DD221498A1

DD221498A1 - METHOD FOR THE HYDROMECHANICAL GAINING OF POTASSIUM CHLORIDE FROM CARNALLITITE BEARING STAINS

Info

Publication number: DD221498A1
Application number: DD26057284A
Authority: DD
Inventors: Norbert Grueschow; Ingomar Fitz; Juergen Bach; Rainer Foersterling; Botho Saalbach
Original assignee: Kali Veb K
Priority date: 1984-03-05
Filing date: 1984-03-05
Publication date: 1985-04-24

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur hydromechanischen Gewinnung von Kaliumchlorid aus Carnallititlagerstaetten. Ziel und Aufgabe sind es, die Nachteile der bergmaennischen sowie soltechnischen Gewinnung von Carnallitit zu beseitigen und eine energetisch und oekonomisch guenstigere Kaliumchloridgewinnung durch gelenkte Ausbildung einer Kaverne zu erreichen. Die Aufgabe wird dadurch geloest, dass durch entsprechende Verrohrung einer Bohrung in die Carnallititlagerstaette und Einbringen von Loesemittel geeigneter Zusammensetzung unter hohem Druck ueber Duesen der Carnallitit hydromechanisch zerstoert, der Carnallit chemisch zersetzt und das entstehende Zersetzungskaliumchlorid ueber den Ringraum zwischen innerer und aeusserer Rohrtour nach uebertage gefoerdert wird, wobei die Kavernenkontur durch die hydromechanische Wirkung der Duesen und der sich im oberen Kavernenabschnitt ansammelnden Luft gelenkt wird. Die Erfindung kann zur Gewinnung von Carnallititlagerstaetten von ueber- und untertage aus angewendet werden. Fig. 1The invention relates to a method for the hydromechanical recovery of potassium chloride from Carnallititlagerstaetten. The aim and task are to eliminate the disadvantages of the mining and nano-mining of carnallitite and to achieve an energetically and economically favorable potassium chloride production by directed formation of a cavern. The object is achieved in that by appropriate piping a hole in the Carnallititlagerstaette and introducing solvents of suitable composition under high pressure over Duesen the carnallite hydromechanically destroyed, the carnallite chemically decomposed and the resulting decomposition chloride over the annulus between inner and outer tube tour promoted to uebertage The cavern contour is guided by the hydromechanical effect of the nozzles and the air accumulating in the upper cavern section. The invention can be applied for the extraction of carnallite deposits from above and below ground. Fig. 1

Description

Titel der ErfindungTitle of the invention

Verfahren zur hydromechanischen Gewinnung von Kaliumchlorid aus CarnallititlagerstattenProcess for the hydromechanical recovery of potassium chloride from carnallitite deposits

Anwendungsgebiet der ErfindungField of application of the invention

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur hydromechanischen Gewinnung von Kaliumchlorid aus Carnallititlagerstatten über Bohrungen von über- und untertage aus· Das Verfahren kann bei der Kalidüngemittelherstellung aus natürlichen Eohsalzen angewendet werden.The invention relates to a process for the hydromechanical recovery of potassium chloride from carnallite deposits via boreholes from above and below ground. The process can be used in the production of potash fertilizers from natural Eoh salts.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen Die bisher bekannten und praktizierten Aufbereitungsverfahren zur Verarbeitung von carnallithaltigem Eohsalz,Characteristic of the Known Technical Solutions The previously known and practiced treatment methods for processing carnallitaltigem Eohsalz,

Λ5 das entweder aus einem Gemisch von Carnallit und Hartsalz oder aus mehr oder weniger reinem Carnallit besteht, zu Kalidüngemitteln arbeiten hauptsächlich nach dem Heißlöseprinzip. Dabei wird das bergmännisch gewonnene, zerkleinerte carnallithaltige Eohsalz in einer mehrstufigen Löseapparatur mit heißer, untersättigter Salzlösung behandelt, wobei das Magnesiumchlorid sowie fast das gesamte Kaliumchlorid in Lösung gehen, die nach Klärung (Abtrennen toniger Bestandteile, feinen Anhydrits, Kieserits und Steinsalzes).zur Kristallisation der KCl-Komponente in bekannten Vakuum-Kristallisationsanlagen gebracht wird. Bekannt sind auch Zersetzungsverfahren für bergmännisch gewonnenes carnallitisches Eohsalz, wobei in übertägigen Zersetzungsanlagen der Carnallit heiß oder kalt mit einer Λ5 which consists either of a mixture of carnallite and hard salt or of more or less pure carnallite, to potash fertilizers work mainly on the principle of hot-dissolving. Here, the mined, crushed carnallite Eohsalz is treated in a multi-stage Löseapparatur with hot, undersaturated salt solution, the magnesium chloride and almost all the potassium chloride go into solution, which after clarification (removal of clay constituents, fine anhydrite, Kieserits and rock salt) .zur crystallization the KCl component is brought into known vacuum crystallization plants. Also known decomposition method for mined carnallit Eohsalz, wherein in surface decomposition plants, the carnallite hot or cold with a

wässrigen Lösung zersetzt wird und das entstehende abgetrennte Zersetzungskaliumchlorid zu Kalidüngesalz weiterverarbeitet wird (Winnacker/Küchler: Chemische Technologie, Band I, Carl Hauser Verlag, München 1970) Nachteil dieser Verarbeitungsverfahren sind große Mengen anfallender MgCl₂-LOsungen, wobei die schadlose Beseitigung beziehungsweise Deponie zu Schwierigkeiten führte Es ist weiterhin bekannt, daß nach DD WP 53 054 Kaliumchlorid aus Carnallititlagerstätten durch das Verfahren der "gelenkten selektiven Heißsolung" in Solkavernen über Solbohrungen von übertage aus gewonnen werden kann· Nachteile der bekannten Verfahren drücken sich insbesondere dadurch aus, daß die Effektivität der bergmännischen Carnallititgewinnung gegenüber der Hartsalzgewinnung durch beträchtliche Abbauverluste, bedingt durch die Notwendigkeit des Anlegens größerer Sicherheitspfeiler zur Gewährleistung der First- und Stoßsicherheit, wesentlich beeinflußt wird. Verfahren der Heißsolung mittels Bohrungen direkt in der Carnallititlagerstätte bedingen einen umfangreichen Wärmebedarf, das gilt ebenso für die übertägigen Heißverlöseprozesse. Der Transport von heißen gesättigten und ungesättigten Salzlösungen bewirkt eine starke Korrosion an herkömmlichen Stahlrohrleitungen, Pumpen und Armaturen und erfordert den Einsatz hochwertiger beständiger Werkstoffe beziehungsweise aufwendige Korrosionsschutzmaßnahmen.Aqueous solution is decomposed and the resulting separated decomposition chloride is further processed to Kalidüngesalz (Winnacker / Küchler: Chemical Technology, Volume I, Carl Hauser Verlag, Munich 1970) Disadvantage of these processing methods are large amounts of accumulating MgCl ₂ solutions, the clean disposal or landfill to Difficulty led Furthermore it is well-known that according to DD WP 53 054 potassium chloride can be obtained from carnallitite deposits by the method of the "steered selective Heißsolung" in Solkavernen over Solbohrungen from over · disadvantages of the known methods are expressed in particular by the fact that the effectiveness of the Mining carnallititgewinnung against the Hartsalzgewinnung by considerable mining losses, due to the need for the creation of larger safety pillars to ensure ridge and shock resistance, is significantly affected. Hot solubilization processes using boreholes directly in the carnallite deposit necessitate an extensive heat requirement, which also applies to the above-ground hot-dip processes. The transport of hot saturated and unsaturated salt solutions causes severe corrosion of conventional steel piping, pumps and valves and requires the use of high-quality resistant materials or costly corrosion protection measures.

Bekannt ist nach DE OS 320 763 5 (Kt 81 04 391) ein Gewinnungsverfahren für KCl aus Carnallit auf flotativem Wege. Neben der Möglichkeit der Flotation von Zersetzungskaliumchlorid aus einer Suspension von Salzlösung und carnallitischem Eohsalz in tJbertageanlagen wird auch die flotative Gewinnung von Zersetzungskaliumchlorid über eine Bohrung in die Garnallitlagerstätte im Labormaßstab anhand eines Blockversuches beschrieben. Diesem Verfahren haftet jedoch der Nachteil an, daß zur Erzielung geeigneter Flotationsbedingungen große Mengen an Wasserstoff-Known is DE OS 320 763 5 (Kt 81 04 391) a recovery method for KCl from carnallite by flotation. In addition to the possibility of flotation of decomposition chloride from a suspension of saline and carnallitic Eohsalz in tJbertageanlagen also the flotative recovery of decomposition chloride is described via a hole in the Garnallitlagerstätte on a laboratory scale by means of a block test. However, this method has the disadvantage that, in order to obtain suitable flotation conditions, large quantities of hydrogen

peroxid eingesetzt werden müssen. Weiterhin sind keine erforderlichen Vorrichtungen zur Realisierung ökonomischer Kavernengrößen vorgesehen, so daß der Flotationseffekt nur auf eng begrenzte Kavernengrößen, wie zum Beispiel im dargestellten Blockversuch wirksam werden kann·must be used peroxide. Furthermore, no necessary devices for the realization of economic cavern sizes are provided, so that the flotation effect can only be effective on narrow cavern sizes, such as in the illustrated block test ·

Ziel der ErfindungObject of the invention

Ziel der Erfindung ist es, die bei der bergmännischen Gewinnung von carnallitischen Rohsalzen zu verzeichnenden Nachteile zu beseitigen und gegenüber dem Verfahren der selektiven Heißsolung eine energetisch günstigere Kaliumchloridgewinnung zu realisieren. Ein weiteres Ziel ist die Senkung des Aufwandes für Korrosionsschutzmaßnahmen und die Verlängerung der Betriebszeiten von Bohrloch- und Solfeldausrüstungen.The aim of the invention is to eliminate the disadvantages to be recorded in the mining mining of carnallitic crude salts and to realize an energetically more favorable potassium chloride production compared with the process of selective hot-soling. Another objective is to reduce the cost of anticorrosive measures and to extend the uptime of downhole and solar field equipment.

Darlegung des Wesens der Erfindung Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Gewinnung einer Carnallititlagerstätte auf effektive Weise so zu ermöglichen, daß die Kaliumchloridkomponente in fester Form durch die gelenkte Ausbildung einer Kaverne selektiv ausgebracht werden kann. Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß mittels einer zweifach verrohrten Bohrung durch die innere Rohrtour eine Lösung, deren chemischen Zusammensetzung noch eine ausreichende Zersetzungsgeschwindigkeit des Carnallits garantiert, im Zusammenwirken mit Preßluft unter Gebirgstemperatur eingebracht und dadurch der in der Lagerstätte vorhandene Carnallit zersetzt wird. Es wurde gefunden, daß ein Absinken des entstehenden feinkörnigen Zersetzungskaliumchlorids in den verbleibenden gröberen Rückstand (NaCl, MgSO^) dadurch verhindert werden kann, daß am Rohrschuh der inneren Rohrtour Düsen angebracht werden, die so angeordnet sind, daß durch die unter hohem Druck austretende Lösung eine gleichmäßige Durchwirbelung der festen Zersetzungsprodukte gewährleistet, gleichzeitigDISCLOSURE OF THE INVENTION The invention is based on the object of enabling the recovery of a carnallite deposit in an effective manner such that the potassium chloride component can be selectively applied in solid form through the controlled formation of a cavern. According to the invention, this object is achieved in that by means of a double-cased bore through the inner tube tour a solution whose chemical composition still guarantees a sufficient decomposition rate of carnallite, introduced in cooperation with compressed air below the mountain temperature and thereby decomposing the carnallite present in the deposit. It has been found that a drop of the resulting fine-grained decomposition chloride in the remaining coarser residue (NaCl, MgSO ^) can be prevented by the nozzle of the inner tube of the tube nozzles are arranged, which are arranged so that by the high-pressure solution exiting ensures a uniform turbulence of the solid decomposition products, at the same time

eine hydromechanische Zerstörung des Carnallititgesteins erreicht und neue Zersetzungsflächen aufgeschlossen werden· Der grobe Rückstand sammelt sich im unteren Bereich der Kaverne an, während das feine Zersetzungskaliumchlorid sowie feine Steinsalz-, Kieserit- und Tonpartikel mit der aufsteigenden Strömung durch den äußeren Ringraum nach übertage ausgetragen werden. Eine kaliumchloridspezifische Selektivität des erfindungsgemäßen hydromechanischen Gewinnungsprozesses, das heißt eine weitgehende Unterbindung des Absinkens der KCl-Partikel kann dadurch erreicht werden, daß geeignete Flotationsreagenzien gleichzeitig mit der Lösung und der Preßluft in die Kaverne eingebracht werden. Der Auflösevorgang wird nach oben dadurch begrenzt, daß sich die überschüssige Preßluft unter dem Kavernenhimmel sammelt, wenn sich das Himmelsniveau oberhalb des Rohrschuhes der zementierten Rohrtour befindet. Durch die erfindungsgemäße hydromechanische Arbeitsweise ist eine Beherrschung der Kavernenkontur möglich. Die aus der Bohrung austretende KCl-Suspension wird auf dem Solfeld eingedickt und in einer nachfolgenden Verarbeitungsstufe zur Erzielung geforderter chemischer und physikalischer Qualitätsmerkmale weiterverarbeitet. Der Feststoffgehalt der Suspension für den Transport in die Verarbeitungsanlage ist so einzustellen, daß gleichzeitig , 25 ^m^ dem. Kaliumchloridtransport die MgClp-reiche überschüssige Zersetzungslösung einer Deponie oder Weiterverwertung zugeführt wird. Die während des Eindickprozesses anfallende klare Zersetzungslösung wird erfindungsgemäß mit einer entsprechenden Wassermenge verdünnt und wieder in die Sonde rezirkuliert. Dieser Zusatzwasseranteil muß so bemessen sein, daß ein'Gleichgewicht zwischen Zersetzungsgeschwindigkeit und Wasserzugabe besteht. Verringert sich der Kaliumchlorid-Austrag aus der Sonde wesentlich beziehungsweise erfordert die Einhaltung eines bestimmten Kavernendurchmessers die Beendigung der hydromechanischen Zersetzung des gerade in Gewinnung befindlichen Lager-The coarse residue accumulates in the lower part of the cavern, while the fine decomposition chloride and fine rock salt, kieserite and clay particles are discharged to the surface with the rising flow through the outer annulus. A kaliumchloridspezifische selectivity of the hydromechanical recovery process according to the invention, that is, a substantial suppression of the sinking of the KCl particles can be achieved by suitable flotation reagents are introduced simultaneously with the solution and the compressed air into the cavern. The dissolution process is limited upwards in that the excess compressed air collects under the Cavern sky, when the sky level is above the pipe shoe of the cemented pipe trip. The hydromechanical operation according to the invention makes it possible to control the cavern contour. The KCl suspension emerging from the bore is thickened on the Solfeld and further processed in a subsequent processing stage to achieve required chemical and physical quality characteristics. The solids content of the suspension for transport to the processing plant should be adjusted so that at the same time, 25 ^m . Potassium chloride transport the MgClp-rich excess decomposition solution is fed to a landfill or recycling. The resulting during the thickening process clear decomposition solution is diluted according to the invention with an appropriate amount of water and recirculated back into the probe. This additional water content must be such that an 'equilibrium between decomposition rate and water addition exists. If the potassium chloride discharge from the probe is significantly reduced or if the maintenance of a certain cavern diameter requires the termination of the hydromechanical decomposition of the storage currently being recovered,

Stättenbereiches, wird die Wasserzugabe eingestellt. Die bewegliche Eohrtour kann nach Unterbrechung des Prozesses danach um einen festzulegenden Betrag nach oben gezogen und der hydromechanische Gewinnungsprozeß höher liegender Lagerstättenteile fortgesetzt werden. Carnallititlagerstätten in großen Teufen, oberhalb derer bereits Grubenbaue zur Gewinnung darüber liegender Kalilagerstätten angelegt sind, können nach dem erfindungsgemäßen Verfahren effektiver von untertage aus abgebaut werden, wobei Bohrlochteufen < 100 m und Kavernengrößen < 40 m, vorzugsweise 10 bis 20 m erreicht werden.Site area, the water addition is set. After the interruption of the process, the movable Eohrtour can then be pulled up by a fixed amount and the hydromechanical recovery process of higher lying reservoir parts continued. Carnallititlagerstätten in large depths above which are already created mine for recovering overlying Kalilagerstätten can be degraded by the inventive method more effectively from below, with Bohrlochtenufen <100 m and Kavernengrößen <40 m, preferably 10 to 20 m are achieved.

Ausführungsbeispielembodiment

In einer zementierten Eohrtour 1 von 9 3/4 " wird eine bewegliche Eohrtour 2 von 6 5/8 " eingebracht, dessen Eohrschuh verschlossen ist. Das Lösemittel sowie die zugesetzte Preßluft 3 und ein geeignetes Flotationsmittel zum Beispiel eine Kombination von Aminhydrochlorid, Oktandiol und Petroleum werden über acht seitlich an der beweglichen Eohrtour angebrachte Düsen 4 von 2,5 nun Durchmesser in die Kaverne 5 eingespritzt. Als Lösemittel wird eine wässrige Salzlösung folgender Zusammensetzung verwendet:In a cemented Eohrtour 1 of 9 3/4 "is a movable Eohrtour 2 of 6 5/8" introduced, the Eohrschuh is closed. The solvent and the added compressed air 3 and a suitable flotation agent, for example a combination of amine hydrochloride, octanediol and petroleum are injected into the cavern 5 via eight nozzles 4 of 2.5 mm diameter attached laterally to the movable Eohrtour. The solvent used is an aqueous salt solution of the following composition:

.5 MgGl₂ 299 g/1000 g H₂O.5 MgGl ₂ 299 g / 1000 g H ₂ O

KGl 54 g/1000 g H₂OKGl 54 g / 1000 g H ₂ O

NaCl 27 g/1000 g H₂ONaCl 27 g / 1000 g H ₂ O

MgSO₄ 18 g/1000 g H₂OMgSO ₄ 18 g / 1000 g H ₂ O

Dieses Lösemittel löst beziehungsweise zersetzt das Carnallititgestein und zerstört das Salzgestein hydromechanisch, wobei das anfallende Zersetzungskaliumchlorid durch den Lösemittelstrahl aufgewirbelt wird, durch die Wirkung des Plotationsreagens und der eingebrachten Preßluft aufschwimmt und über den Eingraum zwischen innerer und äußerer Eohrtour aus der Kaverne ausgetragenThis solvent dissolves or decomposes the Carnallititgestein and destroys the salt rock hydromechanically, the resulting decomposition chloride is fluidized by the solvent jet, floated by the action of Plotationsreagens and the introduced compressed air and discharged through the entrances between the inner and outer Eohrtour from the cavern

wild. Es entsteht eine Traglösung folgender Zusammensetzung:wild. The result is a support solution of the following composition:

MgOl₂ 314 g/1000 g H₂OMgO ₂ 314 g / 1000 g H ₂ O

EDl 57 g/1000 g H₂OEDI 57 g / 1000 g H ₂ O

NaCl 29 g/1000 g H₂ONaCl 29 g / 1000 g H ₂ O

MgSO₄ 20 g/1000 g H₂OMgSO ₄ 20 g / 1000 g H ₂ O

Diese Lösung wird nach KGl-Abtrennung mit Wasser auf die . 10 Ausgangslösemittelkonzentration verdünnt. Pro mr Lösemittel entstehen in der Kaverne 11,2 kg Zersetzungskaliumchlorid. Der Lösemitteldurchsatz ist von den zu erzielenden Kavernenabmessungen abhängig und beträgt bei einer Kaverne von 10 m Höhe und 8 m Radius etwa 50 m-yh.This solution is after KGl separation with water on the. 10 output solvent concentration diluted. 11.2 kg of decomposition chloride are produced in the cavern per solvent. The solvent throughput depends on the cavern dimensions to be achieved and is about 50 m-yh for a cavern of 10 m height and 8 m radius.

Claims

- f- claim for invention

1 .. Process for the hydromechanical extraction of potassium chloride from Carnallititlagerstätten characterized in that via a two-cased bore in the Carnallititlagerstätte by the inner tube tour an aqueous salt solution of appropriate composition and mountain temperature is introduced under high pressure in cooperation with compressed air through nozzles attached to the shoe, whereby the Oarnallitit hydromechanically destroyed, the carnallite is chemically decomposed, a uniform turbulence of the solid decomposition products takes place and the resulting decomposition chloride is conveyed as a suspension through the annulus between outer and inner tube tour to overground, while the coarse residue settles in the lower part of the cavern.

2. Method according to item 1, characterized in that specific flotation reagents which are introduced into the cavern simultaneously with the addition of solution are used for the selective extraction of potassium chloride.

3 · Method according to item 1 and 2 characterized in that the cavern contour by means of hydromechanical

Effect of the nozzles and excess air accumulating in the upper cavern section, which acts as a blocking agent, is directed

4 · Process according to items 1 to 3, characterized in that the obtained decomposition chloride suspension is thickened and further processed in a subsequent processing plant, while the separated saturated aqueous salt solution is recirculated after appropriate addition of water as the starting solution into the cavern.

Method according to point 1 to 4, characterized in that the hydromechanical degradation of the deposit from subterranean mine workings takes place, in the case of real wellbore depths <100 m and cavern diameters <C 40 m, preferably 10 to 20 m.

For this 1 sheet drawing