DD209612B1

DD209612B1 - HAZARDOUS LAYER PROCESS FOR PRODUCING CALCINATED AND DUST-FREE POTASSO CHEGANULATES

Info

Publication number: DD209612B1
Application number: DD24078082A
Authority: DD
Inventors: Horst Claus; Wilfried Noack; Juergen Renz; Helmut Fuetterer; Guenter Frischbier; Lothar Moerl; Hans-Joachim Kuenne; Lothar Krell; Joachim Sachse; Joerg Kliefoth
Original assignee: Kali Veb K; Wilfried Noack; Juergen Renz; Helmut Fuetterer; Guenter Frischbier; Lothar Moerl; Kuenne Hans Joachim; Lothar Krell; Joachim Sachse; Joerg Kliefoth
Priority date: 1982-06-16
Filing date: 1982-06-16
Publication date: 1987-05-13
Also published as: DD209612A1

Description

Hierzu 1 Seite ZeichnungFor this 1 page drawing

Field of application of the invention

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung kalzinierter und staubfreier Pottaschegranulate direkt aus der Lösung, wobei gegenüber bekannten Verfahren ein geringerer Energieaufwand erforderlich ist, und das Produkt bessere physikalische und chemische Qualitätseigenschaften aufweist.The invention relates to a process for the production of calcined and dust-free potash granules directly from the solution, wherein compared to known methods, a lower energy consumption is required, and the product has better physical and chemical quality properties.

Characterization of the known technical solutions

Ausgangsprodukt zur Erzeugung kristalliner Pottasche ist ein Gemisch von Pottaschelösungen, die einmal aus der Reaktion zwischen Kalilauge und Kohlendioxid und zum anderen beim Kaliumbichromatprozeß anfallen. Bei der bekannten Verarbeitung dieser Pottaschelösungen entsteht im Ergebnis der Verfahrensschritte, partielle Eindampfung und Kristallisation, Zentrifugieren des KristalIisates (K₂CO₃ 1,5H₂O) und Kalzinierung bei 300 bis 350⁰C in Drehrohrtrommeln, ein pulverförmiges Produkt mit einem gewissen Anteil an Konglomerat. Letzteres kann abgesiebt und zu Granulat verarbeitet werden.The starting product for the production of crystalline potash is a mixture of potash solutions which are obtained once from the reaction between potassium hydroxide solution and carbon dioxide and, secondly, during the potassium bichromate process. In the known processing of these solutions Pottaschelungen arises as a result of the process steps, partial evaporation and crystallization, centrifuging the KristalIisates (K ₂ CO ₃ 1.5H ₂ O) and calcination at 300 to 350 ⁰ C in rotary tube drums, a powdery product with a certain proportion of Conglomerate. The latter can be screened and processed into granules.

In Abhängigkeit von den eingesetzten Pottaschelösungen fallen bei der partiellen Eindampfung und Kristallisation Mutterlaugen unterschiedlicher Qualität an, die den Grad der Verunreinigung der Pottasche durch Schwermetalle beeinflussen (96 bis 98% K₂CO₃ nach TGL 27127).Depending on the used Pottaschelösungen fall in the partial evaporation and crystallization mother liquors of different quality, which influence the degree of contamination of the potash by heavy metals (96 to 98% K ₂ CO ₃ according to TGL 27127).

Von der Prozeßführung her lassen sich weder der Konglomeratanteil noch die Körnung beeinflussen. Da sich die Schüttdichte des abgesiebten Granulates nur unwesentlich von der des pulverförmigen Produktes unterscheidet, ergeben sich bei der Verpackung und der Nutzung von Transporthilfsmitteln (Paletten) Probleme hinsichtlich der Einhaltung definierter Produktmengen.From the process management, neither the conglomerate nor the grain can be influenced. Since the bulk density of the screened granules only slightly different from that of the powdery product, resulting in the packaging and the use of transport aids (pallets) problems in terms of compliance with defined product quantities.

Neben dem Beschriebenen ist aus der Literatur für die Herstellung kristalliner Pottasche ein Fließbettverfahren bekannt, bei dem ein Wirbelbettreaktor Verwendung findet, in den von oben Kalilauge eingedüst und im Gegenstrom zu dieser kohlendioxidhaltiges Gas geführt wird. Von den im Ergebnis der Reaktion gebildeten Pottaschegranulaten stellen die ausgesiebten mittleren Kornfraktionen das Endprodukt dar, während das Feinkorn gemeinsam mit den gemahlenen groben Körnungen als Kristallisationskeime in den Reaktor zurückgeführt werden. Spezifische Werte dieses Verfahrens waren nicht zu erfahren.In addition to what is described in the literature for the production of crystalline potash a fluidized bed process is known in which a fluidized bed reactor is used, is injected into the top of potassium hydroxide solution and passed in countercurrent to this carbon dioxide-containing gas. Of the potash granules formed as a result of the reaction, the sieved average grain fractions constitute the final product, while the fine grains are recycled to the reactor together with the ground coarse grains as nucleation nuclei. Specific values of this method were not experienced.

Object of the invention

Das Ziel der Erfindung und die Aufgabe bestehen darin, aus Pottaschelösungen direkt kalzinierte, nicht staubende Pottaschegranulate definierter Körnung mit engem Kornbandspektrum und hoher Schuttdichte herzustellen, ohne daß wie bei bekannten Verfahren₍staubförmiges Produkt oder größere Konglomerate anfallen.The object of the invention and the object are to produce from Pottaschelösungen directly calcined, non-dusting Pottaschegranulate defined grain with narrow grain band spectrum and high debris density, without resulting as in known processes ₍ dusty product or larger conglomerates.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zu entwickeln, welches es ermöglicht, Pottaschelösungen direkt so aufzubereiten, daß kalzinierte, nicht staubende Pottaschegranulate gewünschter Körnung und hoher Schüttdichte gebildet werden und der Anfall von staubförmigem Produkt sowie von größeren Konglomeraten ausgeschlossen wird.The invention has for its object to develop a method which makes it possible to prepare Pottaschelösungen directly so that calcined, non-dusting Pottaschegranulate desired grain size and high bulk density are formed and the accumulation of dusty product and larger conglomerates is excluded.

Explanation of the essence of the invention

Erfindungsgemäß erfolgt die Trocknung, Granulierung und Kalzinierung der Pottaschelösung in einem an sich bekannten Wirbelschichtapparat. Die als vorgegeben betrachtete Pottaschelösung befindet sich vor der weiteren Verarbeitung in einer mit einem Rührwerk versehenen Flüssigkeitsvorlage, in deren Auslaufrohr hintereinander zwei Absperrorgane und zwischen ihnen ein Stutzen für den Anschluß einer Pumpe angeordnet sind. Das sich unmittelbar an die Flüssigkeitsvorlage anschließende Absperrorgan dient der Freigabe oder Unterbrechung der Flüssigkeitszuführung zur Pumpe, während das Absperrorgan imAccording to the invention, the drying, granulation and calcination of the potash solution takes place in a known fluidized bed apparatus. The Pottaschelösung regarded as given is prior to further processing in a provided with a stirrer liquid template, in the outlet pipe behind two shut-off valves and between them a nozzle for connecting a pump are arranged. The immediately adjoining the liquid template obturator is the release or interruption of the liquid supply to the pump, while the obturator in

geöffneten Zustand ein Entleeren der Flüssigkeitsvorlage erlaubt. Mit Hilfe der Pumpe wird die Pottaschelosung in eine Düse gedrückt, welche den Flüssigkeitsstrom in die Wirbelkammer des Wirbelschichtapparates auf im Schwebezustand gehaltene Pottaschegranulate versprüht. Beim Verstopfen der Düse spricht ein Sicherheitsventil an, das sich in einer Verbindungsrohrleitung zwischen der Druckseite der Pumpe und der Flüssigkeitsvorlage befindet.opened state allows emptying of the liquid template. With the help of the pump, the potash solution is forced into a nozzle, which sprays the liquid flow into the fluidized bed of the fluidized bed apparatus in suspended state potash granules. When the nozzle clogs, a safety valve, located in a connecting pipe between the pressure side of the pump and the liquid reservoir, responds.

Den Schwebezustand der Pottaschegranulate in der Wirbelkammer hält ein Wirbelluftstrom mit einer Temperatur größer 100⁰C aufrecht, der von einem Lüfter erzeugt sowie in einem Wärmeübertrager aufgeheizt wird, und der von einem Anströmboden zwischen Luftverteilungs- und Wirbelkammer des Wirbelschichtapparates eine gewünschte Geschwindigkeitsverteilung erhält. Im konischen Übergangsstück, und in der Abscheidekammer des Wirbelschichtapparates verringert sich die Luftgeschwindigkeit, und mitgerissene Pottaschegranulate fallen in die Wirbelschicht zurück. Mit dem Luftstrom aus dem Wirbelschichtapparat ausgetragene Staubteilchen scheiden sich in einem Zyklon ab, verlassen diesen unten durch eine Zellenradschleuse und werden pneumatisch durch eine Rohrleitung in die Wirbelkammer zurückgeführt, wo sie als Granulationskeimedienen. Der Luftstrom für die Staubrückführung wird dem Wirbelluftstrom nach dem Wärmeübertrager, aber vor dessen Eintritt in die Luftverteilungskammer entnommen. Es wird also der höhere Druck der Luft vor Durchströmen des Anströmbodens gegenüber der Luft in der Wirbelkammer als treibende Kraft für den pneumatischen Transport in der Staubrückführung genutzt. Von den oberflächlich besprühten Pottasche-Granulaten verdampft der Wasseranteil, während sich der Feststoff anteil anlagert—dadurch wachsen die Granulate an. Da immer nur ein Teil der Granulatoberfläche benetzt ist, kann sich der übrige, bis auf ihn wieder Flüssigkeitstropfen auftreffen, kurzzeitig über die Kühlgrenztemperatur erwärmen und kalzinieren. Um den Kalziniereffekt aufrechtzuerhalten, müssen die Prozeßbedingungen so gewählt werden, daß die Verdampfungsgeschwindigkeit größer als die Diffusionsgeschwindigkeit des Wassers in das Granulatinnere ist. Haben die Pottaschegranulate die gewünschte Größe erreicht, so fallen sie in ein Rohr, welches durch die Luftverteilungskammer führt und, oben offen, am Anströmboden endet — den klassierenden Abzug. Die klassierende Wirkung wird durch einen Heißluftstrom hervorgerufen, dessen Geschwindigkeit die Austragsgeschwindigkeit der gewünschten Pottaschegranulate etwas unterschreitet (<5%).The floating state of Pottaschegranulate in the vortex chamber maintains a vortex air flow with a temperature greater than 100 ⁰ C, which is generated by a fan and heated in a heat exchanger, and receives a desired velocity distribution of a distributor plate between air distribution and vortex chamber of the fluidized bed apparatus. In the conical transition piece, and in the deposition chamber of the fluidized bed apparatus, the air velocity decreases, and entrained Pottaschegranulate fall back into the fluidized bed. With the air flow from the fluidized bed apparatus discharged dust particles divorced in a cyclone, leave this down through a rotary valve and are pneumatically returned through a pipe in the vortex chamber, where they serve as granulation germ. The air flow for the dust return is taken from the vortex air flow to the heat exchanger, but before it enters the air distribution chamber. It is therefore used the higher pressure of the air before flowing through the inflow bottom relative to the air in the vortex chamber as a driving force for the pneumatic transport in the dust return. From the superficially sprayed potash granules evaporates the water content, while the solid content accumulates-thereby grow the granules. Since only a part of the granule surface is wetted, the remaining, up to him again liquid droplets impinge, briefly heat and calcine above the cooling limit temperature. To maintain the calcination effect, the process conditions must be chosen so that the rate of evaporation is greater than the rate of diffusion of the water into the granule interior. Once the potash granules have reached the desired size, they fall into a tube which leads through the air distribution chamber and, open at the top, ends at the inflow tray - the classifying trigger. The classifying effect is caused by a stream of hot air whose velocity is slightly below the discharge rate of the desired potash granules (<5%).

Vom klassierenden Abzug gelangen die Pottaschegranulate in einen als Fließbettapparat ausgebildeten Nach kalzinierer und von diesem in den sich anschließenden Kühler. Der Luftstrom im klassierenden Abzug im Nachkaizinierer sowie im Kühler ist der gleiche. Er wird von einem dem Kühler vorgeschalteten Lüfter als Kaltluft in den Kühler angesaugt, durchströmt diesen und kühlt dabei das Pottaschegranulat auf die gewünschte Produkttemperatur ab. In einem dem Lüfter nachgeschalteten Wärmeübertrager wird die Luft auf die erforderliche Kalziniertemperatur aufgeheizt und in den Nachkaizinierer gedrückt, wo die im Wirbelschichtapparat begonnene Kalzinierung abgeschlossen wird. Aus dem Nachkaizinierer gelangt die Luft dann durch den klassierenden Abzug und vermischt sich in der Wirbelkammer mit dem Wirbelluftstrom.From classifying deduction get the potash granules in a designed as a fluidized bed apparatus After calciners and of this in the subsequent cooler. The air flow in the classifying deduction in the post-cautery and in the cooler is the same. It is sucked by a fan upstream of the cooler as cold air into the cooler, flows through it and thereby cools the potash granules to the desired product temperature. In a heat exchanger downstream of the fan, the air is heated to the required calcination temperature and forced into the post-causticizer where the calcination begun in the fluidized bed apparatus is completed. From the Nachkaizinierer the air then passes through the classifying deduction and mixes in the vortex chamber with the vortex air flow.

Der größte Teil des gekühlten, kalzinierten und staubfreien Pottaschegranulates (>95%), welches den Kühler durch eine Zellenradschleuse verläßt, steift das Produkt dar.The majority of the cooled, calcined and dust-free potash granules (> 95%), which leaves the cooler through a rotary valve, stiffens the product.

Der geringere Teil (<5%) wird durch eine Zellenradschleuse einer Mühle zugeführt. Die in dieser zerkleinerten Pottaschegranulate gelangen mit Hilfe eines Fördergerätes, beispielsweise der Kombination Schneckenförderer, Elevator, Schneckenförderer, oberhalb des Wirbelschichtapparates und fallen durch ein bis in Höhe des konischen Übergangsstückes hineinragendes Rohr in die Wirbelschicht, wo sie als Granulationskeime dienen.The smaller part (<5%) is fed through a rotary valve of a mill. In this crushed Pottaschegranulate reach with the help of a conveyor, such as the combination screw conveyor, elevator, screw conveyor, above the fluidized bed apparatus and fall through a projecting into the height of the conical transition piece tube in the fluidized bed, where they serve as Granulationskeime.

embodiment

In der Figur 1 ist das Schema einer Anlage zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, der Trocknung, Granulierung und Kalzinierung von Pottaschelösungen in der Wirbelschicht, dargestellt.FIG. 1 shows the diagram of a plant for carrying out the process according to the invention, the drying, granulation and calcination of potash solutions in the fluidized bed.

Der Aufbau einer stabilen Wirbelschicht wird durch die Wahl eines gelochten Anströmbodens 26 erreicht. Dieser Anströmboden 26 gewährleistet, daß sich definierte Strömungsbedingungen in der Wirbelschicht einstellen. Die Wirbelkammer 1 besitzt einen Durchmesser von 400 mm. Er vergrößert sich über ein konisches Übergangsstück 2 auf 800 mm für die Abscheidekammer 3.The construction of a stable fluidized bed is achieved by the choice of a perforated inflow 26. This distributor plate 26 ensures that defined flow conditions in the fluidized bed are established. The vortex chamber 1 has a diameter of 400 mm. It increases over a conical transition piece 2 to 800 mm for the deposition chamber. 3

Der Wirbelluftstrom, von einem Lüfter 14 erzeugt und in einem Wärmeübertrager 6 und 7 aufgewärmt, gelangt über eine Luftverteilungskammer 4 in die Wirbelschicht. Aus einer mit einem Rührwerk 9 versehenen Flüssigkeitsvorlage 8 fließt die Pottaschelösung durch ein Absperrorgan 22 in eine Pumpe 15, wird in eine Düse 25 gedrückt und von dieser auf die Wirbelschicht (17 kg Nullfüllung) in der Wirbelkammer 1 versprüht. Ein Absperrorgan 23 ist zum Entleeren der Flüssigkeitsvorlage 8 vorgesehen und ein Sicherheitsventil 24 spricht beim Verstopfen der Düse 25 an.The vortex air stream, generated by a fan 14 and heated in a heat exchanger 6 and 7, passes through an air distribution chamber 4 in the fluidized bed. From a provided with a stirrer 9 liquid template 8, the potash solution flows through a shut-off valve 22 in a pump 15, is pressed into a nozzle 25 and sprayed from this to the fluidized bed (17 kg zero filling) in the vortex chamber 1. A shut-off device 23 is provided for emptying the liquid reservoir 8 and a safety valve 24 responds to the clogging of the nozzle 25 at.

In einem Zyklon 5 aus der Abluft abgeschiedener Pottaschestaub wird über eine Zellenradschleuse 19 und 21 und eine pneumatisch wirkende Staubrückführung 28 in die Wirbelschicht zurückgeführt.In a cyclone 5 from the exhaust air deposited potash dust is recycled via a rotary valve 19 and 21 and a pneumatic dust return 28 in the fluidized bed.

Die Pottaschegranulate gewünschter Größe fallen in einen klassierenden Abzug 27, von dort in einen als Fließbettapparat ausgebildeten Nachkaizinierer 10 und anschließenden Kühler 11. Für diese drei Anlagenteile wird die gleiche Luft verwendet. Ein Lüfter 13 saugt Kaltluft durch den Kühler 11, in einem Wärmeübertrager 7 wird sie auf Kalziniertemperatur erhitzt und anschließend in den Nachkaizinierer 10 gedrückt, von dem sie in den klassierenden Abzug 27 gelangt.The potash granules desired size fall into a classifying deduction 27, from there into a trained as a fluidized bed apparatus Nachkaizinierer 10 and subsequent cooler 11. For these three parts of the plant, the same air is used. A fan 13 sucks cold air through the radiator 11, in a heat exchanger 7, it is heated to calcination temperature and then pressed into the post-cautery 10, from which it enters the classifying deduction 27.

Das staubfreie, kalzinierte Pottaschegranulat wird aus dem Kühler 11 durch eine Zellenradschleuse 21 abgezogen. Ein geringer Anteil des Pottaschegranulates (2%) ist als Granulationskeime erforderlich. Über eine Zellenradschleuse 20 einer Mühle 12 zugeführt und dort zerkleinert, gelangt es durch einen Schneckenförderer 16, einen Elevator 18 und einen Schneckenförderer 17 oberhalb des Wirbelschichtapparates. Von dort fallen die Granulationskeime in einem Rohr zurück in die Wirbelschicht.The dust-free, calcined potash granules are withdrawn from the cooler 11 by a rotary valve 21. A small proportion of the potash granules (2%) is required as granulation germs. About a rotary valve 20 fed to a mill 12 and crushed there, it passes through a screw conveyor 16, an elevator 18 and a screw conveyor 17 above the fluidized bed apparatus. From there, the granulation germs fall back into the fluidized bed in a tube.

Folgende Ergebnisse bezüglich des Pottaschegranulates werden erreicht:The following results regarding the potash granules are achieved:

Körnunggranulation Schüttdichtebulk density Körnunggranulation 1 mm1 mm 1,16 g/cm³ 1.16 g / cm ³ 2 mm2 mm 2 mm2 mm 1,14 g/cm³ 1.14 g / cm ³ 0,1 %0.1% Kornverteilunggrain distribution Körnunggranulation 1,4%1.4% (Siebfraktionen)(Sieve fractions) 1 mm1 mm <0,5mm<0.5mm 0,1 %0.1% 0,5 mm0.5 mm 4,0%4.0%

Kornverteilunggrain distribution Körnung KörnungGrain grain (Siebfraktionen)(Sieve fractions) 1mm 2mm1mm 2mm 1,0 mm1.0 mm 95,3% 6,9%95.3% 6.9% 2,0 mm2.0 mm 0,4% 74,5%0.4% 74.5% >2,5mm> 2.5mm 0,2% 17,1%0.2% 17.1% Erreichte Gesamtalkalität:Achieved total alkalinity: nach Trocknung beiafter drying at nach Kalzinierungafter calcination 149 ⁰C Lufteintrittstemperatur149 ⁰ C air inlet temperature (55 min Verweilzeit)(55 min residence time) 98,1 %98.1% 99,3%99.3%

Die mit dem erfindungsgemäßen Verfahren erreichte chemische Qualität, besonders hinsichtlich der Schwermetallgehalte, erfüllt die Standardforderungen von 98 bis 100% K₂CO₃ nach TGL 27127. Während bei der partiellen Kristallisation in Verbindung mit der Mutterlaugenverarbeitung eine Vorausbestimmung der chemischen Qualität des kristallinen Endproduktes in Abhängigkeit von der Zusammensetzung der Eingangslösung nicht möglich ist, kann diese Berechnung beim vorgeschlagenen erfindungsgemäßen Wirbelschichtverfahren durchgeführt werden.The chemical quality achieved with the process according to the invention, in particular with regard to heavy metal contents, meets the standard requirements of 98 to 100% K ₂ CO ₃ according to TGL 27127. During partial crystallization in conjunction with the mother liquor processing, a prediction of the chemical quality of the crystalline end product depending on from the composition of the input solution is not possible, this calculation can be carried out in the proposed fluidized bed process according to the invention.

Hervorzuheben sind weiterhin die günstige hohe Schüttdichte, die Staubfreiheit und die Konzentration der Kornverteilung in der Nähe der gewünschten Korngröße. Der Energieverbrauch gegenüber dem herkömmlichen Pottascheverfahren ist ca. 20 bis 30% geringer.Of particular note are the favorable high bulk density, dust-free and the concentration of the grain distribution in the vicinity of the desired grain size. The energy consumption compared to the conventional potash method is about 20 to 30% lower.

Claims

Invention claim:

1. fluidized bed process for the production of calcined and dust-free potash granules from potash solutions using a fluidized bed apparatus with distributor bottom and classifying granules at a temperature of the fluidized air> 100 ⁰ C, characterized in that the potash solution in finely divided form on the surface of the in the fluid state crystalline Pottascheteilchen is applied, a fluidized air velocity> 0.9m / s, based on the free apparatus cross section and a size of the potash particles <20 mm, and a specific throughput of potash solution of a maximum of 2500kg / m ³ fluidized bed volume at a specific mass of Pottascheteilchen in the layer between 300 and 1000 kg / m ³ fluidized bed volume are adjusted and the calcination leaving the classified deduction crystalline, partially calcined potash granules, then cooled and a part thereof to a particle size smaller than that is half granule size, crushed and re-introduced into the fluidized bed and the discharged with the exhaust air from the fluidized bed apparatus potash particles separated from this and also returned to the fluidized bed.

2. fluidized bed process for producing calcined and dust-free potash granules according to item 1, characterized in that the Nachkalzinierung and cooling takes place in the air stream and that the air stream sucked through the radiator, then pressed through the heat exchanger and Nachkalzinierer and finally by the classifying deduction of the fluidized bed apparatus in the Whirl chamber and from there with the vortex air flow out of the apparatus.

3. fluidized bed process for the production of calcined and dust-free potash granules according to item 1 and 2, characterized in that instead of the crushed recycled into the fluidized bed Pottaschegranulate crystalline hydrate potash from a crystallization stage is used.