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Verfahren zur elektrostatischen Aufbereitung von Kalirohsalzen, insbesondere
von Hartsalzen.
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Die in der Natur vorkommenden Salzlager bestehen hauptsächlich aus
den Mineralien Sylvin, Kieserit und Steinsalz. Für die Pflanzenernahrung ist die
gleichzeitige Düngung mit den Werkstoffen K und Mg wichtig, so daß die gemeinsame
bzw. hintereinander erfolgende Gewinnung beider Komponenten von besonderem Interesse
ist.
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Für die elektrostatische Aufbereitung von IRalirohsalzen sind mehrere
Verfahren bekannt. Durch Variation der Konditionierunqsmittel bzw.
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Konditionierungsmittel-Kombinationen können Sylvin und Kieserit getrennt
bzw. gemeinsam gewonnen werden. Für die getrennte Gewinnung von hochreinem Sylvin
und hochreinem Kieserit müssen in der Mehrzahl aller Fälle verschiedene elektrostatische
Verfahren angewendet werden, wobei zuerst Sylvi-n mit Hilfe Sylvin-spezifischer
tlittel und dann Kieserit mit Hilfe Kieserit-spezifischer Mittel oder umgekehrt
abgetrennt wird.
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Bei allen elektrostatischen Aufbereitungsverfahren wird das mit chemischen
Mitteln behandelte Aufbereitungsgut anschließend in einer Erwärmungsvorrichtunq,
beispielsweise in einer herkömmlichen Trockentrommel, bei definierter relativer
Feuchte in der umgebenden Luft erwärmt. Die Einstellung der notwendigen relativen
Luftfeuchte in der Erwärmungsluft erfolgt im Normalfall durch Variation der Temperatur,
deren Höhe vom Wassergehalt der Luft abhXngig ist.
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Um die Trennungen bei möglichst tiefen Temperaturen durchführen zu
können, wird in der DT-PS 1 178382 vorgeschlagen, die Luft vor Eintritt in eine
elektrostatische Trennanlage ganz oder teilweise von Wasserdampf zu befreien und
jegliche Zufuhr von Wasser oder wasserähnlichen Lösungsmitteln zum Aufbereitungsgut
bei oder vor der Konditionierung zu vermeiden. Die Luftentfeuchtung ist technisch
sehr aufwendig und kostspielig, wodurch die Wirtschaftlichkeit des Verfahrens gefahrdet
wird.
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Zum Stand der Technik gehört das Verfahren DT-PS 1 667 814, das dadurch
gekennzeichnet ist, daß das Rohsalz mit Fettsäuren, aromatischen Carbonsauren bzw.
Kombinationen aus Fettsäuren und aromatischen Carbonsäuren und gleichzeitig mit
Ammoniumsalzen der niederen aliphatischen Monocarbonsäuren behandelt wird. Nach
diesem Verfahren wird Kieserit in hoher Reinheit und hoher Ausbeute gewonnen, wenn
niedrige relative Feuchten C 50 % in der umgebenden
Luft bei oder
vor der Konditionierung bzw - loo g/t Wasser vor oder bei der Konditionierung zugegeben
werden.
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Es wurde nun ein Verfahren zur elektrostatischen AufbereItung von
Kalirohsalzen, insbesondere von Hartsalzen, unter Verwendung von Fettsäuren in Kombination
mit Ammoniumsalzen der Fetts-äuren gefunden, das dadurch gekennzeichnet ist, daß
die Behandlung des aufgemahlenen Rohsalzes, gegebenenfalls nach Vorabtrennung des
Kieserits, vor oder bei der Konditionierung mit Fettsäuren und Ammoniumsalzen der
Fettsäuren zusätzlich mit Wasser oder mit Luft hoher relativer Feuchte behandelt
und danach durch gegenseitige Reibung bei Temperaturen zwischen 20 und 8o0C berührungselektrisch
aufgeladen wird.
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Beispiel 1 Ein auf 1 mm vermahlenes Rohsalz mit 12,4 % K20 und 27,8
% stgS04 M20 wird mit loo g/t Fettsäure und loo g/t Ammoniumacetat konditioniert
und im Lödige-Mischer wie üblich gemischt. Die relative Feuchte im Lödige-Mischer
bei der Konditionierung aber vor der Erwärmung und berührungselektrischen Aufladung
beträgt 40 % beim Vergleichsversuch Nr. 1 und 60 % beim Versuch Nr. 2 gemäß dem
Verfahren der Erfindung. Die Erwärmung des so vorbehandelten Rohsalzes erfolgt im
Trockenschrank bei lo % relativer 3 Feuchte, entsprechend 54 C bei lo g/m absoluter
Feuchte. Das konditionierte und erwärmte Rohsalz wird anschließend im Laborfreifallscheider
bei einem Durchsatz von lo t/m.h getrennt. Bei einem einmaligen Durchgang wurden
folgende Ergebnisse erzielt:
| a a b c d.negati[ |
| Vers. Feuchte im Fraktion an der positi- Fraktion an |
| Nr. Lödige-Mischer ven Elektrode ven Elektrode |
| Konzentration % Konzentration % |
| g/m³ % K2O MgSO4.H2O NaCl K2O MgSO4.H2O NaCl |
| 1 lo 40 31,2 3,o 48,o 1,7 70,4 26,6 |
| 2 10 60 45,2 8,0 20,3 1,3 42,7 55,3 |
Spalte a der Tabelle zeigt die Feuchte im Lödige-Mischer bei der
Konditionierung, Spalte b die an der positiven Elektrode und Spalte c die an der
negativen Elektrode abgetrennten Fraktionen.
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Der Versuch Nr. 2 nach dem Verfahren der Erfindung, zeigt ein um 14
% höheres Sylvin-Vorkonzentrat an der positiven Elektrode als der Vergleichsversuch
Nr. 1.
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Beispiel 2 Für die Versuche Nr. 3 - 6 wird ein auf 1 mm vermahlenes
Rohsalz mit 13,2 % K20 und 29,o % MgS04 H20 verwendet und l5og/t Ammoniumacetat
behandelt. Die Feuchte im Lödige-Mischer bei der Konditionierung wird durch Befeuchtung
der konstant auf 22 0C gehaltenen Raumluft eingestellt. Die Erwärmung und beriihrungselektrische
Aufladung des so vorbehandelten Aufbereitungsgutes erfolgt dann im Labor-Trockenschrank
bei lo z relativer Feuchte, entsprechend 50 °C bei 9,5 g/m3 absoluter Luftfeuchte.
Die Trennungen werden bei einer Feldstärke von 4 - 4,5 kV/cm durchgeführt.
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Nach einem einmaligen Durchgang durch den Freifallscheider werden
die in der nachstehenden Tabelle wiedergegebenen Werte erhalten.
| a b c |
| Vers Feuchte im Fraktion a.d.positi- Fraktion an d.negati-. |
| Nr. Lödige-Mischer ven Elektrode ven Elektrode |
| Konzentration % Konzentration % |
| abs F rel.F. eff MgSO4 NaCl eff K2O MgSO4.NaCl |
| g/m - Men- K2O H2O Mgeen% 2° |
| ge % ge % |
| 4 12,5 63 21 43 8,3 22,7 51 0,9 37,4 61,o |
| 5 13,o 68 25 42,2 lo,o 23,5 48 o,9 35,2 63,5 |
| 6 14,o 75 22 43R 14,7 17,1 50 1,4 28,2 69,6 |
| d e f |
| Vers. K2O-Anteile % Kieserit-Anteile % NaCl-Anteile % |
| Nr. |
| pos.E. neg.E. pos. E. neg. E. pos. E. neg.E. |
| 3 76 6 7 70 15 51 |
| 4 75 3 6 66 lo 60 |
| 5 80 3 9 63 11 59 |
| 6 73 6 12 51 7 67 |
pos. E. = Fraktion an der positiven Elektrode neg. E. = Fraktion an der negativen
Elektrode In Spalte b und c der Tabelle sind die an der positiven und negativen
Elektrode abgetrennten Fraktionen wiedergegeben. Die Spalten d - f enthalten die
in den Fraktionen abgetrennten Anteile für Sylvin, Kieserit und Steinsalz, die aber
nicht der Ausbeute bei kontinuierlicher Arbeitsweise entsprechen. Die im Mittelgut
verbleibenden Anteile, die sich aus der Differenz zu loo % ergeben, sind nicht aufgeführt.
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Diese Versuchsergebnisse bestätigen, daß die relative Feuchte der
Luft bei der Konditionierung, aber vor der Erwärmung und vor der berührungselektrischen
Aufladung, das Aufladungsverhalten der Mineralkomponenten beeinflußt und oberhalb
50 % relativer Feuchte das Aufladungsvorzeichen von Steinsalz (NaCl) sprunghaft
umgekehrt wird.
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Beispiel 3 Die Aufbereitung des aufgemahlenen Rohsalzes mit 13,2
z K20 und 29,o z MgS04 H20 erfolgt nach Konditionierung mit loo q/t Fettsäure und
loo g/t Ammoniumacetat unter gleichzeitiger Zugabe wechselnder Mengen Wasser bei
lo % relativer Feuchte in der Erwärmungsluft.
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Die in den Beispielen 1 und 2 erzielten Trennergebnisse können auch
erzielt werden, wenn das Aufbereitungsgut vor oder bei der Konditionierung, aber
vor der Erwärmung und berührungselektrischen Aufladung, anstelle der Einstellung
der relativen Feuchte
mit Wasser behandelt wird, wie die folgenden
Versuche zeigen:
| a b c |
| Vers. H2O- Fraktion a.d.pos.El. Fraktion a.d. neg. Elektrode |
| Nr. Zugabe eff Konzentration % eff Konzentration % |
| g/t Menge K20 slgS04 NaCl Menge K20 MgSO4. NaCl |
| % H2O H2O |
| 7 o 38 26,4 3,6 45,6 26 2,5 71,5 24,7 |
| 8 25 35 28,8 2,8 51,5 26 2,o 75,7 21,2 |
| 9 loo 40 26,6 2,8 55,2 24 2,o 77,3 19,6 |
| lo 500 27 41,4 6,1 28,4 38 1,2 44,o 54,2 |
| 11 looo 24 44,2 11,3 19,0 35 l,o 35,5 63,1 |
| 12 1500 22 45,8 12,2 17,6 37 o,8 37,7 61,o |
| 13 2000 22 43,8 15,8 15,o 39 o,8 27,2 71,5 |
| d e f |
| Vers. K0-Anteile d Kieserit-Anteile % NaCl-Anteile % |
| Nr. pos.E. neg.E. pos. E. neg. E. pos. E. neg. E. |
| 7 76 5 4 67 36 13 |
| 8 75 4 4 69 37 11 |
| 9 78 3 4 69 43 9 |
| lo 81 4 6 60 15 41 |
| 11 78 2 lo 45 9 43 |
| 12 74 3 11 47 8 45 |
| 13 73 3 12 37 6 55 |
pos. E. = Fraktion an der positiven Elektrode neg. E. = Fraktion an der negativen
Elektrode
In den Spalten d - f sind die bei einem einmaligen Scheiderdurchgang
an den Elektroden abgetrennten Mengenanteile in % für Sylvin, Kieserit und Steinsalz
wiedergegeben. Die im .ittelgut verbleibenden Anteile, die sich aus der Differenz
zu loo % ergeben, sind nicht mit aufgeführt.
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Die Versuche Nr. 7 - 9 zeigen, daß bei der Befeuchtung des Aufbereitungsgutes
mit o - loo g/t Wasser, Sylvin und Steinsalz gemeinsam negativ gegen Kieserit aufgeladen
sind. Es werden unter diesen Bedingungen an der negativen Elektrode Fraktionen mit
hohem Kieserit-Gehalt abgetrennt, die nach der DT-PS 1 667 814 zu Kieserit-Höchstkonzentraten
nachgetrennt.
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werden können.
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Die Versuche Nr. lo - 13 zeigen, daß bei mehr als loo g H20/t Salz
sich Steinsalz umlädt und gemeinsam mit dem Kieserit an der negativen Elektrode
abgeschieden wird. Es wird also an der positiven Elektrode ein Sylvin-Vorkonzentrat
mit 41 - 46 ° K2O, das leicht zu einem Höchstkonzentrat mit mindestens 6o 0 K 20
nachgetrennt werden kann, und an der negativen Elektrode ein Sylvin-Rückstand mit
o,8 - 1,2 % K20, der direkt ausgeführt werden kann, erzeugt.
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Beispiel 4 Dieses Beispiel betrifft eine Abtrennung von Sylvin aus
einem auf 1 mm vermahlenen Rohsalz mit 13,2 % K20 und 29,o z flgS04 H2O. Für die
Abtrennung des Sylvins wird das Rohsalz mit loo g/t Fettsäure und loo g/t Ammoniumacetat
in bekannter Weise konditioniert und gleichzeitig mit looo g/t Wasser nach dem Verfahren
der Erfindung behandelt, wodurch die für die Aufladung von Sylvin gegen Kieserit
und Steinsalz notwendige Veränderung der Phasengrenzfläche eintritt. Die Trennung
erfolgt nach Erwärmung des Rohsalzes bei 12,5 % relativer Feuchte, entsprechend
3 36 °C bei 5 g/m3 absoluter Luftfeuchte, im Plattenfreifallscheider.
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K20-Gehalt K20-Aushringen Rohsalz 13,2 loo Vorkonzentrat 47,2 Konzentrat
60,4 93,3 Rückstand 1,1 6,7 Die Sylvin-Abtrennung aus einem Hartsalz nach dem Verfahren
der Erfindung liefert mit Vor- und Nachtrennung ein Sylvin-Konzentrat mit Go,4 %
K20 bei einem K20-Ausbringen von 93,3 %.
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Beispiel 5 Beispiel 5 zeigt die vollständige Auftrennung eines auf
1 mm vermahlenen Rohsalzes (1) mit 15,1 % K20 und 29,1 % MgS04 H20 in ein Kieserit-Höchstkonzentrat
(2), Sylvin-Höchstkonzentrat (4) und einen verwerfbaren NaCl-Rückstand (5). Dabei
wird in der 1. Stufe nach der Arbeitsweise der DT-PS 1 667 814 Kieserit (2) abgetrennt
und danach in der 2. Stufe nach dem Verfahren der Erfindung aus dem Rückstand (3)
Sylvin (4) vom Steinsalz (5) abgetrennt.
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Diese Reihenfolge der Verfahrensstufen ist zwingend notwendig, weil
die bei Befeuchtung der Mineraloberflächen entstehende Grenzflächenstruktur bezüglich
der berührungselektrischen Aufladung der Mineralkomponenten irreversibel ist. Das
Rohsalz (1) wird mit loo g/t Fettsäure und loo g/t Ammoniumacetat konditioniert
und nach dem Verfahren der deutschen Patentschrift 1 667 814 aufbereitet. Der Kieserit-Rückstand
(3), der 99,2 t des mit dem Rohsalz eingeführten Sylvins enthält, wird in einer
zweiten Stufe nach dem Verfahren der Erfindung nachgetrennt.
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Der Kieserit-Rückstand (3) wird ohne Nachkonditionierung mit chemischen
Reagenzien nach Zugabe von 1.500 g/t Wasser nach dem Verfahren der Erfindung im
Lödige-rfischer 1 Minute intensiv gemischt. Die Erwärmung des Rohsalzes erfolgt
dann bei lo % relativer Feuchte entsprechend 50 OC bei 9,5 g/m3 absoluter Luftfeuchte.
Dieses
Beispiel zeigt, daß aus dem weitgehend von Kieserit befreiten Aufgabegut (3) aus
Stufe 1 durch Vor- und Nachtrennung ein Sylvin-Höchstkonzentrat (4) mit 6o,7 % K
20 und ein Rückstand (5) mit 2,1 % K20 1. Kieserit-Abtrennung nach der deutschen
Patentschrift 1 667 814
| Konzentration Ausbringen |
| K20 MgSO4.H2O K20 MgSO4.H2O |
| Rohsalz (1) 16,1 29,1 loo loo |
| Kieserit-Konzentrat (2) o,4 98,2 o,8 92,2 |
| Aufgabe für Stufe 2 (3) 22,4 3,1 99,2 7,8 |
| = Kieserit-Rückstand |
2. Nachtrennung des Kieserit-Rückstandes (3) aus 1. nach dem Verfahren der Erfindung
| Konzentration Ausbringen |
| K20 MgS04H20 MgSO4.H2O K2O MgS04H20 |
| Aufgabe (3) 22,4 3,1 loo 99,2 |
| Sylvin-Konzentrat (4) 60,7 93,9 93,2 |
| Rückstand (5) 2,1 6,1 6,o |
Dieses beispiel zeigt, daß aus dem weitgehend von itieserit befreiten
Aufgabegut (3) aus Stufe 1 durch Vor- und Nachtrennung ein Sylvin-Höchstkonzentrat
(4) mit 60 r 7 % K2O und ein Riickstand (5) mit 2,1 % K20 entsteht. Die Sylvin-Ausbeute,
bezogen auf Aufgabe (3) beträgt 93,3 % und bezogen auf Rohsalz (1) 93,2 %.
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Der technische Fortschritt des Verfahrens der Erfindung wird durch
dieses Beispiel bestätigt. Es ist nach dem Verfahren der Erfindung erstmals möglich,
aus l1artsalzen nach Abtrennung des Kieserits nach der DT-PS 1 667 814 in der 2.
Stufe ohne weitere Nachkonditionierung lediglich durch Zugabe von Wasser vor der
Erwärmung und vor der berührungselektrischen Aufladung der Mineralkomponenten Sylvin
in hoher Reinheit mit hoher Ausbeute bei Raumtemperatur bzw. niedrigen Temperaturen
zu gewinnen.
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Nach dem Verfahren der Erfindung ist es auch möglich, die Sylvin-Abtrennung
in der 2. Stufe ohne Nacherwärmung des von Kieserit befreiten Aufgabegutes vorzunehmen,
wodurch die Wirtschaftlichkeit des Verfahrens noch erheblich verbessert wird.
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Bei dieser Verfahrensweise wird der Kieserit-Riickstand (3) aus Stufe
1 einem Mischer, in dem eine relative Feuchte = 50 90 herrscht, zugeführt und anschließend
durch inniges Mischen ohne weitere Erwärmung berfihrungselektrisch aufgeladen.