DE1129902B - Verfahren zur elektrostatischen Abtrennung von Sylvin aus Sylvin und Halit enthaltenden Rohsalzen - Google Patents

Description

Die Abtrennung des Sylvins aus Kalimineralien, wie Sylvinit, kann nach verschiedenen Verfahren erreicht werden. Bei einem Verfahren wird das Kaliumchlorid mit einer heißen Lösung, die in bezug auf ihren Natriumchloridgehalt gesättigt ist, extrahiert. Die Lösung wird schnell gekühlt, um die Kaliumchloridkristalle abzuscheiden, die dann filtriert, gewaschen und getrocknet werden. Die Mutterlauge wird dann zurückgeführt.

Bei einem anderen Verfahren wird Sylvinit pulverisiert und werden Flotationsmittel benutzt, um das Kaliumchlorid vom Natriumchlorid zu trennen. Nach der Flotation wird der Sylvin mit Wasser gewaschen, um restlichen Halit teilweise auszulaugen, und getrocknet.

Diese Verfahren haben einen oder mehrere Nachteile. So ist z. B. das Verfahren, bei dem Kaliumchlorid aus der heißen, gesättigten Sole extrahiert wird, teuer, da große Kaliumchloridmengen unkristallisiert zurückbleiben und mit der Mutterlauge zurückgeführt werden, und große Wärmemengen erforderlich sind. Beim Flotationsverfahren sind die Verfahrenskosten relativ hoch, da die teuren Reagenzien nicht zurückgewonnen werden können, die zur selektiven Umhüllung eines der Mineralbestandteile benutzt werden, wobei Sylvin oder Halit vom anderen, nicht umhüllten Stoff, mit dem sie von Natur aus verbunden sind, selektiv fortgeschwemmt werden.

Es ist bekannt, daß Mineralteilchen, die, um entgegengesetzte, elektrische Ladungen aufzunehmen, induziert werden können, durch eine Anzahl Systeme voneinander getrennt werden können, wobei die elektrische Ausrüstung auf die Teilchen mit gleicher Ladung abstoßende und auf die Teilchen mit entgegengesetzter Ladung anziehende Kräfte ausübt. Bei einer Vorrichtungsform, die eine geladene, elektrische Trommel enthält, werden die Teilchen mit einer zur Trommel entgegengesetzten Ladung durch Anziehung auf der Oberfläche der Trommel festgehalten und auf diese Weise durch einen Bogen von einer größeren Zahl von Graden bewegt als Teilchen mit der gleichen Ladung wie die Trommel. Das Material, das von der Trommel oder Walze abfällt, kann so in verschiedenen Trichtern oder Rinnen aufgefangen werden.

Mit solchen Systemen konnte jedoch keine merkliche Trennung trockener Kaliumchloridteilchen von anderen trockenen Bestandteilen, die in Kaliumchloridmineralien gebunden vorliegen, erzielt werden. Die Systeme, die zum Induzieren trockener Teilchen anderer Mineralien geeignet waren, um diesen eine merkliche und wesentliche elektrostatische Ladung zu Verfahren zur elektrostatischen Abtrennung

von Sylvin aus Sylvin und Halit

enthaltenden Rohsalzen

Anmelder:

International Minerals & Chemical
Corporation, Chicago, 111. (V. St. A.)

Vertreter: Dr.-Ing. H. Ruschke, Berlin-Friedenau,

und Dipl.-Ing. K. Grentzenberg,
München 27, Pienzenauer Str. 2, Patentanwälte

Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 30. Juli 1954 (Nr. 446 837)

James E. Lawver, Chicago, IU. (V. St. A.),
ist als Erfinder genannt worden

geben, haben sich zur Behandlung von Kaliumchloridteilchen als nicht geeignet erwiesen, weil die Sylvinteilchen in bezug auf die Gangart des Minerals keine genügend hohe Ladung erhalten, um eine selektive elektrostatische Trennung zu erreichen.

Das Ziel der Erfindung liegt darin, die Nachteile der oben beschriebenen, früheren Verfahren zu überwinden.
Die Erfindung bezieht sich auf die Gewinnung von Sylvin aus Sylvin und Halit enthaltenen Rohsalzen, bei dem das bis zum Aufschluß des Sylvins zerkleinerte Gemenge zwecks Erteilung einer elektrischen Ladung selektiv induziert und anschließend im freien Fall den anziehenden und abstoßenden Kräften eines elektrostatischen Feldes ausgesetzt wird.

Die Erfindung besteht darin, daß das Gemenge vor dem Induzieren in einer nichtwäßrigen Flüssigkeit, in der Sylvin, vorzugsweise auch Halit, praktisch unlöslich ist und die flüchtig genug ist, um ohne Rück-Standsbildung verdampfen zu können, gewaschen wird.

Bei der Durchführung dieses Verfahrens wird das Ausgangsmaterial, gewöhnlich ein rohes Mineral, genügend zerkleinert, um seine Bestandteile freizulegen, und auf übliche Weise gesiebt, um ein körniges Produkt zu erhalten, das eine Korngröße zwischen etwa 0,71 und etwa 0,074 mm besitzt.

209 601/72

Die zerkleinerten Teilchen des sylvinhaltigen Minerals, wie Sylvinit aus dem Carlsbadbezirk von New Mexico, gemischtes Mineral (d. h. Kalium-Magnesium-Sulfat, Kaliumchlorid und Natriumchlorid) und ähnliche mineralische Steife, werden nach dem Klassieren gewaschen. Durch das Waschen werden Schlammstoffe von der Oberfläche der Teilchen entfernt. Zu dem hier benutzten Begriff »Schlamm« gehören feine Teilchen, die die gleiche chemische Zu

führt werden. So kann z. B. Propylalkohol bei einer Temperatur von etwa 30⁰C im Vakuum oder bei etwa 10O⁰C ohne Vakuum oder durch Blasen von heißer Luft durch den zerkleinerten Stoff oder durch 5 Bestrahlen einer relativ dünnen Teilchenschicht mit infraroten Wärmestrahlen oder durch andere gleichwertige Trocknungsverfahren verdampft werden. Das Trocknen der gewaschenen Mineralteilchen kann in beliebigen geeigneten Vorrichtungen, wie Tunnelsammensetzung wie einer der Hauptbestandteile des io trocknern, Drehöfen, Fließbetttrocknern oder gleich-Minerals besitzen, wie auch Stoffe, die chemisch von wertigen Vorrichtungen, durchgeführt werden. Durch den Hauptbestandteilen des Minerals verschieden Einschalten eines Kondensators in die Entlüftungssind, z. B. montmorillonitartige Tone. Es wird eine oder Vakuumleitung kann das Waschmittel zur Waschflüssigkeit benutzt, in der das Kaliumchlorid, Wiederverwendung zurückgewonnen werden. Die besser sowohl Sylvin als auch Halit, praktisch unlös- 15 Rückgewinnung dieses Waschmittels senkt die Verlieh sind, so daß dadurch praktisch kein Kaliverlust fahrenskosten, da bei guter Arbeitstechnik etwa 97 entsteht. Außerdem muß die Flüssigkeit genügend bis 99°/o zurückgewonnen werden können, flüchtig sein, um ohne Anwendung hoher Tempera- Nachdem das zerkleinerte Material getrocknet ist,

türen oder sehr niedriger Drücke unter Zurücklassen werden die Teilchen induziert, damit sie eine elekeiner sauberen Oberfläche zu verdampfen. Unter 20 trische Ladung aufnehmen. Im Gegensatz zu anderen »hohen Temperaturen« sind über etwa 300° C lie- allgemein angewandten Verfahren, bei denen z.B. das gende Temperaturen zu verstehen. Unter »niedrigen Material, wie im Falle der pyroelektrischen Kristalle, Drücken« ist ein Unterdruck von z. B. mindestens nicht nur polarisiert wird, kann und wird zweck-635 mm Hg zu verstehen. Diese Einschränkungen mäßigerweise das Aufladen der Teilchen in Abwesenbesagen nicht, daß höhere Temperaturen oder andere 25 heit eines elektrischen Feldes durchgeführt. Sylvin-Vakuumbedingungen nicht brauchbar sind, sondern teilchen können verschieden geladen werden, um eine nur, daß solche Bedingungen für die meisten Be- elektrische Ladung zu tragen, die in Charakter oder triebsanlagen wirtschaftlich nicht durchführbar sind. Größe von der der anderen Bestandteile der zer-Rein theoretisch kann jede wechselseitige Druck- und kleinerten Mischung verschieden ist. Eine unter-Temperaturbedingung angewandt werden, bei der nur 30 schiedliche elektrische Aufladung kann durch An

Verdampfung des Waschmittels, aber kein Verschmelzen und Verdampfen der Salze eintritt.

Flüssige Mittel, die für das obige Waschverfahren brauchbar sind, sind die flüssigen Kohlenwasserstoffe,

Wendung des Kontaktpotentialphänomens, wie durch Reibung zwischen den Teilchen, gegebenenfalls in Kontakt mit einer geerdeten Platte, hervorgerufen werden. Wenn die Mengen der verschiedenen Mine-

wie die Hexane, Heptane, Octane, Leuchtöl, Benzol, 35 ralbestandteile nicht sehr ungleich sind, kann die Toluol usw.; halogenhaltige Derivate der Kohlen- Kontaktpotentialaufladung wirksam durch Rühren Wasserstoffe, wie Dichloräthylen, Trichloräthylen,
Tribromäthylen, Dichlorbrompropylen usw.; flüssige,

sauerstoffhaltige Kohlenwasserstoffderivate, z. B. ali-

oder Bewegung der Mischung erreicht werden. Unter solchen Bedingungen ist eine geerdete Platte für das Verfahren nicht entscheidend. Bei der Aufladung

phatische Alkohole, wie Methylalkohol, Äthylalkohol, 40 eines Konzentrats insbesondere von relativ hoher Propylalkohol, Isopropylalkohol, n-Butylalkohol, Reinheit ergibt das Kontaktpotential nur eine sek.-Butylalkohol, tert.-Butylalkohol, η-Amylalkohol, schwache Aufladung eines Bestandteils der Mischung, Methyl-n-propylcarbinol usw.; aminonitro- und halo- und in diesem Falle ist die Anwendung eines Gebergensubstituierte aliphatische Alkohole usw.; flüssige, elements im allgemeinen vorteilhaft. Unter einer »geungesättigte Alkohole, wie Allylalkohol; cyclische 45 erdeten Geberplatte« ist ein Element zu verstehen, Alkohole, wie Furfuralkohol, Diallylcarbinole usw. das die Elektronen mit den Mineralteilchen aus-Außerdem sind als Waschmittel Äther brauchbar, wie tauscht. Ein Verfahren zur Aufladung der Teilchen be-Äthyläther, Propyläther, ^,^-Dichlordiäthyläther steht darin, daß warme Kalisubstanzen, die eine zwiusw.; gemischte Äther, wie Methyläthyläther, Äthyl- sehen etwa 66 und 177° C liegende Temperatur aufpropyläther usw.; Ester organischer oder anorganischer 50 weisen, einer Zuleitung zugeführt werden, die die Säuren, wie Äthylacetat, Butylpropionat, sek.- oder durchlaufenden Teilchen schüttelt. Die Geberobertert.- Butylnitril, Äthylchlorid, Äthylbromid, n-Hexyl- fläche der Zuleitung kann eine metallische Rutsche, chlorid und gleichwertige Verbindungen; Ketone, wie Platte, Mulde, Trichter oder ähnliche Vorrichtung Aceton usw. und verträgliche Mischungen derselben. sein, die Oberfläche der Zuleitung kann aus einem Nach dem Waschen ist es notwendig, das Wasch- 55 Leiter, wie Blei, Zink, Aluminium, Kupfer, Zinn mittel zu entfernen und den zerkleinerten Sylvin prak- usw., bestehen.

tisch völlig zu trocknen. Bei 20 % oder weniger rela- Dielektrische oder nichtleitende Substanzen sind

tiver Luftfeuchtigkeit ist das Trocknen kein besonde- in ihrer Ladungsaufnahme verschieden. Sylvinteilchen res Problem, da die hygroskopischen Teilchen nicht werden negativ geladen. Die Ladung auf den Sylvingenügend Feuchtigkeit aufnehmen können, um'die 60 teilchen ist bestimmt negativer als die Ladung der Teilchenoberfläche feucht zu machen. Bei hoher, meisten restlichen anderen Mineralteilchen bzw. der z. B. einer relativen Luftfeuchtigkeit zwischen 75 und Gangart, von denen die Mehrzahl positiv geladen ist.

95 % muß die Luft, die mit dem Sylvin in Berührung kommt, auf einen niedrigen Feuchtigkeitsgehalt gebracht werden.

Das Trocknen der Teilchen kann durch Erhitzen der gewaschenen, mineralischen Stoffe auf eine zwischen 30 und 300⁰C liegende Temperatur durchge-

Die geladenen Teilchen werden als frei fallende Körper zwischen die Elektroden einer oder mehrerer 65 elektrostatischer Trenneinheiten gebracht, d. h. in eine Bahn, die normalerweise nicht mit den genannten Elektroden in Berührung kommt. Zwischen jeder Trenneinheit ist ein isoliertes Paar entgegengesetzt

geladener Elektroden angebracht, vorzugsweise in Form von Platten oder Zylindern, die entgegengesetzte Oberflächen beträchtlicher Ausdehnung besitzen.

Die Stärke des elektrostatischen Feldes, die den Weg der fallenden Teilchen wirksam ändert, ist von der mittleren Teilchengröße des sylvinhaltigen Minerals, das in den Scheider gegeben wird, abhängig. Die Spannung kann zwischen 5000 Volt je 2,54 cm Elek-

im Gegenstrom mit einem Waschmittel, z. B. technischem Äthylalkohol, der durch Leitung 21 vom Lager 22 zugepumpt wird, gewaschen. Das gewaschene Mineral wird auf dem Band 24 durch einen 5 Trockenofen 23 befördert, wo das Mineral auf eine Temperatur von etwa 150⁰C erhitzt wird. Die Dämpfe werden durch die Leitung 25 abgezogen und im Kondensator 26 kondensiert. Die zurückgewonnene Flüssigkeit wird durch Rohrleitung 27 zum

trodenabstand beim Trennen von Stoffen mit kleiner io Lager 22 geleitet, von wo aus sie über die Wasch-Teilchengröße zwischen etwa 0,121 und 0,074 mm station 20 wieder in den Kreislauf zurückgeführt und 15 000 Volt je 2,54 cm Trennelektrodenabstand wird. Waschmittel plus gelöste und suspendierte Festbei der Trennung gröberer Teilchen liegen. Bei allen körper aus der Waschstation 20 werden im Kühler 28 Überlegungen hinsichtlich der Feldstärke muß be- durch Umlauf von Kühlmittel gekühlt, um alle geachtet werden, daß Koronaentladungen, die die Luft 15 lösten Festkörper, wie z. B. Natriumchlorid, auszuionisieren, zu vermeiden sind. Im allgemeinen bevor- kristallisieren. Der Festteilchenbrei wird aus dem zugt man, mit einer gesamten aufgedrückten Span- Kühler 28 entfernt, und die Festkörper werden vom nungsdifferenz von etwa 70000 bis 90000VoIt zu begleitenden Waschmittel durch übliche Filtration gearbeiten, wenn auch gelegentlich so niedrige Spannun- trennt. Das festkörperfreie Waschmittel aus dem gen wie etwa 20000VoIt und so hohe wie etwa 20 Kühler 28 wird durch die Rohrleitung 29 zum Lager 200 000 Volt benutzt werden können. Diese Span- 22 übergeführt. Das aus dem Ofen 23 stammende, genung soll auf einem hohen Gleichstromspannungs- waschene und praktisch trockene Mineral wird durch potential gehalten werden, das von Wechselströmen die Fördervorrichtung 30 zu einem geerdeten Geberpraktisch frei ist; d. h., der gefilterte Gleichstrom soll element 31 gebracht, das vorzugsweise die Form einer sogenannte Wechselstromschwingungen nur in gerin- 25 galvanischen eisernen Schüttrinne hat, in der die ger Menge enthalten. Eine stetige Versorgung mit Teilchen Elektronen aufnehmen und geladen werden. Gleichstromspannung kann auch ohne teure Filter- Das so aufgeladene Mineral wird, Zweckmäßigervorrichtung durch Anwendung eines Radiofrequenz- weise unmittelbar und vor merklicher Abkühlung, Netzanschlusses erzielt werden. einem elektrostatischen Feld, das durch einen elek-

Das Verfahren zur Zerlegung eines Minerals in 30 trostatischen Scheider 32 hervorgerufen wird, ausge-

seine Bestandteile geht aus der folgenden Beschrei- setzt, und zwar in der Weise, daß die Teilchen als

bung an Hand der Beispiele, in denen Sylvin aus frei fallende Körper zwischen entgegengesetzt aufge-

Sylvinit abgetrennt wird, in Verbindung mit den ladenen Elektrodenplatten im Abstand von etwa

Zeichnungen noch deutlicher hervor. Hierbei ist 15 cm und einer Spannung zwischen 5000 und

Fig. 1 ein schematisches Fließbild des Anreiche- 35 12 000 Volt je 2,54 cm Trennelektrodenabstand

rungsverfahrens, durchfallen.

Fig. 2 eine graphische Darstellung der mit und ohne Waschverfahren erzielten Anreicherung.

Zur eingehenden Erläuterung des Verfahrens wird
auf Fig. 1 verwiesen. In diesem Fließbild wird Sylvi- 40
nit durch ein Transportband 11 von Lager 10 zur
Mühle 12 befördert. In der Mühle 12 wird der SyI-vinit so weit zerkleinert, daß die Sylvinteilchen praktisch vollständig von Halit freigelegt werden. Das
rohe Material wird durch die Fördervorrichtung 13 45 wurde mit einem alkoholischen, aus Methyl- und zur Siebstation 14 befördert und hier bis zu einer Äthylalkohol bestehenden Mittel gewaschen. Das geüblichen Größe von 0,7 mm gesiebt. Das gröbere Ma- waschene Mineral wurde durch etwa lstündige Beterial wird durch die Fördervorrichtung 15 zur Mühle handlung im elektrischen Ofen getrocknet. Nach dem 12 zurückbefördert. Feine Teilchen, d. h. im allge- Trocknen wurde das warme Mineral über eine gemeinen solche von geringerer Größe als 0,074 mm, 50 erdete, galvanisierte Eisenrinne geleitet und fiel dann werden in der Trennstation 16, zu der die Fraktion zwischen den Plattenelektroden hindurch, die ein unter 0,7 mm Korngröße durch eine pneumatische Spannungsgefälle von etwa 12 000 V je 2,54 cm be-Fördervorrichtung 17 befördert wird, abgetrennt und saßen.

verworfen. Das Material mit einer Größe zwischen Die Ergebnisse für einen Durchgang zwischen den

etwa 0,7 und 0,074 mm wird vom Trenner 16 zum 55 Elektroden sind folgende:
Lagerbehälter 18 gebracht.

Das gröbere Material vom Behälter 18 wurde vier- Gewichts- KCl NaCl
mal gesiebt, um Feines zu entfernen, erhitzt, aufgeladen und zur elektrostatischen Trennvorrichtung

ohne die Waschbehandlung der vorliegenden Erfin- 60 Ausgangsmischung

dung gebracht. Die Ergebnisse dieser Trennung sind KCl-Fraktion

in Fig. 2 gezeigt. Der Unterschied bei der Anreiche- NaCl-Fraktion

rung des so behandelten Minerals geht deutlich aus Mittelfraktion
dem Vergleich mit den Ergebnissen des vorliegenden

Verfahrens hervor. Bei der Durchführung des Ver- 65 f ahrens wird das Material vom Behälter 18 durch eine Fördervorrichtung 19 zur Waschstation 20 übergeführt. Hier wird das gesiebte Mineral vorzugsweise

Nach dem Fallen durch ein elektrostatisches Feld werden ein Sylvinkonzentrat 33, eine Mittelfraktion 34 und eine Halitfraktion 35 erhalten.

Beispiel I

Sylvinit wurde zerkleinert und gesiebt, so daß eine Ausgangsmischung mit einer Teilchengröße zwischen 0,59 und 0,149 mm erhalten wurde. Das Mineral

Gewichts	KCl
prozent	°/o
100,0	40,8
32,4	78,1
29,8	8,6
37,8	40,8

57,2 20,4 87,4 56,7

Nachdem die Mittelfraktionen durch zusätzliche elektrostatische Trennstufen geleitet waren, wurde eine ungefähr 9O°/oige Ausbeute an Sylvin erhalten; das Endprodukt hatte eine Reinheit von etwa 95%.

Beispiel II

Sylvinit wurde bis zur selben Teilchengröße wie im Beispiel I zerkleinert. Das Mineral wurde mit Trichloräthylen gewaschen, wobei etwa 320 ecm je 100 g Mineral angewandt wurden. Das gewaschene Mineral wurde etwa 1 Stunde im elektrischen Ofen getrocknet. Es wurde im selben elektrischen Ofen getrocknet wie das gewaschene Mineral des Beispiels I. Das warme Mineral wurde durch Leiter über eine geerdete Eisenrinne aufgeladen. Aus der Rinne fiel das gewaschene Mineral zwischen Elektroden, die ein Spannungsgefälle von etwa 12000VoIt je 2,54 cm besaßen.

Die folgenden Ergebnisse wurden bei einem Durchgang zwischen den Elektroden erhalten.

Ausgangsmischung
KCl-Fraktion ....
NaCl-Fraktion ...
Mittelfraktion ....

Gewichts	KCl
prozent	°/o
100,0	24,0
32,5	50,5
38,4	4,3
29,1	21,7

NaCl

Vo

73,0
47,0
91,0
75,0

Fig. 2 zeigt, daß bei Trennungen mittels nur eines Durchganges ohne Waschbehandlung die Sylvinkonzentration in der Endfraktion (den Rückständen) schnell ansteigt, wenn der Sylvingehalt des Konzentrats ansteigt. Wenn andererseits alkoholgewaschenes Mineral benutzt wird, nimmt der Sylvingehalt der Endfraktion nur langsam zu, solange der Sylvingehalt des Konzentrats nicht über 77% gesteigert wird.

Claims (7)

PATENTANSPRÜCHE: 35

1. Verfahren zur Gewinnung von Sylvin aus Sylvin und Halit enthaltenden Rohsalzen, bei dem das bis zum Aufschluß des Sylvins zerkleinerte Gemenge zwecks Erteilung einer elektrischen

Ladung selektiv induziert und anschließend im freien Fall den anziehenden und abstoßenden Kräften eines elektrostatischen Feldes ausgesetzt wird, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem Induzieren das Gemenge in einer nichtwäßrigen Flüssigkeit, in der Sylvin, vorzugsweise auch Halit, praktisch unlöslich ist und die flüchtig genug ist, um ohne Rückstandsbildung verdampfen zu können, gewaschen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Mineral bis zu einer Korngröße zwischen 0,71 und 0,074 mm zerkleinert wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das gewaschene Mineral auf eine zwischen 15 und 150⁰C liegende Temperatur erhitzt wird.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zur Induzierung das trockene Mineral mit einer geerdeten Metallische in Berührung gebracht wird.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine mit Zink überzogene Metallfläche verwendet wird.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß für das elektrostatische Feld ein Spannungsgefälle zwischen 5000 und 15000 Volt je 2,54 cm und eine gesamte aufgedrückte Potentialdifferenz zwischen 20000 und 200000 Volt gewählt wird.

7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als Waschflüssigkeit entweder ein halogenhaltiges oder ein sauerstoffhaltiges Kohlenwasserstoffderivat, z. B. Trichloräthylen oder Äthylalkohol, dient.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschrift Nr. 878 931;
USA.-Patentschrift Nr. 2 090 418.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

© 20i 601/72 5.