DE2231028C3

DE2231028C3 - Verfahren zur elektrostatischen Aufbereitung von Kalirohsalzen, insbesondere von Hartsalzen

Info

Publication number: DE2231028C3
Application number: DE19722231028
Authority: DE
Inventors: Arno Dr 3500 Kassel; Fricke Günter Dr 6404 Neuhof Singewald
Original assignee: K+S AG
Current assignee: K+S AG
Filing date: 1972-06-24
Publication date: 1977-09-29

Description

Die in der Natur vorkommenden Salzlager bestehen nung und Erwärmung des Treiingutes verwendeten

hauptsächlich aus den Mineralien Sylvin, Kieserit und Gasgemisches zu aufwendig ist, wird das Trenngut

Steinsalz. Für die Pflanzenernährung ist die gleich- 30 zunächst unter Verwendung ungetrockneter Heizgase

zeitige Düngung mit den WertstofTen Kalium und von hoher Temperatur und bei hohen relativen Feuch-

Magnesium wichtig, so daß die gemeinsame bzw. ten der Abgase getrocknet und erwärmt,

hintereinander erfolgende Gewinnung beider Kompo- In einer 2. Verfahrensstufe wird das Trenngut dann

nenten von besonderem Interesse ist. mit kalter oder wenig erwärmter Frischluft behandelt,

Für die elektrostatische Aufbereitung von Kaliroh- 35 um die im Trenngut vorliegenden Restgasmengen

salzen sind mehrere Verfahren bekannt. Durch herauszuspülen. Das Ziel dieses Verfahrens ist es,

Variation der Konditionierungsmittel bzw. Kondi- ohne Trocknung der Heizgase ein Trenngut zu er-

tionierungsmittel-Kombinationen können Sylvin und halten, dessen Oberfläche mit Luft einer relativen

Kieserit getrennt bzw. gemeinsam gewonnen werden. Feuchte von j bis 30% in Kontakt steht. Dieses Ziel

Für die getrennte Gewinnung von hochreinem Sylvin 4" kann jedoch nur durch erhebliche technische Auf-

und hochreinem Kieserit müssen in der Mehrzahl Wendungen erreicht werden.

aller Fälle verschiedene elektrostatische Verfahren Zum Stand der Technik gehört das in der DT-PS

angewendet werden, wobei zuerst Sylvin mit Hilfe 16 67 814 beschriebene Verfahren, nach dem das RoIi-

Sylvin-spezifischer Mittel und dann Kieserit mit Hilfe salz mit Fettsäuren, aromatischen Carbonsäuren bzw.

Kieserit-spezifischer Mittel oder umgekehrt abge- 45 Kombinationen aus Fettsäuren und aromatischen

trennt wird. Carbonsäuren und gleichzeitig mit Ammoniumsalzen

Bei allen elektrostatischen Aufbereitungsverfahren der niederen aliphatischen Monocarbonsäuren bewird das mit chemischen Mitteln behandelte Auf- handelt wird. Mit diesen Maßnahmen wird Kieserit bereitungsgut anschließend in einer Erwärmungsvor- in hoher Reinheit und hoher Ausbeute gewonnen, richtung, beispielsweise in einer herkömmlichen Trok- 50 wenn niedrige relative Feuchten ^50% in der umkentrommel, bei definierter relativer Feuchte in der gebenden Luft bei oder vor der Konditionierung bzw. umgebenden Luft erwärmt. Die Einstellung der not- S= 100 g/t Wasser vor oder bei der Konditionierung wendigen relativen Luftfeuchte in der Erwärmungsluft zugegeben werden.

erfolgt im Normalfall durch Variation der Temperatur, Es wurde nun ein Verfahren zur elektrostatischen

deren Höhe vom Wassergehalt der Luft abhängig ist. 55 Aufbereitung von Kalirohsalzen, insbesondere von

Um die Trennungen bei möglichst tiefen Tempe- Hartsalzen, unter Verwendung von Fettsäuren in raturen durchführen zu können, wird in der DT-PS Kombination mit Ammoniumsalzen der Fettsäuren 11 78 382 vorgeschlagen, die Luft vor Eintritt in eine gefunden, das dadurch gekennzeichnet ist, daß die elektrostatische Trennanlage ganz oder teilweise von Behandlung des aufgemahlenen Rohsalzes, gegebenen-Wasserdampf zu befreien und jegliche Zufuhr von 60 falls nach Vorabtrennung des Kieserits, vor oder bei Wasser oder wasserähnlichen Lösungsmitteln zum der Konditionierung mit Fettsäuren und Ammonium-Aufbereitungsgut bei oder vor der Konditionierung salzen der Fettsäuren zusätzlich mit Wasser oder mit zu vermeiden. Die Luftentfeuchtung ist technisch sehr Luft hoher relativer Feuchte behandelt und danach aufwendig und kostspielig, wodurch die Wirtschaft- durch gegenseitige Reibung bei Temperaturen zwilichkeit des Verfahrens gefährdet wird. 65 sehen 20 und 8O⁰C berührungselektrisch aufgeladen

Nach einem anderen aus der DT-AS 12 83 771 be- wird.

kannten Verfahren zur elektrostatischen Aufbereitung Die nachfolgende beschriebene Erfindung geht von

von Mineralgemischen werden diese mit chemischen den Feststellungen aus, daß die relative Feuchte der

Luft, die bei der Konditionierung, aber vor der Erwärmung und vor der berührungselektrischen Aufladung des Trenngutes mit diesem in Berührung und innigem Kontakt steht, das Aufladungsverhalten der Komponenten des Trenngutes beeinflußt wird.

Unter Nutzung dieser Erkenntnis ist ein Verfahren zur elektrostatischen Aufbereitung von aufgemahlenen Kalirohsalzen, insbesondere von Hartsalzen, unter Konditionierung mit Fettsäuren und Ammoniumsalzen der Fettsäuren und berührungselektrischer Aufladung in elektrostatischen Scheidern gefunden worden. Danach wird das aufgemahlene Kalirohsalz vor oder bei der Konditionierung mit mehr als 100 g/t Wasser oder mit Luft einer relativen Feuchte von über 50% behandelt und danach durch innige Reibung bei Raumtemperatur berührungselektrisch aufgeladen.

Hierbei hat es sich bewährt, das Kalirohsalz mit Wasser in Mengen bis zu 2000 g/t zu behandeln. Besonders gute Trennergebnisse werden erhalten, wenn das konditionierte und behandelte Kalirohsalz zusätzlich auf eine Temperatur bis etwa 80⁰C erwärmt wird.

Diese Maßnahmen basieren auf den Feststellungen, daß außerdem oberhalb einer relativen Feuchte der niit dem Trenngut in Kontakt stehenden Luft von über 50% das Aufladungsvorzeichen von Steinsalz sprunghaft umgekehrt wird. Eine solche Ladungsumkehr tritt bei Steinsalz, das in Kalirohsalz als Komponente enthalten ist, auch bei der Behandlung des Trenngutes mit geringen Mengen Wasser ein, wenn diese Behandlung vor oder während der Konditionierung und vor der Erwärmung sowie vor der berührungselektrischen Aufladung des Trenngutes erfolgt.

Nach den Feststellungen der Anmelderin lädt sich beispielsweise Sylvin mit Steinsalz gemeinsam negativ gegen Kieserit auf, wenn die Behandlung des Trenngutes bei der Konditionierung mit einer Luft, deren relative Feuchte unterhalb 50% liegt, durchgeführt wird. Der gleiche Erfolg tritt ein, wenn das KaIirohsalz vor oder während der Konditionierung mit einer Wassermenge von unter 100 g/t befeuchtet wird. Bei entsprechender Behandlung des Kalirohsalzes mit Luft, deren relative Feuchte oberhalb 50% liegt, bzw. mit mehr als 100 g/t Wasser, lädt sich das Steinsalz

ίο zusammen mit dem Kieserit positiv gegen Sylvin auf und wird bei der nachfolgenden elektrostatischen Trennung zusammen mit dem Kieserit zur negativen Elektrode hin abgelenkt.

Eine Spülung des Trenngutes mit Umgebungsluft

ist erfindungsgemäß nicht vorgesehen und auch nicht notwendig.

Beispiel 1

Ein auf 1 mm vermahlenes Rohsalz mit 12,4% K₂O und 27,8% MgSO₄ · M,0 wird mit 100 g/t Fettsäure und 100 g/i Ammoniumacetat konditioniert und im Lödige-Mischer wie üblich gemischt. Die relative Feuchte im Lödige-Mischer bei der Konditionierung aber vor der Erwärmung und berührungselektrischen as 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 10% relativer Feuchte, entsprechend 54°C bei 10 gim³ absoluter Feuchte. Das konditionierte und erwärmte Rohsalz wird anschließend im Laborfreifallscheider bei einem Durchsatz von 10 t/m · h getrennt. Bei einem einmaligen Durchgang wurden folgende Ergebnisse erzielt:

Vers. Nr.	a Feuchte im Lödige-Mischer abs. F. rel. F. g/m³ %	40	b Fraktion an der positiven Konzentration % K₂O MgSO₁ · H₂O	3,0	Elektrode NaCl	C Fraktion an der negativen Konzentration % K₂O MgSO₁ · H₂O	70,4	Elektrode NaCl
1	10	60	31,2	8,0	48,0	1,7	42,7	26,6
2	10	45,2	20,3	1,3	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.

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.

Beispiel 2

Für die Versuche Nr. 3 bis 6 wird ein auf 1 mm vermahlenes Rohsalz mit 13,2% K₂O und 29,0% MgSO₄-H₁O verwendet und 150 g/t Ammoniumacetat behandelt. Die Feuchte im Lödige:-Mischer bei der Konditionierung wird durch Befeuchtung der konstant auf 22°C gehaltenen Raumluft eingestellt.

Die Erwärmung und berührungselektrische Aufladung des so vorbehandelten Aufbereitungsgutes erfolgt dann im Labor-Trockenschrank bei 10% relativer Feuchte, entsprechend 50⁰C bei 9,5 g/m³ absoluter Luftfeuchte. Die Trennungen werden bei einer FeIdstärke von 4 bis 4,5 kV/cm durchgeführt.

Nach einem einmaligen Durchgang durch den Freifallscheider werden die in der nachstehenden Tabelle wiedergegebenen Werte erhalten.

Vers, a

Nr. Feuchte im
Lödige-Mischer

Fraktion απ der positiven

Elektrode

Konzentration % abs.F. rel. F. e(T K₂O MgSO₄ · NaCI

g/m³ % Menge H₂O

Fraktion an der negativen
Elektrode

Konzentration % pos

cfT K₂O MgSO₄- NaCl ^l£·

Menge H₂O

K₃O-

Anteile

ncg.
E.

Kieserit-Arileilc "/,

pos. E.

ncß. E.

NaCI-Antcile pos. E.

neg. E.

3 10,0 52

4 12,5 63

5 13.0 68

6 14,0 75

25 21 25 22

40.0 7,6 43,5 8,3 42,2 10,0

43.1 14,7

29,1 22,7 23,5 17,1

pos. E. ■-■· Fraktion an der positiven Elektrode neg. E. — Fraktion an der negativen Elektrode

47 51 48 50 1,7
0,9
0,9

1,4

43,2
37,4
35,2
28,2

54,1 76 6

61,0 75 3

63.5 80 3

69.6 73 6

7 70

6 66

9 63

12 51

15 10 11

In Spalte b und c der Tabelle sind die an der positiven und negativen Elektrode abgetrennten Frak- :io tionen wiedergegeben. Die Spalten d bis 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 100% ergeben, sind nicht aufgeführt.

Diese Versuchsergebnisse bestätigen, daß die relative Feuchte der Luft bei der Konditionierung, aber vor der Erwärmung und vor der berührungselekirischen Aufladung, das Aufladungsverhalten der Mineralkomponenten beeinflußt und oberhalb 50% relativer Feuchte das Aufladungsvorzeichen von Steinsalz (NaCl) sprunghaft umgekehrt wird.

Beispiels

Die Aufbereitung des aufgemahlenen Rohsalzes mit 13,2% K₂O und 29,0% MgSO₄-H₂O erfolgt nach Konditionierung mit 100 g/t Fettsäure und 100 g/t Ammoniumacetat unter gleichzeitiger Zugabe wechselnder Mengen Wasser bei 10% relativer Feuchte in der Erwärmungsluft.

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:

Vers.	a	b	Konzentration %	C	Konzentration %	d	0/ /0	e	f
Nr.	H₂O- Zugabe		K₂O MgSO₁ · NaCl H₂O		Κ,,Ο MgSO₄- NaCI H₂O	K₂O- Anteile	neg.	Kiescrit- Anteile %	NaCI- Anteile %
		Fraktion an der positiven Elektrode	Fraktion an der negativen Elektrode	pos.	h.	pos. ncg.	pos. neg.
	g/t			E.	E. E.	F.. E. ■ <
e(T Menge %	efT Menge /0

25

100

500

1000

1500

2000

38
35
40
27
24
22
22

26,4
28,8
26,6
41,4
44,2
45,8
43,8

3,6 2,8 2,8 6,1 11,3 12,2 15,8

pos. E. = Fraktion an der positiven Elektrode neg. E. = Fraktion an der negativen Elektrode

45,6 51,5 55,2 28,4 19,0 17,6 15,0

26 26 24 38 35 37 39

2,5

2,0 2,0 1,2 1,0 0,8 0,8 71,5
75,7
77,3
44,0
35,5
37,7
27,2

24,7
21,2
19,6
54,2
63,1
61,0
71,5

76
75
78
81
78
74
73

5
4
3
4
2
3
3

4 4 4 6

10 11
12

67 69 69 60 45 47 37

36 37 43 15 9

In den Spalten d bis f sind die bei einem einmaligen Scheiderdurchgang an den Elektroden abgetrennten Mengenanteile in % für Sylvin, Kieserit und Steinsalz wiedergegeben. Die im Mittelgut verbleibenden Anteile, die sich aus der Differenz zu 100% ergeben, sind nicht mit aufgeführt.

Die Versuche Nr. 7 bis 9 zeigen, daß bei der Befeuchtung des Aufbereitungsgutes mit 0 bis 100 g/t Wasser, Sylvin und Steinsalz gemeinsam negativ gegen Kieserit aufgeladen sind. Es werden unter diesen Bedingungen an der negativen Elektrode Fraktionen mit hohem Kiescrit-Gehalt abgetrennt, die nach der DT-PS 16 67 814 zu Kieserit-Höchstkonzentraten nachgetrennt werden können.

Die Versuche Nr. 10 bis 13 zeigen, daß bei mehr als 100 g H₂O/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 bis 46% K.,O. das leicht zu einem Höchstkonzentrnt mit min-

destens 60% K₂O nachgetrennt werden kann, und an der negativen Elektrode ein Sylvin-Rückstand mit 0,8 bis 1,2% K₂O, der direkt ausgeführt werden kann, erzeugt.

Beispiel 4

K₁O-Gehalt

K₁O-Ausbringen

Rohsalz	13,2
Vorkonzentrat	47,2
Konzentrat	60,4
Rückstand	1,1

100

35

93,3
6,7

Die Sylvin-Abtrennung aus einem Hartsalz nach dem Verfahren der Erfindung liefert mit Vor- und Nachtrennung ein Sylvin-Konzentrat mit 60,4% K_aO bei einem K_aO-Ausbringen von 93,3%.

Beispiel 5

Beispiel 5 zeigt die vollständige Auftrennung eines auf 1 mm vermahlenen Rohsalzes (1) mit 16,1 % K,0 und 29,1% MgSO₄-H₁₁O 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 16 67 814 Kieserit (2) abgetrennt und danach in der 2. Stufe nach dem Verfahren der Erfindung aus dem Rückstand (3) Sylvin (4) vom Steinsalz (5) abgetrennt.

Diese Reihenfolge der Verfahrensstufen ist zwingend notwendig, weil die bei Befeuchtung der Mincraloberftächen entstehende Grenzflächenstruktur bezüglich der berUhrungsclektrischen Aufladung der Mincralkomponentcn irreversibel ist. Das Rohsalz (1) wird mit 100 g/t Fettsäure und 100 g/t Ammoniiimaccitat konditioniert und nach dem Verfahren der DT-PS 16 67 814 aufbereitet. Der Kiescrit-RUckstund (3), der 99,2% des mit dem Rohsalz eingeführten Sylvins enthält, wird in einer 2. Stufe nach dem Verfahren der Erfindung nachgetrennt.

Der Kicscrit-Rückstand (3) wird ohne Nachkondilionicrung mit chemischen Reagenzien nach Zugabe von 1500 g/t Wasser nach dem Verfahren der Erfindung im Lödige-Mischcr 1 Minute intensiv gemischt. Die Erwärmung des Rohsalzcs erfolgt dann bei 10% relativer Feuchte entsprechend 50"C bei 9,5 g/m·¹

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 60,7 % K₂O und ein Rückstand (5) mit 2,1 % K₂O entsteht.

Dieses Beispiel betrifft eine Abtrennung von Sylvin aus einem auf 1 mm vermahlenen Rqhsalz mit 13,2% K₂O und 29,0% MgSO₄- H₂O. Für die Abtrennung des Sylvins wird das Rohsalz mit 100 g/t Fettsäure und 100 g/t Ammoniumacetat in bekannter Weise konditioniert und gleichzeitig mit 1000 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 36°C bei 5 g/m³ absoluter Luftfeuchte, im Plattenfreifallscheider.

1. Kieserit-Abtrennung nach der DT-PS 16 67 814

Konzentration

Ausbringen
°

K,0

MgSO₄ ·
H₅O

K₂O

MgSO₁ ■
H₂O

Rohsalz (1)	16,1	29,1	100	100
Kieserit- Konzentrat (2)	0,4	98,2	0,8	92,2
Aufgabe für Stufe 2 (3) = Kieserit- Rückstand	22,4	3,1	99,2	7,8

2. Nachtrennung des Kieserit-Rückstandes (3) aus 1. nach dem Verfahren der Erfindung

Konzentration

Ausbringen
%

K,0

MgSO₁ ·
H,0

K,0

MgSO₄ ·
H„O

Aufgabe (3) 22,4 3,1 100 99,2

Sylvin- 60,7 — 93,9 93,2
Konzentrat (4)

Rückstand (5) 2,1 — 6,1 6,0

Dieses Beispiel zeigt, daß aus dem weitgehend von Kieserit befreiten Aufgabegut (3) aus Stufe 1 durch Vor- und Nachtrennung ein Sylvin-Höchstkonzentrat (4) mit 60,7% K₂O und ein Rückstand (5) mit 2,1 % K₂O entsteht. Die Sylvin-Ausbeute, bezogen auf Aufgabe (3) beträgt 93,9% und bezogen auf Rohsalz (1) 93,2%.

Der technische Fortschritt des Verfahrens der Erfindung wird durch dieses Beispiel bestätigt. Es ist nach dem Verfahren der Erfindung erstmals möglich, aus Hartsalzen nach Abtrennung des Kieserits nach der DT-PS 16 67 814 in der 2, Stufe ohne weitere Nachkonditionicrung lediglich durch Zugabe von Wasser vor der Erwärmung und vor der berUhrungselektrischen Aufladung der Mineralkomponcnten Sylvin in hoher Reinheit mit hoher Ausbeute bei Raumtemperatur bzw. niedrigen Temperaturen zu gewinnen. Nach dem Verfahren der Erfindung ist es auch möglich, die Sylvin-Abtrennung in der 2. Stufe onne Nacherwärmung des von Kieserit befreiten Aufgabegutes vorzunehmen, wodurch die Wirtschaftlichkeit des Verfahrens noch erheblich verbessert wird. Bei dieser Verfahrensweise wird der Kicscrit-RUckstand (3) aus Stufe 1 einem Mischer, in dem eine relative Feuchte — 50% herrscht, zugeführt und anschließend durch inniges Mischen ohne weitere Erwärmung bcrUhrungsclcktrisch aufgeladen.

Claims

1 2 Konditionierungsmittel!! behandelt. Wesentlich ist für Patentansprüche: dieses Verfahren, daß in einer 1. Stufe die Erwärmung und Trocknung des Gemisches mit Heizluft vorge-

1. Verfahren zur elektrostatischen Aufbereitung nominell wird, deren Menge so bemessen ist, daß nach von aufgemahlenen Kalirohsalzen, insbesondere 5 vollständiger Trocknung des Mineralgemisches die von Hartsalzen, unter Konditionierung mit Fett- Abluft aus dem Trocknungsprozeß eine relative säuren und Ammoniumsalzen der Fettsäuren und Feuchte zwischen 25 und 70',';„ bezogen auf die Temberührungselektrischer Aufladung in elektrostati- peratur des erwärmten und getrockneten Mineralschen Scheidern, dadurch ge ken η ze ich- gemisches, und daß im Anschluß daran in einer net, daß das aufgemahlene Kalirohsalz vor oder io 2. Stufe (Spülstufe) die in dem Mineralgemisch aus bei der Konditionierung mit mehr als 100 g/t der Trocknungsstufe noch enthaltene Abluft mit einer Wasser oder mit Luft einer relativen Feuchte von geringen Menge frischer Luft, vorzugsweise mit 5 bis über 50% behandelt und danach durch innige 15 m³ Luft/t Mineralgemisch, verdrängt wird, die bei Reibung bei Raumtemperatur berührungselek- der Temperatur des erwärmten Mineralgemisches eine trisch aufgeladen wird. 15 relative Feuchte bis etwa 30% besitzt und dann das

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn- so behandelte Mineralgemisch in bekannten elektrozeichnet, daß das Kalirohsalz mit Wasser in statischen Scheidern getrennt wird.

Mengen bis zu 2000 g/t behandelt wird. Dieses Verfahren geht davon aus, daß zur Erzielung

3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 2, da- optimaler Trennergebnisse bei der elektrostatischen durch gekennzeichnet, daß das konditionierte und 20 Trennung von Kalirohsalzen die relative Feuchte der behandelte Kalirohsalz zusätzlich auf eine Tempe- umgebenden Luft innerhalb eines ganz bestimmten ratur bis etwa 80^cC erwärmt wird. Bereiches liegen muß. Diese Prämisse gilt jedoch nur,

wenn das Kalirohsalz von der Bergfeuchte und der mit dem Konditionierungsmittel zugeführten Feuch-

25 tigkeit vor der Einspeisung in den elektrostatischen

Scheider in einem trockenen Verfahren befreit worden ist. Da eine künstliche Entfeuchtung des zur Trock-