DE2215144C3 - Verfahren zum Lösen und Gewinnen von Salzen aus einer unterirdischen Lagerstätte sowie Anlage zu dessen Durchführung - Google Patents
Verfahren zum Lösen und Gewinnen von Salzen aus einer unterirdischen Lagerstätte sowie Anlage zu dessen DurchführungInfo
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Description
9 Anlage nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß als Lösungsmittel heißes Wasser verwen-
C10 Anlage nach den Ansprüchen 6 bis 9, dadurch
gekennzeichnet, daß als Schutzmittel für die Sohle des Hohlraumes (10) verflüssigtes Chlor verwendet
wird und die Einrichtungen zur Drucksteuerung im Hohlraum (10) zusätzlich zur Verhinderung des Siedens
des verflüssigten Chlors ausgebildet sind.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Lösen und Gewinnen von Salzen aus einer unterirdischen Lagerstätte
bei dem das Usen des Salzes über mindestens ein Bohrloch und unter Verwendung eines wäßrigen
Lösungsmittels erfolgt, die Ausbildung des erstellten Hohlraumes unter Verwendung von in den Hohlraum
eingeleiteten, fließfähigen Schutzmitteln mit einer geringeren Wärmeleitfähigkeit als die dem Hohlraum benachbarten
Schichten gegen das Lösen der Sohle und Firste des Hohlraumes durch das Lösungsmittel gelenkt
vorgenommen wird und bei dem das mit gelöstem Salz angereicherte Lösungsmittel durch das Bohrloch
nach über Tage gefördert wird. Ferner bezieht sich die Erfindung auf eine Anlage zur Durchführung des vorstehend
umrissenen Verfahrens.
Es ist seit langem bekannt, lösliche Bodenschätze, z. B. Salze, dadurch zu gewinnen, daß ein Lösungsmittel,
wie Wasser, durch ein in das Lager des Salzgesteines gebohrtes Loch eingeführt und die entstehende Lösung
herausgefördert wird. Bei diesen bekannten Verfahren zur Salzgewinnung hat man auch bereits die Firste
und Sohlen der durch die Lösungsmittel gebildeten Hohlräume durch Schutzschichten vor dem Angriff des
Lösungsmittels geschützt, um auf diese Weise dafür zu sorgen, daß nur die seitlichen Stöße des Hohlraumes
abgetragen werden.
Ein Verfahren der eingangs genannten Art ist bereits bekannt aus der US-PS 32 36 564. Bei diesem bekannten
Verfahren werden nicht mit Wasser mischbare inerte Flüssigkeiten in den auszulaugenden Hohlraum
eingebracht, wo sie sich in Abhängigkeit von ihrer Dichte entweder unter- oder oberhalb des Lösungsmittels
ansammeln, um auf diese Weise die Hohlraumsohle und/oder den Hohlraumfirst gegen einen Angriff durch
das Lösungsmittel zu schützen. Bei diesem bekannten Verfahren werden die zugesetzten fließfähigen Schutzmitte!
jedoch ausschließlich im Hinblick auf ihre Dichte gegenüber dem Lösungsmittel bzw. gegenüber der sich
aus dem Lösungsmittel ergebenden angereicherten Sole ausgewählt, um je nach Wunsch nur unterhalb des
Lösungsmittels nur oberhalb desselben oder zu beiden Seiten des Lösungsmittels eine oder mehrere Schutzschichten
auszubilden.
Das bekannte Verfahren ist insofern nachteilig, als durch nicht bewußte Berücksichtigung der Wärmeleiteigenschaften
der in den Hohlraum eingeführten Stoffe beträchtliche Wärmeverluste in Kauf zu nehmen sind.
Diese Wärmeverluste treten dann auf, wenn die im Lösungsmittel vorhandene fühlbare Wärme durch Vermittlung
der Schutzschichten an das umliegende Gebirge abgeführt wird.
Wenngleich eingangs bei Würdigung des bekannten Verfahrens ausgeführt worden ist, daß die eingeleiteten
fließfähigen Schutzmittel eine geringere Wärmeleitfähigkeit als die dem Hohlraum benachbarten Schichten
besitzen, so muß unterstrichen werden, daß eine derartige
Auswahl der fließfähigen Schutzmittel nicht als Folge planmäßigen Handelns, sondern lediglich als Nebenerscheinung
bei der Auswahl der Schutzmittel im Hinblick auf ihre Dichteeigenschaften erfolgte. Im Hinblick
auf die temperaturabhängig unterschiedlichen
Löslichkeitseigenschaften verschiedener Salze spielt jedoch die Temperatur des Lösungsmittels eine wichtige
Rolle, so daß eine möglichst lange Aufrechterhaltung
der gewählten Lösungsmitteltemperatur unter Tage ι ο von wirtschaftlich großer Bedeutung ist. In diesem Zusammenhang
sei daran erinnert, daß salzführende Lagerstätten eine größere Wärmeleitfähigkeit besitzen
als das umliegende nicht aus Salzmineralien bestehende Gebirge.
Aus der US-PS 27 72 868 und der DTPS 6 19 241 sind Verfahren und Vorrichtungen zur Gewinnung von
löslichen Bodenschätzen durch Auslaugen bekanntgeworden, die dem eingangs genannte.! Prinzip, Firste
und Sohlen des durch ein Lösungsmittel gebildeten Hohlraumes durch Schutzschichten gegen ein Ablösen
zu schützen und somit nur die seitlichen Stöße des Hohlraumes abzutragen, entsprechen. Dabei ist der
US-PS 27 72 868 eine Anlage zur planmäßigen Entwicklung der Firstausbildung des genannten Hohlraumes
zu entnehmen, aus welchem das Mineral ausgelaugt wird. Bei dieser bekannten Anlage sind zum Lösen
und Gewinnen von Salzen aus unterirdischen Lagerstätten mindest ein Bohrloch und in dem Bohrloch
konzentrische Rohrstränge vorgesehen. Von diesen Rohrsträngen dient der innere Strang zum Abfördern
der angereicherten Sole und dient der diesen umgebende Strang für die Zufuhr von Lösungsmittel und
dient ferner ein äußerer Strang für das Einleiten eines fließfähigen Schutzmittels gegen das Lösen der Firste
des gebildeten Hohlraumes. Dabei wird mit Hilfe der bekannten Anlage als fließfähiges Schutzmittel Luft in
den Hohlraum eingeführt, welche wegen ihrer im Vergleich zu dem verwandten Lösungsmittel geringeren
Dichte eine Schutzschicht zwischen der Lösungsmitteloberfläche und dem Hohlraumfirst ausbildet. Die auf
Grund ihrer geringeren Dichte zugeführte Luft besitzt — ohne daß dieses bei der Benutzung der bekannten
Anlage von Interesse ist — eine geringere Wärmeleitfähigkeit als die den Hohlraum umgrenzenden Schichten.
Ferner iind bei der bekannten Anlage Einrichtungen vorgesehen, mit deren Hilfe die Druckverhältnisse
im Hohlraum steuerbar sind.
Aus der US-PS 31 51 462 ist es außerdem bekannt, verflüssigten Chlor in unterirdischen Hohlräumen zu
speichern und dabei das flüssige Chlor mit einer spezifisch schweren Salzlösung zu überlagern, welche dafür
Sorge trägt, daß das verflüssigte Chlor auf dem Boden des Hohlraumes verbleibt.
Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, ein ss
Verfahren der eingangs genannten Art sowie eine Anlage zu dessen Durchführung zu schaffen, welches eine
bessere Ausnutzung der dem Lösungsmittel erteilten Wärme gestattet.
Diese Aufgabe wird im Hinblick auf das zu schaffen- (10
de Verfahren erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß als Schutzmittel gegen das Lösen der Sohle des Hohlraumes
durch das Lösungsmittel verflüssigtes Chlor in den Hohlraum eingeleitet wird, welches unter einem für die
Verflüssigung erforderlichen Druck gehalten wird. <>5
Die zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens vorgeschlagene Anlage zeichnet sich erfinduneseemäß
dadurch aus, daß die Anlage zusätzlich einen Rohrstrang zum Einlehen eines flüssigen Schutzmittels
gegen das Lösen der Sohle des Hohlraumes von einer geringeren Wärmeleitfähigkeit als die angrenzenden
Schichten aufweist, welcher in dem inneren Rohrstrang zum Abfördern der angereicherten Sole angeordnet
iSi.
Dabei hat es sich bei der Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung als besonders vorteilhaft herausgestellt,
daß als fließfähiges Schutzmittel für die Firste des Hohlraumes Luft in gasförmigem Zustand und
als Lösungsmittel Wasser in den Hohlraum geleitet werden. Ferner kann nach einer vorteilhaften Ausgestaltung
des erfindungsgemäßen Verfahrens derart vorgegangen werden, daß die im Hohlraum gebildete Sole
durch Zufuhr von heißem Wasser auf einer die der umgebenden Salzlagerstätte übersteigenden Temperatur
gehalten wird. Außerdem hat es sich als besonders vorteilhaft herausgestellt, daß die abgeförderte Sole im
Bohrloch isoliert konzentrisch in dem zugeleiteten heißen Wasser geführt wird und dafl das zugeleiiete heiße
Wasser isoliert konzentrisch in der zugeleiteten Luft geführt wird.
Beim Betrieb der erfindungsgemäßen Anlage hat es sich als vorteilhaft herausgestellt, daß als Schutzmittel
für die Sohle des Hohlraumes verflüssigtes Chlor verwendet wird und daß die Einrichtungen zur Drucksteuerung
im Hohlraum zusätzlich zur Verhinderung des Siedens des verflüssigten Chlors ausgebildet sind.
Der mit Hilfe der Erfindung gegenüber dem bekannten Stand der Technik erzielbare technische Fortschritt
ist in erster Linie darin zu sehen, daß die Wärmeabgabe aus dem Lösungsmittel bzw. aus der sich aus diesem
Lösungsmittel ergebenden angereicherten Sole an die Firste bzw Sohle des Hohlraumes stark verringert
wird, wodurch eine bessere Ausnutzung der Wärme erreicht wird, und daß gleichzeitig verflüssigtes Chlor in
den sich entwickelnden Hohlräumen abgelagert werden kann, ohne daß diese Speicherform Umweltprobleme
mit sich bringt Außer verflüssigtem Chlor können mit Hilfe der Erfindung auch Tetrachlorkohlenstoff.
Schwefelkohlenstoff u.dgl. gespeichert werden. Dadurch, daß die Wärme des Lösungsmittels kostengünstig
ziemlich lange unter Tage aufrechterhalten werden kann, können die dem Lösungsmitte) erteilten Temperaturen
so gewählt werden, daß ein selektives Inlösunggehen bestimmter Salzminerale ermöglicht ist, so daß
unerwünschte Mineralien ungelöst in dem unterirdischen Hohlraum verbleiben.
Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispie'es an
Hand der Zeichnung. Deren einzige Figur zeigt einen senkrechten schematischen Schnitt durch eine Anlage
nach der Erfindung.
Wie der Zeichnung zu entnehmen, bedeckt das verflüssigte Chlor den Boden eines Hohlraumes, aus welchem
die Salze gelöst und im gelösten Zustand über Tage gefördert werden. Wie der Zeichnung weiter zu
entnehmen ist, befindet sich auf dem verflüssigten Chlor eine als Sole bezeichnete Schicht, die aus dem die
gelösten Salze enthaltendem Lösungsmittel besteht. Oberhalb dieser Sole befindet sich ein wärmeisolierendes
Gaspolster, welches aus Luft, Stickstoff, Freon, Krypton, Xenon, Neon oder Argon oder auch aus Benzol
oder einem anderen leichten Kohlenwasserstoff besteht. Bei den in der Zeichnung bezeichneten Salzlagern
handelt es sich um solche aus löslichen Mineralien, wie Borax, Kalisalzen u.dgl., insbesondere jedoch um
Kochsalzlagerstätten.
Das zum Auslaugen der Lagerstätte verwendete Lösungsmittel
besteht in erster Linie aus Wasser oder aus einer verdünnten Sole, d. h. aus einem bereits bestimmte
Salzkonzentrationen enthaltenden Lösungsmittel, wobei das Lösungsmittel über Tage auf die erforderlichen
Temperaturen erhitzt wird. Die Schutzschichten oder Polster aus beispielsweise Luft (oben) und Chlor
(unten) dienen als Wärmeisolierung, um die Wärme des zugeführten Lösungsmittels zu erhalten. Bei der Anwendung
des erfindungsgemäßen Verfahrens werden die unterschiedlichen Löslichkeiten von Kochsalz und
dem den Großteil der Verunreinigungen bildenden Kalziumsulfat dahingehend ausgenützt, daß bei der Gewinnung
der Sole in der Lagerstätte nur geringe Mengen an Verunreinigungen mit in Lösung gehen. Im
Hohlraum wird ein Druck aufrechterhalten, welcher das verflüssigte Chlor u. dgl. im flüssigen Zustand hält.
Wie bereits erwähnt, lassen sich dadurch beträchtliche Chlorvorräte unterirdisch speichern, wobei dieselben
jederzeit zur Verfugung stehen.
We der Zeichnung zu entnehmen, ist der auch als
Salinenhöhlur.g bezeichnete Hohlraum 10 über ein einziges
Bohrloch 14 mit de»·· am oberen Ende des Bohrloches angeordneten Übertagetinrichtungen 12 verbunden.
Das Bohrloch 14 ist mit einem Rohr 16 ausgefüttert, in welchem Rohre 18, 20, 22 mit jeweils kleineren
Durchmessern aufgehängt sind. Dar. Futterrohr 16 ist mittels einer Betonschüttung 24 od. dgl. im Bohrloch 14
festgelegt.
Das mittelste Rohr 22 steht unttn über das nächst äußere Rohr 20 hervor und am oberen Ende einen Anschluß
mit einem Steuerventil 26. Es dient zum Einführen von verflüssigtem Chlor od. dgl. unter Druck für die
Bildung der isolierenden Chlorschicht am Boden der Salinenhöhlung. Das untere Ende des Rohres 18 ist gegenüber
dem des Rohre» 20 etwas höher gelegt Der zwischen den Rohren 18 und 20 gebildete Ringdurchlaß
dient der Zufuhr eines Lösungsmittels, wie heißes Wasser oder erhitzter verdünnter Sole. Das zugeführte Lösungsmittel
durchströmt unter Umwandlung in eine gesättigte Lösung oder Sole die Salinenhöhlung und
strömt anschließend in dem zwischen den Rohren 20 und 22 gebildeten Ringdurchlaß aufwärts aus der Höhlung
aus.
Die Zufuhr des Lösungsmittels erfolgt von einer oberirdischen Aufbereitungsanlage aus und wird über
ein Einlaß-Sleuerventil 28 gesteuert. Der Austritt der gewonnenen Sole aus dem Rohr 20 wird mittels eines
Steuerventils 30 gesteuert. Das untere Ende des Futterrohres 16 liegt noch etwas hoher als das des Rohres 18,
Der zwischen den Rohren 16 und 18 gebildete Ringdurchlaß dient der Zufuhr von Luft oder einem anderen
gasförmigen Stoff zu dem oberhalb der Sole in der Höhlung gebildeten wärmeisolierenden Polster. Die
Zufuhr von Luft oder Gas zur Salinenhöhlung und damit der Flüssigkeitsstand in dieser werden über ein Einlaß-Steuerventil
32 gesteuert.
In der beschriebenen Anordnung läßt sich das Chlor oder der an dessen Stelle einzulagernde Rohstoff bis zu
seiner Auslagerung und Verwendung unter Druck aufbewahren und bildet inzwischen eine wärmeisolicrende
Schicht zwischen dem Boden der Höhlung und dem entlang den Wandungen der Höhlung umlaufenden
Bad aus Lösungsmittel und Sole, während das Gaspolster eine Wärmeisolierung zwischen der Sole und der
Decke der Höhlung bildet Die Höhe der dem Lösungsmittel ausgesetzten Steinsalzwand am Umfang der
Höhlung läßt sich ohne Schwierigkeit durch entsprechende Einstellung der Standhöhe des Gaspolsters und
des Chlors steuern. Damit ist der gesamte Betrieb der Salzgewinnung durch einfache Bedienung der verschiedenen
Ventile an den oberirdischen Anlagen steuerbar Zur Einhaltung der optimalen Betriebsbedingunger
und zur vollen Ausnützung des vorstehend angeführter Unterschieds der Löslichkeiten können die Strömun
gen der verschiedenen Stoffe sowie die herrschender Temperaturen und Drücke überwacht und mittels dei
oberirdischen Anlagen gesteuert werden. Man erhall auf diese Weise eine weitgehend gereinigte Sole, wäh
rend unterirdische Wärmeverluste stark verringen sind, woraus sich beträchtliche wirtschaftliche Vorteil«
ergeben. Wenngleich bei der vorstehend beschriebener Ausführung der Erfindung nur ein einziges Bohrloch
vorhanden ist, sind auch Ausführungen mit mehrerer Bohrlöchern möglich, wobei dann ein oder mehrere
Bohrlöcher als Fallöcher und ein oder mehrere Bohrlö
eher als Steiglöcher ausgebildet sein können.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Claims (8)
1. Verfahren zum Lösen und Gewinnen von Salzen aus einer unterirdischen Lagerstätte, bei dem
das Lösen des Salzes über mindestens ein Bohrloch und unter Verwendung eines wäßrigen Lösungsmittels
erfolgt, die Ausbildung des erstellten Hohlraumes unter Verwendung von in den Hohlraum eingeleiteten,
fließfähigen Schutzmitteln mit einer geringeren Wärmeleitfähigkeit als die dem Hohlraum benachbarten
Schichten gegen das Lösen der Sohle und Firste des Hohlraumes durch das Lösungsmittel
gelenkt vorgenommen wird und bei dem das mit gelöstem Salz angereicherte Lösungsmittel durch
das Bohrloch nach über Tage gefördert wird, d a du.'ch
gekennzeichnet, daß als Schutzmittel gegen das Lösen der Sohle des Hohlraumes
durch das Lösungsmittel verflüssigtes Chlor in den Hohlraum eingeleitet wird, welches unter einem für
die Verflüssigung erforderlichen Druck gehalten wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als fließfähiges Schutzmittel für die
Firste des Hohlraumes Luft in gasförmigem Zustand und als Lösungsmittel Wasser in den Hohlraum
geleitet werden.
3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die im Hohlraum gebildete
Sole durch Zufuhr von heißem Wasser auf einer die der umgebenden Salzlagerstätte übersteigenden
Temperatur gehalten wird.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die abgeförderte Sole im Bohrloch
isoliert konzentrisch in dem zugeleiteten heißen Wasser geführt wird.
5. Verfahren nach Anspruch 4. dadurch gekennzeichnet,
daß das zugeleitete heiße Wasser isoliert konzentrisch in der zugeleiteten Luft geführt wird.
6. Anlage zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 bis 5, bei der zum Lösen und Gewinnen
von Salzen aus unterirdischen Lagerstätten über mindestens ein Bohrloch in dem Bohrloch konzentrische
Rohrstränge verlegt sind, von denen der innere Strang zum Abfördern der angereicherten
Sole, der diesen umgebende Strang für die Zufuhr von Lösungsmittel und ein äußerer Strang für das
Einleiten eines fließfähigen Schutzmittels gegen das Lösen der Firste des gebildeten Hohlraumes von
einer geringeren Wärmeleitfähigkeit als die den Hohlraum in der Firste begrenzenden Schichten
vorgesehen sind, und die Einrichtungen zur Drucksteuerung im Hohlraum aufweist, dadurch gekennzeichnet,
daß die Anlage zusätzlich einen Rohrstrang (22) zum Einleiten eines flüssigen Schutzmittels
gegen das Lösen der Sohle des Hohlraumes (10) von einer geringeren Wärmeleitfähigkeit als die angrenzenden
Schichten aufweist, welcher in dem inneren Rohrstrang (20) zum Abfördern der angereicherten
Sole angeordnet ist. fa
7. Anlage nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß als Schutzmittel für die Firste des Hohlraumes
(10) Luft in gasförmigem Zustand verwendet wird.
8. Anlage nach Anspruch 6 oder 7, dadurch ge- (>5
kennzeichnet, daß ein Lösungsmittel von wesentlich höherer Temperatur als die zu lösende Salzlagerstätte
verwendet wird.
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