DD290405A5 - Verfahren und vorrichtung zur reinigung von natriumchlorid - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Reinigung von Natriumchlorid. Das erfindungsgemaesze Reinigungsverfahren und die Vorrichtung dazu sind geeignet zur Reinigung von natuerlichen und technischen NaCl-Kristallisaten und Steinsalz niederer Qualitaet durch Entfernung unloeslicher, schwerloeslicher und leichtloeslicher Verunreinigungen mittels reiner NaCl-Sole. Erfindungsgemaesz werden alle erforderlichen chemischen und physikalischen Teilvorgaenge der NaCl-Reinigung, welche bisher in verschiedenen Apparaten einer Apparatekette ablaufen in einem einzigen Apparat, der durch Einbauten unterteilt ist, ausgefuehrt, wobei durch die Einbauten unterschiedliche Zonen mit verschiedener Funktion entstehen, welche das zu reinigende Stoffgemisch nacheinander durchflieszt. Der Apparat ist fuer beide Teilvorgaenge - Abschlaemmung unloeslicher Verunreinigungen und Aufloesen schwer- und leichtloeslicher Bestandteile gleichermaszen geeignet. Beide Teilvorgaenge koennen kontinuierlich ausgefuehrt werden. Fig. 1{Verfahren; Vorrichtung; Reinigung; Natriumchlorid; Einbauten; Zonen; Stoffgemisch; Verunreigungen; kontinuierliche Teilvorgaenge}

Description

Hierzu 1 Seite Zeichnung

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Reinigung von Natriumchlorid.

Das erfindungsgemäße Reinigungsverfahren und die erfindungsgemäße Vorrichtung sind geeignet zur Reinigung von natürlichen und technischen NaCI-Kristallisate und Steinsalz niederer Qualität.

Charakteristik des bekannten Standes der Technik

Die Reinigung von Natriumchlorid wird nach drei unterschiedlichen Grundverfahren ausgeführt:

1. Auflösen des unreinen Salzes, Gewinnung einer NaCI-SoIe mit anschließender mechanischer und chemischer Solereinigung und Herstellung eines reinen Siedesalzes durch Wasserverdampfung.

2. Verminderung von qualitätsmindernden Haftlaugen und/oder Abschlämmung unlöslicher Feinststoffe in einem Waschprozeß.

3. Entfernung qualitätsmindernder Bestandteile durch selektives Auslaugen von schwerlöslichen Beimengungen mittels reiner NaCI-SoIe (Hydroextraktion).

Dabei kann das Verfahrensprinzip (3) an das vorherige Waschen und/oder Abschlämmen nach Verfahrensprinzip (2) angeschlossen werden.

Da die Siedesalzherstellung nach Verfahrensprinzip (1) teuer und energieaufwendig ist und dereinfache Salzwaschprozeß nach Verfahrensprinzip (2) nur bei bestimmten Rohstoffen und nur in eingeschränktem Umfang zu einer merklichen Qualitätsverbesserung führt, gewinnt die Hydroextraktion und ihre Kombination mit Schlämm-, Waschprozessen zunehmend an Bedeutung für die Salzaufbereitung. Nach DDWP 200882 ist ein Verfahren bekannt, nach dem aus unreinen NaCI-Rohstoffen durch Einwirkung von reiner NaCI-SoIe eine Entfernung von Verunreinigungen erreicht werden kann, wozu ein Vermischen von zu reinigendem NaCI und NaCI-SoIe zu einer Suspension, ein länger dauerndes Rühren zwecks Auflösung der schwer- bzw. langsamlöslichen Verunreinigungen und eine anschließende Fest-flüssig-Trennung realisiert werden müssen. Außerdem müssen in nachfolgenden Prozessen abschlämmbare Verunreinigungen auf mechanischem Wege abgetrennt werden, wozu eine Aufstromklassierung unter Einhaltung bestimmter Aufstromgeschwindigkeiten vorgesehen ist. Diese Verfahrensoperationen werden bisher in einer Kette hintereinander angeordneter Apparate ausgeführt. Der einfache Salzwaschprozeß wird in der Regel in Schneckenapparaten durchgeführt, welche Spiralklassierern sehr ähnlich sind und in denen das gewaschene Salz mittels einer schrägen Schnecke aus dem trogförmigen Teil des Waschapparates ausgetragen wird, während die abgeschlämmten Verunreinigungen aus dem Trog abfließen. Nachfolgende Reinigungsstufen erfordern zusätzliche Apparate, insbesondere Rührgefäße, Eindicker und weitere Klassierapparate, so daß zur Ausführung eine ganze Apparatekette erforderlich ist, welche nacheinander folgende Grundoperationen in voneinander getrennten Stufen durchführen:

- Entfernen leichtlöslicher Verunreinigungen und anhaftender Mutterlauge durch Waschen

- Entfernen feindisperser unlöslicher Verunreinigungen durch Abschlämmen

- Entfernen schwerlöslicher Verunreinigungen durch selektives Auslaugen (Hydroextraktion)

Fur die NaCI-Reinigung gibt es noch keinen Apparat, der diese Funktionen in sich vereinigt und die fur die Ausfuhrung des Gesamtverfahrens notwendige Apparatekette, bestehend aus Schlammapparaten unterschiedlicher Konstruktion, Naßklassierern und Gegenstromwaschern sowie Ruhr- und Eindickapparaten mit zwischengeschalteten Dosier- und teilweise Fest flussig-Trennapparaten ersetzen kann

Ziel der Erfindung

Das Ziel der Erfindung ist eine Verringerung des apparativen Aufwandes bei der NaCI-Reinigung, insbesondere die Schaffung eines einfachen einstufigen Reinigungsverfahrens und eines dafür geeigneten Apparates zu dessen Durchfuhrung

Darlegung des Wesens der Erfindung

Die Erfindung hat die Aufgabe, ein einfaches Verfahren der NaCI-Reinigung und einen Apparat zu schaffen, der mehrere Funktionen in sich vereinigt und es gestattet, ausgehend von Roh-NaCI und NaCI-SoIe die Einzelschritte des bisherigen mehrstufigen Verfahrens, Schlammen-Waschen-Hydroextraktion - kontinuierlich durchzufuhren Diese Aufgabe wird gelost, indem alle erforderlichen chemischen und physikalischen Teil vorgange der NaCI-Reinigung in einem einzigen Apparat, der durch Einbauten unterteilt ist, ausgeführt werden, wobei durch die Einbauten unterschiedliche Zonen mit verschiedener Funktion entstehen, welche das zu reinigende Stoffgemisch nacheinander durchfließt Es wurde gefunden, daß eine ausreichende Reinigung von unreinem Natriumchlorid mit NaCI Sole in einem einzigen Verfahrensschritt erzielbar ist, wobei alle die Effekte, die durch die bisherige Verfahrenskette erreicht werden, ebenfalls eintreten Kernstuck dieses einstufigen Reinigungsprozesses ist ein Apparat, den das zu reinigende Salz und die NaCI-SoIe auf verschiedenenen Wegen durchlaufen und diesen an verschiedenen Stellen wieder verlassen Dabei wirkt die Sole auf das zu reinigende NaCI sowohl chemisch als auch mechanisch ein, und es werden sowohl Verunreinigungen durch Schlammen entfernt, als auch durch Hydroextraktion aufgelost Es wurde überraschend gefunden, daß die fur Reaktionskristallisatoren üblichen Ruhrgefaße mit Klarzone nach WP 261479 auch fur die Losung des Problems der NaCI Reinigung durch Hydroextraktion verwendet werden können, obwohl dabei keine Kristallisation eines Stoffes, sondern ein Auflosen von leichtlöslichen und schwer bzw langsamloslichen Verunreinigungen realisiert werden muß Weiterhin wurde gefunden, daß auch die außerdem erforderliche mechanische Abschlammung feinteiliger Verunreinigungen im gleichen Apparat erfolgen kann, indem durch Einbau einer besonderen diffusorartig sich erweiternden Ringkontur im gleichen Apparat eine Zone geschaffen wird, in der die mechanische Reinigung des Salzes durch Abschlämmen von feindispersen Verunreinigungen durch die aus dem Apparat abströmende Sole stattfindet

Die erfmdungsgemaße Apparatur besteht aus einem zylindrischen Behalter mit mittig angeordneter senkrechter Ruhrwelle, die einen Axialruhrer tragt, dessen Forderrichtung zum Behalterboden gerichtet ist Dieser Behalter enthalt an sich bekannte, senkrecht an der Behalterwand angebrachte Strombrecher sowie eine ringförmige Umlenkkontur, etwa in der Mitte der zylindrischen Hohe des Behalters Die Ruhrwelle ist konzentrisch von einem zylindrischen Leitrohr umgeben, welches unten in der Ruhrerebene des Ruhrers und oben unterhalb des Flüssigkeitsspiegel endet und seinerseits konzentrisch von einem ringförmigen Trennblech umgeben ist, das oberhalb des Flüssigkeitsspiegel im Apparat endet und die Flussigkeitsoberflache in zwei voneinander abgegrenzte Zonen, eine innere, kreisförmige und eine äußere, ringförmige, unterteilt Oberhalb der Umlenkkontur ist ein schräges ebenfalls ringförmiges Blech angebracht, welches einerseits mit dem Ringblech und andererseits mit der Behalterwand so verbunden ist, daß das ringförmige Blech vollständig dachförmig abgedeckt ist und auf diese Weise ein sich nach oben diffusorartig erweiternder Ringraum ergibt dessen eine Begrenzung ein Schragblech und andererseits ein ringförmiges Trennblech bildet Das Schragblech ist oben fest mit der Oberkante des Behalters verbunden Außen am Behalter ist eine Rinne mit geneigtem Boden angebracht, welche zu einem Flussigkeitsablauf fuhrt Die miteinander verbundene Oberkante des Behalters und des Schragbleches bilden den Losungsuberlauf des Apparates, und die abfließende Flüssigkeit sammelt sich m der Rinne und verlaßt den Apparat über den Flussigkeitsablauf, wahrend im Bodenbereich ein Abzugsstutzen fur das gereinigte NaCI Kristallisat angebracht ist

Das erfmdungsgemaße Verfahren geht von einem unreinen Natriumchlorid aus, welches sowohl Verunreinigungen in leichtlöslicher Form (KCI, MgCI₂, MgSO₄) als auch in schwerlöslicher bzw langsam löslicher Form (MgSO₄ H₂O CaSO₄, Doppelsulfate) als auch feindisperse unlösliche Verunreinigungen (Tone, SiO₂) enthalten kann, aus Dieses trockene oder durch anhaftende Losung feuchte Roh NaCI wird mit reiner, von Hartebildnern freier NaCI-SoIe in Kontakt gebracht

Dazu wird es innerhalb des ringförmigen Trennblechs von oben her in den Apparat eingespeist Das zuzuführende Salz und die zuzuführende NaCI Sole werden kontinuierlich in die innere Zone des Apparates eingeführt, die zirkulierende NaCI Suspension enthalt Durch den Axialruhrer wird diese Suspension umgewalzt und in Richtung des Gefaßbodens gefordert An der Behalterwand angebrachte Strombrecher und eine ringförmige Umlenkkontur lenken die Suspension nach oben und zur Behaltermitte, wo sie in das Innere des Trennbleches gelenkt und wieder durch den Ruhrersog in das Leitrohr eingezogen wird

Insgesamt ergibt sich eine Suspensionszirkulation im Kontaktor In dieser Losezone gehen selbst schwer- und langsamlosliche Verunreinigungen bis zur Sattigungskonzentration in Losung

Ein Teil der Suspension tritt in die Schlammzone, die durch das Trennblech und das Leitrohr gebildet wird In dieser durch die Trennbleche gebildeten ringförmigen, sich nach oben erweiternden Schlammzone, die mit der Ruhrzone durch einen schragen ringförmigen Spalt in Verbindung steht, herrschen wesentlich andere Stromungsverhaltnisse als im zentralen, intensiv durchmischten Teil des Apparates Durch den Sog des Ruhrers werden die Stromungswirbel durch den Ringspalt eingesogen.

und dadurch wird der Inhalt der Schlämmzone der Rührwirkung des Rührers entzogen, und es bildet sich eine laminare Aufströmung aus, in der die Aufstromgeschwindigkeit stetig abnimmt, da sich der Querschnitt erweitert. Dadurch sedimentieren gröbere NaCI-Partikel, und nur die feindispersen Verunreinigungen gelangen mit der abfließenden NaCI-SoIe zum Überlauf und verlassen den Apparat. Sedimentierte Grobanteile, deren Sinkgeschwindigkeit geringer als die Aufstromgeschwindigkeit ist, rutschen vornehmlich entlang des Leitrohres nach unten und werden im schrägen Ringspalt wieder von der strömenden NaCI-Suspension aufgenommen. Die abgeschlämmten Feststoffe verlassen den Apparat zusammen mit der abfließenden Sole über die konzentrisch außen am Behälter angebrachte Rinne mit geneigtem Boden, die zu einem Lösungsablauf führt. Durch die Wahl des Erweiterungswinkels zwischen dem ringförmigen Trennblech und dem ringförmigen Schrägblech läßt sich der Aufstrom und damit der Schlämmprozeß beeinflussen

Der Erweiterungswinkel liegt zwischen 15 und 35°.

Durch die Behandlung im beschriebenen Kontaktor werden freie bzw. freiwerdende feste Verunreinigungen abgeschlämmt und lösliche, auch langsam lösliche Verunreinigungen aufgelöst. Das gereinigte Salz verläßt den Apparat über den Abzugsstutzen mit einem für die folgende Fest-Flüssig-Trennstufe optimalen Feststoffgehalt. Die Temperatur im Apparat soll zwischen 15 und 45°C liegen, und in der inneren kreisförmigen Zone der Flüssigkeitsoberfläche und der Rührzone soll der Feststoffgehalt 600-ЭООд/І betragen. Der Durchsatz ist so zu wählen, daß die mittlere Verweilzeit im Apparat 2-6 Stunden beträgt. Die aus dem Ablaufstutzen abfließende abgeschlämmte Sole enthält sowohl die löslichen als auch die festen entfernbaren Verunreinigungen und wird durch eine Fest-flüssig-Trennung weiterbehandelt.

Die Kontaktzeit der Feststoffphase (NaCI) und der Lösungsphase (NaCI-SoIe) lassen sich so einstellen, daß selbst schwer- oder langsamlösliche Minerale wie Anhydrit, Kieserit und Polyhalit sich auflösen, was bei Verweilzeiten von 2-6 Stunden der Fall ist. Der oben genannte Feststoffgehalt an der Flüssigkeitsoberfläche von 600-900g/l ist außer für die nachfolgende Fest-flüssig-Trennapparaturfür das gereinigte NaCI-Kristallisat auch für eine vollständige Auflösung von Verunreinigungen günstig.

Ausführungsbeispiel

(Hierzu Figur 1)

Der Apparat besteht aus einem zylindrischen Behälter 1 mit 6 m Durchmesser und 8 m Höhe mit flachem Boden 1 a. Das Gefäß hat eine mittig und senkrecht angeordnete Rührwelle 2, die am unteren Ende einen Axialrührer 3 mit 1,25m Durchmesser trägt, der 1 m oberhalb des Bodens 1 a angeordnet ist. Die Förderrichtung des Rührers 3 ist nach unten gerichtet. An der Behälterwand 1 sind 4 Stück senkrechte Strombrecher 4 angebracht. 4m oberhalb des Bodens 1 a ist ein waagerechter Ring 5 angebracht, der 1 m Breite hat und mit einem konusförmigen Schrägblech 8 verbunden ist, das den Ring 5 dachförmig abdeckt und bis zur Oberkante des Behälters 1 reicht und mit diesem verbunden ist. Konzentrisch um die Rührerwelle 2 sind zwei Blechzylinder angeordnet, das Leitrohr 6 mit 1,5 m Durchmesser und 5m Höhe und das ringförmige Trennblech 7, welches 3m Durchmesser und 4m Höhe hat und 1 m oberhalb des Flüssigkeitsspiegels reicht. Der Apparat hat eine ringförmige Außenrinne 10 mit geneigtem Boden und Flüssigkeitsablauf 11 sowie in Bodennähe einen Kristallisatabzugsstutzen 12. Durch die Einbauten ist der Apparat in Zonen unterschiedlicher Funktion und Strömung unterteilt:

Zone A innerhalb des Ringbleches 7 mit turbulent durchmischter Suspension, Zone B mit beruhigter Flüssigkeitsoberfläche,

Zone C turbulent durchmischte Suspension,

Zone D Einzugsspalt für die zum Rührer zurückströmende Suspension,

Zone E Schlämmzone mit stetig sich erweiterndem Querschnitt und stetig sich verringernder Aufströmgeschwindigkeit und

einem Erweiterungswinkel von 15 bis 35°o Zone F schräger Ringspalt zwischen turbulenter Suspensionszone C zur Schlämmzone E mit einer Querschnittsfläche von 0,6

bis 0,9 der Querschnittsfläche der Zone E an der Behälteroberfläche. Der beschriebene Apparat wird mit 20 bis 22t/h filterfeuchtem NaCI der Zusammensetzung

86,5 Prozent NaCI 1,8 Prozent KCI 2,1 Prozent MgCI₂ 0,8 Prozent MgSO₄ 1,1 Prozent CaSO₄ 0,2 Prozent K₂SO₄ 0,2Prozent unlösliches 7,3 Prozent H₂O

sowie 25 bis 35 m³/h reiner NaCI-SoIe von etwa 30⁰C gespeist. Beide Stoffströme werden kontinuierlich zugeführt und vermischen sich mit dem Inhalt des Apparates innerhalb der Zonen A und C. Nach erfolgter Auflösung löslicher Verunreinigungen gelangt die NaCI-SoIe, beladen mit Salzkristallen und feindispersen Verunreinigungen, durch den Ringspalt F in die Zone E. In dieser werden durch stetige Verminderung der Aufstromgeschwindigkeit die Salzkristalle abgeschieden, während die feindispersen Verunreinigungen mit der Sole die Zone B des Apparates erreichen und in die Rinne 10 abfließen. Das gereinigte NaCI-Kristallisat wird über den Abzugsstutzen 12 mit 800 bis 900g/l Feststoff abgezogen.

Durch die im Apparat kontinuierlich erfolgende NaCI-Reinigung durch chemische und physikalische Teilvorgänge wird eine Endqualität nach dem Filtern und Trocknen >99,4 Prozent NaCI

< 0,1 Prozent KCI

< 0,2 Prozent MgCI₂

< 0,1 Prozent MgSO₄

< 0,3 Prozent CaSO₄

< 0,05 Prozent unlösliches

erreicht. Nicht entfernbar sind im Kristallverband eingeschlossene Verunreinigungen.

Claims (2)

1. Verfahren zur Reinigung von Natriumchlorid, mit leichtlöslichen, schwerlöslichen und unlöslichen, aber teilweise abschlämmbaren Verunreinigungen durch Behandlung mit einer reinen, von Härtebildnern freien NaCI-SoIe, Auflösung der leicht- und schwerlöslichen Verunreinigungen und Abschlämmung eines Teiles der unlöslichen Verunreinigungen, gekennzeichnet dadurch, daß das zu reinigende Salz trocken oder feucht gemeinsam mit der NaCI-SoIe in getrennten Strömen kontinuierlich in die Suspendierzone eines Rührapparates eingespeist wird, in der bei starker Turbulenz der Strömung, Temperaturen von 15 bis 45⁰C, Feststoffgehalten von 600 bis900g/l und mittleren Feststoffverweilzeiten von 2 bis 6 Stunden die Auflösung leicht- und schwerlöslicher Verunreinigungen durchgeführt wird, die der festen NaCI-Zufuhr entsprechende Stoffmenge aus der Suspendierzone des Apparates als Suspension abgezogen wird, während die mit gelösten und abschlämmbaren festen Verunreinigungen beladene NaCI-SoIe kontinuierlich aus einer strömungsberuhigten Zone des Rührapparates entfernt wird.

2. Vorrichtung zur Reinigung von Natriumchlorid mittels NaCI-SoIe, bestehend aus einem zylindrischen Behälter (1) mit mittig angeordneter senkrechter Rührwelle (2), Axialrührer (3), seitlich angebrachten Strombrechern (4), eines am Behälter (1) angebrachten waagerechten Ringbleches (5) und zweier konzentrisch um die Rührwelle (2) angeordneten senkrechten Ringblechen - dem Leitrohr (6) und dem ringförmigen Trennblech (7) - sowie eines konisch geformten ringförmigen Schrägbleches (8), dadurch gekennzeichnet, daß dieses Schrägblech (8) zusammen mit dem senkrechten Ringblech (7) einen sich diffusorartig mit einem Erweiterungswinkel von 15 bis 35° sich stetig erweiternden Ringraum (E) bildet, der von der Ebene des Ringbleches (5) bis zur Oberkante des Behälters (1) reicht und zwischen den Unterkanten der Ringbleche (7) und (8) ein schräger Ringspalt (F) gebildet wird, dessen Querschnittsfläche 0,6 bis 0,9 der Querschnittsfläche des Ringraumes (E) an der Behälteroberfläche beträgt.