentschrift V/P 53054 dargelegt, nach dem die Carnallititgewinnung auf soltechnischem Wege ermöglicht werden soll. Das Verfahren gestattet die Gewinnung des Carnallitanteils der Lagerstätte entweder mit dem Lösemittel Wasser, wobei hauptsächlich das Magnesiumchlorid gewonnen wird und der Kaliumchloridanteil zu über 90 Prozent in der Lagerstätte verbleibt.

Durch Anwendung von hoch an MgCl₂ konzentrierten Löselaugen kann auf Kosten der Solgeschwindigkeit die Carnallitzersetzung in der Solkammer vollständig vermieden werden. Um ein derartiges selektives Solverfahren zu ermöglichen, muß außerdem ein Anfangshohlraum im Liegenden der Lagerstätte breitgesolt werden, wobei die anfallende niedrigkonzentrierte· Breitsollösung beseitigt werden muß.

Ein .in der Kaliindustrie übliches Beseitigungsverfahren für niedrigkonzentrierte Salzlösungen ist der Abstoß in einen

Vorfluter oder, wo dieses aus Umweltschutzgründen nicht möglich ist j die Eindampfung, welche ein sehr energieaufwendiges Verfahren darstellt.

d) Ziel der Erfindung

Die Erfindung hat das Ziel, die bei der Beseitigung der zwangsweise anfallenden Breitsollösung entstehenden UmwäLt- bzw. Energieprobleme dadurch zu vermeiden, daß die anfallende Breitsollösung in den Verarbeitungsprozeß^er Carnallitsole so einbezogen wird, daß die erforderliche Aufkonzentrierung ohne Eindafjfung erfolgen kann und der Wertstoffinhalt der Breitsollösung zur KCl-Herstellung mit ausgenutzt wird.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine optimale Führung des Gesamtprozesses zu ermöglichen, wobei sowohl bei der Breitsolung als auch bei der produktionheißen Hochsolung der angelegten Gewinnungssonden eine maximale Nutzung des Wertstoffinhaltes der ausgesolten Lagerstättenbereiche bei Gewährleistung einer maximalen Solgeschwindigkeit unter den jeweiligen Bedingungen erreicht wird.

e) Darlegung des Wesens der Erfindung

Das erfindungsgemäße Verfahren besteht in einer Kopplung des Breitsolprozesses von einzelnen Sondengruppen mit dem Hochsolprozeß von anderen Sondengruppen, die bereits früher breitgesolt wurden und die beim anschließenden Hochsolen eine heiße hochkonzentrierte Sole liefern, bei deren Kühlung künstlicher Carnallit anfällt. Erfindungsgemäß wird dieser entstehende künstliche Carnallit entweder kalt oder heiß mit Breitso!lösung verrührt und dabei die Zersetzung bewirkt. Dadurch wird nicht nur die Bereitsteilung von Wasser für die übliche Carnallitzersetzung überflüssig,... sondern darüber hinaus wird der Wertstoffinhalt der

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Breisollösung genutzt und eine maximale Konzentrierung der Lösung bewirkt.

Eine weitere Verbesserung gegenüber dem bekannten Stand der Technik ergibt sich, insbesondere hinsichtlich der Sondenleistung und Solgeschwindigkeit, wenn die verwendete Löselauge zur Heißsolung des Carnallits so zusammengemischt wird, daß eine Zusammensetzung der Sole resultiert, die bei Erreichung der EU-Sättigung noch innerhalb der Sättigungskonzentration des Carnallits liegt.

Es wurde gefunden, daß insgesamt dann die günstigsten Bedingungen für eine selektive soltechnische Gewinnung des Carnallitminerals gegeben sind, wenn die Löselauge eine solche Zusammensetzung hat, daß sie zwar kalt bereits außerhalb des Existenzgebietes des Kaliumchlorids liegt, heiß jedoch bei der Carnallitauflösung noch eine Sole ergibt, die bei KCl-Sättigung noch carnallitungesättigt ist, d.h. noch im KCl-PeId liegt. Unter diesen Bedingungen entsteht sowohl eine Solezusammensetzung, bei der eine genügend hohe Solgeschwindigkeit resultiert, als auch bei der Kühlung der Sole künstlicher Carnallit, der benötigt wird, um die bei der Vorbereitungsphase des Solprozesses anfallende Breitsollösung aufzukonzentrieren« Zu Fig. 1 sind die Verhältnisse des erfindungsgemäßen Verfahrens im Loslichkeitsdiagramm dargestellt.

Das Verfahren beruht auf der heißen Auflösung von Carnallitmineral mit einer solchen Löselaugenzusammensetzung ( Punkt A ), daß eine außerhalb des Carnallitfeldes liegende, also carnallitungesättigte Sole resultiert (Punkt B ), deren Kühlung jedoch wieder in das Carnallitfeld hineinführt ( Punkt C ). Während die vom auskristallisierten sog. künstlichen Carnallit abgetrennte Mutterlauge wieder zum Lösen von neuem Carnallitmineral verwendet wird, erfolgt die Weiterbehandlung des Carnallitkristallisates mit der carnallitungesättigten Breitsollösung ( Punkt D ), wobei sich eine carnallitge-

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sättigte Lösung E und ein Gemsich von Kalium- und Natriumchlorid bildet, welches nach bekannten Verfahren zu hochprozentigen Kalidüngemitteln weiter verarbeitbar ist. Die anfallende carnallitgesättigte Zersetzungslösung (Punkt E ) wird teilweise als. Löselauge zusammen mit der Mutterlauge verwendet, der Überschuß wird aus dem Prozeß ausgeführt.

Eine besonders günstige Ausführungsform der Erfindung besteht darin, daß die Breitsollösung vor ihrer Verwendung zum Zersetzen des Carnallitkristallisates erhitzt wird. Dabei entsteht eine heiße Zersetzungslösung mit einer der Sole ähnlichen Zusammensetzung, die es gestattet, die Sole und die heiße Zersetzungslösung in einer gemeinsamen Vakuumkühlanlage abzukühlen, wodurch eine besonders einfache Prozeßführung möglich wird.

f) Ausführungsbeispiel

Die Erfindung wird im folgenden durch Beispiele er- . läutert :

Beispiel 1 :

Durch Breitsolung wird eine Kaltsole folgender Zusammen-Setzung erzeugt : KCl : 63 g/l, NaCl : 16o g/l, MgCl₂ : 8o g/l, MgSO₄ : 96 g/l, H₂O : 88o g/l. Die Zusammensetzung der Sole entspricht der Lagerstättenzusammensetzung, mit Ausnahme des Unlöslichen, welches im Solhohlraum verbleibt. Aus bereits auf diese Weise breitgesolten Gewinnungssonden wird bei einer Lagerstättenzusammensetzung von 51,5 % Carnallit, 11,9.%' Kieserit, 5,5 % Anhydrit, 0,1 & Ton und 31,ο % Steinsalz durch Einbringen von 92o m /h heißer Löselauge ( 29 g/l KCl, 15 g/l NaCC, 322 g/l MgCl₂, 26 g/l MgSO₄, 865 g/1 H₃O₅ 115° C ) eine Solemenge von* 9o2 m^/h ( 79 g/l KCl, . 28 g/l NaCl, 354 g/l MgCl₂, 23 g/l MgSO₄, 833 g/l H₂O ) erzeugt.

Diese Sole aus den Gewinnungssonden wird mit 298m /h Carna11it "zersetzungslauge gleicher Zusammensetzung vermischt und in einer Vakuumkühlanlage auf ca. 35°C abgekühlt. Es entstehen nach der Stofftrennung 314 t/h Carnallitkristallisat ( 2o.7 % KGl, 31,2 % MgCl , 5,8 NaCl, 42,3 % H₂O ) und 910 m^/h Mutterlauge ( 33 g/l KCl, 17 g/l NaCl, 365 g/1 MgOU, 29 g/l MgSO₄, 880 g/l H₂O, 35⁰C ). Davdin v/erden 812 m-Vh zur Löse laugenherst ellung eingesetzt. Der künstliche Carnallit wird bis 85⁰C mit 14o m^/h Kaltsole zersetzt, die nach vorbeschriebener Weise erzeugt wurde. Aus der Zersetzung resultieren 85 t/h Kristallisat ( 59,6 % KCl, 25,o % NaCl, 4,6 % MgCl₂, 10,8 H₃O ) und 298 m-Vh Zersetzungslauge mit der gleichen Zusammensetzung wie die Sole. Aus dem Zersetzungskristallisat-wird nach bekanntem Verfahren ( wie Umlösen der Flotation ) das Steinsalz abgetrennt, und es fallen 47,5 t/h KCl als 95 prozentiges Produkt an.

Die Aufwärmung der Löselauge erfolgt in den Kondensatoren .· der Vakuumkühlanlage und nachgeschalteten dampfbeheizt en Vorwärmern. Die Beseitigung der überschüssigen Mutterlaugenmengen geschieht teilweise auf dem Solfeld zur Auffüllung der Breitsolphase hergestellten Hohlräume, eine Restmenge von 66 m^/h wird verwertet oder deponiert.

Beispiel 2 : '

Die Gewinnung der Breit sollösung sowie der heißen Carnallitsole erfolgt wie bei Beispiel 1 beschrieben. Im Unterschied dazu wird nur die heiße Sole abgekühlt, wodurch die resultierende Carnallitmenge von 314t/h auf 236 t/h sinkt_o Dieser künstliche Carnallit wird mit 155,5 m /h Breit so 1-lösung zersetzt, wobei 46,8 t KCl + 31,0 t NaCl kristalli-

sieren, die von den gleichfalls 'entstehenden 269,ο m^ Zersetzungslösung ( 44 g/l KCl, 32o g/l Mg-Cl₂, 21 g/l MgSO^ 28 g/l NaCl, 880 g/l H₃O ) abgetrennt und nach bekannten

Verfahren zu Kaliumchlorid v/eiterverarbeitet werden, während die Zersetzungslösung teilweise zur Herstellung der erforderlichen Löselaugenmenge mit der Mutterlauge vermischt wird bzw. aus dem Prozeß ausgeführt wird. Für die Löselaugensynthetisierung werden 144 m^ Zersetzungslösung benötigt.

Claims (3)

1. Erfindungsanspruch

   1. Verfahren zur Gewinnung und Verarbeitung von Carnallitit durch Aussolung mit Wasser und anschließende Aussolung mittels einer heißen magnesiumchloridhaltigen Löselauge, dadurch gekennzeichnet, daß die beim Herstellen des Anfangshohlraumes anfallende Breitsollösung mit dem bei der Abkühlung der heißen Sole entstehenden künstlichen Carnallit verrührt und auf diese Weise ein KCl-NaCl-Kristallisat und eine fast carnallitgesättigte Lösung erzeugt wird.
2. 2. Verfahren nach Punkt 1, d.g., daß die Breitsollösung von ihrer Vermischung mit dem künstlichen Carnallit erhitzt wird und dadurch neben einem KCl-WaCl-Kristallisat eine heiße fast carnallitgesättigte Lösung erzeugt wird, die mit der heißen Sole gemeinsam unter Carnallitkristallisation abgekühlt wird.
3. 3. Verfahren nach Punkt 1 u. 2, d.g., daß die zur Aussolung verwendete heiße Löselauge einen solchen MgCl₂-Gehalt hat, daß die resultierende Sole bei Soltemperatur mit Erreichen der Kaliumchloridsättigung noch nicht an Carnallit gesättigt ist.