DE2627870C2

DE2627870C2 - Verfahren zur Herstellung von grobkristallinem Natriumchlorid

Info

Publication number: DE2627870C2
Application number: DE19762627870
Authority: DE
Inventors: Gerhard Dipl.-Chem. 3500 Kassel Budan; Eckhard Dipl.-Chem. Dr. 6432 Heringen Menche
Original assignee: K+S AG
Current assignee: K+S AG
Priority date: 1976-06-22
Filing date: 1976-06-22
Publication date: 1978-08-31
Also published as: DE2627870B1

Description

Salzkristallisate können bekanntlich durch Übersättigung von Lösungen des zu kristallisierenden Salzes in Kristallisatoren erzeugt werden. Es entstehen dabei sogenannte Trüben, die das Kristallisat mit Mutterlauge vermischt enthalten.

Die Übersättigung der Lösung des zu kristallisierenden Salzes kann durch Verdampfen des Lösungsmittels oder durch Einführung des Bildungskomponcnten des zu kristallisierenden Salzes in die Lösung erfolgen.

Insbesondere für den letzten Fall haben sich zur Erzeugung der Trüben Kristallisatoren mit innerer Umwälzung besonders bewährt. Um ein Kristallisat mit möglichst engem Korngrößenspektrum zu erhalten, ist eine Klassierung des KristaJlgutes notwendig. Hicr/u sind bisher Sichterstrecken eingesetzt worden, die als Aufstromklassierer betrieben werden und deren oberes linde mit der Kristallisat-Abzugsöffnung des Kristallisators unmittelbar und fest verbunden ist.

so daß sich die Sichterstrecke direkt unter dem Kristallisator befindet.

Grobe Kristallisate können bekanntlich jedoch nur dann erhalten werden, wenn in dem Kristallisator eine "' möglichst hohe Trübedichte aufrechterhalten wird, um die Bildung von Kristallkeimen in der zu kristallisierenden Lösung weitgehend zurückzudrängen.

Von diesen Erkenntnissen macht das in der DT-PS 1 297 079 am Beispiel des Kaliumchlorids beschrie-

¹⁽¹ bene Verfahren zur Gewinnung grobkristalliner Salze Gebrauch. Danach wird in einem Kristallisator eine Trübedichte von 5—40% aufrechterhalten und aus dem direkt mit dem Auslauf dieses Kristallisators verbundenen Sichters ein grobkristallines Kaliumchlorid

¹^ abgezogen, das vorzugsweise als Kalidüngesalz verwendet wird.

Bei anderen Salzen ergibt sich ein grobes Kristallisat jedoch häufig nur dann, wenn indem Kristallisator einne Trübedichte von über 40% eingestellt wird.

-'" Derartige Trübedichten lassen sich in den bekannten Kristallisatoren mit innerer Umwälzung auch bei kontinuierlichem Betrieb ohne weiteres einstellen und aufrechterhalten. Bei kontinuierlichem Salzabzug über eine mit dem Auslauf eines solchen Kristallisa-

-"· tors direkt verbundene Sichterstreckc zeigt sich jedoch, daß das Kristallisat einen erheblichen Anteil an Feinkorn von unter 0,2 mm enthält. Die Ursache dafür ist die Bildung sogenannter Trübeballcn, die sich als begrenzte Bereiche hoher Feststoffkonzenlrationen

«· im unteren Teil des Kristallisators oberhalb der Austragöffnung ausbilden und die Klassierstrecke des Sichters sowie dessen Trennschärfe vermindern.

Für die Herstellung von grobkristallinem Kaliumsulfat, das nur aus einer Trübe mit einer Trübedichtc

ι· von über 40% auskristallisiert in Kristallisatoren mit innerer Umwälzung und klassierendem Salzabzug ist deshalb berei.·; vorgeschlagen worden, die aus dem Ablauf des Kristallisators mit einer Trübedichtc von über 40 bis etwa 80% abgezogenen Kristallsuspcnsio-

■ii· ncn über eine Schlammpumpe in eine getrennt von dem Kristallisator installierte Sichterstrecke einzuspeisen und dort einer Aufstromklassierung zu unterwerfen. Der Aufstrom in der Sichterstrecke wird durch kontinuierliche Einleitung vom Kristallisator-

4") Überlauf in den unteren Teil des Sichters erzeugt. Durch Einstellen der Zulaufmengen von Kristallisatortrübe und Kristallisator-Übcrlauf soll in dem Sichter eine Trübedichte von 15-25% aufrechterhalten werden. Am unteren Ende des vorteilhaft als gerades und zylindrisches Gefäß ausgebildeten Sichters kann das grobkristalline Kaliumsulfat abgezogen werden, während die mit dem Feinkornanteil in dem Sichter aufströmende Lösung in den Kristallisator zurückgeführt wird.

Der nachfolgend beschriebenen Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein grobkristallines Natriumchlorid unter Verwendung von bei der Kalisalzgewinnung anfallenden Magncsiumsalzlösungen zu erzeugen.

Hierzu ist ein Verfahren zur Herstellung von grobkristallinem Natriumchlorid unter Verwendung von bei der Kalisalzgewinnung anfallenden Magnesiuinsalzlösungen in Kristallisatoren mit innerer Umwälzung und klassierendem Austrag des Kristallisats aus einer anschließenden Sichterstrecke gefunden worden, wobei die zu kristallisierende Lösung und die das Feinkristallisat enthaltende Lösung aus der Sichterstrecke in zur Bildung einer Trübe mit einer Trübedichte von über 40 bis etwa 80% ausreichenden Men-

gen dem Kristallisator kontinuierlich zugeführt werden, aus dessen unterer Austragsöffnung eine Knstallsuspension kontinuierlich abgezogen und in den mittleren oder oberen Teil einer getrennt von dem Kristallisator installierten Sichterstrecke eingeführt wird, in die von unten Kristallisator-Überlauf eingespeist und aus deren oberem Ende die den Feinkornanteil enthaltende Lösung kontinuierlich abgezogen und in den Kristallisator eingeführt wird, während aus dem unteren Teil der Sichterstrecke das grobkristalline Produkt entnommen, von der Mutterlauge getrennt, gewaschen und getrocknet wird.

Kennzeichnend ist für dieses Verfahren, daß als zu kristallisierende Ausgangslösung eine Natriumchlorid in Mengen von 265 bis 295 g/l enthaltende Lösung und eine von 335 bis 400 g/l Magnesiumchlorid enthaltende Lösung in den Kristallisator kontinuierlich eingeführt werden.

Als Lösungen, die Natriumchlorid enthalten, können vorteilhaft Waschwasser der Kieseritgewinnung eingesetzt werden, die gegebenenfalls vor der Einführung in den Kristallisator mit Natriumchlorid gesättigt worden sind.

Mit besonderem Vorteil werden als Magnesiumchlorid enthaltende Lösungen entweder Kalimagnesia-Endlaugen oder Carnallit-Zcrsctzungs-Lösungen eingesetzt, wie sie bei der Aufbereitung von natürlichen Kalisalzen anfallen. Wenn ein weißes Natriumchlorid als Endprodukt angestrebt wird, ist es vorteilhaft, die vorerwähnten Lösungen vor ihrem Einsatz zu klären und von Niederschlägen oder Absetzungen zu befreien.

Für die Durchführung des Verfahrens der Erfindung können bekannte Kristallisatoren eingesetzt werden, in denen durch Rühr- und Leitorgane ein Zwangsumlauf der Trübe aufrechterhalten wird. Dieser Zwangsumlauf soll so geführt sein, daß die gröberen Kristalle in der Trübe zum, vorteilhaft gewölbten oder konisch ausgebildeten, Behälterboden hin absinken. In der tiefsten Stelle dieses Behälterbodens soll die Austragöffnung für die mit GrobkristallisiM stark angereicherte Trübe angeordnet sein. Diese Austragöffnung soll dann über eine Trübe- oder Schlammpumpe mit der oberen Hälfte einer Sichterstrcckc verbunden sein, die im wesentlichen als zylindrisch geformter Hohlkörper ausgebildet ist, der an seinem unteren Ende einen Zulauf für Mutterlauge aus dem Kristallisator-Übcrlauf und eine Abzugsöffnung für das grobe Kristallisat aufweist, während an seinem oberen Ende eine zum Kristallisator führende Leitung vorgesehen ist, durch die die Fcinkristallisat enthaltende Mutterlauge in den Kristallisator zurückgeführt wird.

Die erfindungsgemäß einzusetzenden Lösungen werden in den Kristallisator in solchen Mengenverhältnissen kontinuierlich eingeführt, daß dort eine an Natriumchlorid übersättigte Lösung entsteht, aus der das Natriumchlorid zu einer Trübe auskristallisiert, deren Dichte über 40 bis 80% beträgt.

Hierzu hat es sich beispielsweise bewährt, auf ein Gewichtsteil Waschwasser aus der Kieseritgewinnung 0,25-4,0 Gewichtsteile Kalimagnesia-Endlauge oder Carnallit-Zersctzungslauge einzusetzen.

Bei vorheriger Aufsättigung des Waschwassers der Kieseritgewinnung mit Natriumchlorid wird vorteilhaft pro Gewichtsteil dieses Waschwassers ein Gewichtsteil Kalimagnesia-Endlauge bzw. Carnallit-Zersetzungslauge in den Kristallisator eingeführt. Die Verweilzeit der aus diesen Komponenten gebildeten Trübe in dem Kristallisator beträgt vorteilhaft etwa 1 Stunde.

Ein der Zulaufmenge etwa entsprechender Anteil > der ausreagierten Mutterlauge wird über den Überlauf aus dem Kristallisator kontinuierlich ausgetragen und entweder verworfen oder anderen Verwendungszwecken zugeführt.

Die sich im unteren Teil des Kristallisators ver-

Hi mehrt ansammelnden, groben Natriumchloridkristalle werden durch die Austragöffnung des Kristallisators kontinuierlich abgezogen und über eine Trübe- oder Schlammpumpe in die obere Hälfte einer Sichterstrecke eingeführt, die getrennt von dem Kristallisator

r> installiert ist.

In der Sichterstrecke wird vorteilhaft eine Trübedichte voh 30 bis 50% eingestellt. Die hierzu notwendige Verdünnung der Truhe wird durch die in den Fuß der Sichterstrecke eingeführte Mutterlauge er-

-'<> reicht, die dem Kristallisator-Überlauf entnommen wird. Die in der Sichterstrecke einzustellende Strömungsgeschwindigkeit der Trübe hängt im wesentlichen von der gewünschten Korngröße des Kristallisats ab.

_'"> Hierfür gilt die Regel, daß bei größerer Strömungsgeschwindigkeit größere Kristalle als Produkt ausklassiert werden.

Wenn beispielsweise ein Natriumchloridkristall mit einer Durchschviitts-Korngröße von etwa 0,42 mm er-

Ki halten werden soll, wird die Strömungsgeschwindigkeit in der Sichterstrecke vorteilhaft auf 5-7 cm/sec eingestellt. Im unteren Teil der Sichterstrecke reichern sich die Kristalle der gewünschten Korngröße an und werden als Produkt in Form einer Trübe abge-

r> zogen. Diese Grobkristalle werden von der noch mitgcführtcn Mutterlauge getrennt, gewaschen und getrocknet. Die Verweilzeit der aus der Austragöffnung des Kristallisators entnommenen Trübe in der Sichtcrstrccke soll etwa 20-50 see betragen. Der Feinan-

Ki teil des mit der Trübe in die Sichterstrecke eingebrachten Krislallisats wird mit dem Aufstrom der Mutterlauge in der Sichterstrecke nach oben getragen und vom Kopf der Sichterstrecke ais Kristallsuspcnsion abgezogen, die dem Kristallisator wieder zugc-

■n führt wird.

Als ein wesentlicher technischer Vorteil des Verfahrens der Erfindung ist die relativ geringe Streuung der Korngröße des erfindungsgemäß erha'tencn Natriumchlorids um den Durchschnittswert anzusehen.

in Ferner kann mit dem Verfahren der Erfindung unabhängig von der im Kristallisator eingestellten Trübedichte eine Aufstromklassierung mit hoher Klassierwirkung und großer Trennschärfe kontinuierlich betrieben werden.

5i Insbesondere kann nach dem Verfahren der Erfindung ein besonders grobkristallines Natriumchlorid erhalten werden. Beim Einsatz klarer Lösungen fällt das Natriumchlorid nach dem Verfahren der Erfindung in hoher Ausbeute als weißes Kristallisat an, das

so aus groben Kristallen besteht, deren Größe nur geringfügig um die Durchschnitts-KorngröUc schwankt. Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel erläutert werden:

Beispiel

In einem Kristallisator wird 1 m" einer Reaktionslösung vorgelegt, die folgende Salze und Wasser in den jeweils angegebenen Konzentralionen enthält:

114 g/I NaCl 25 g/l MgSO₄ 800 g/l H₂O 163 g/l MgCl,

20 g/l KCI

In diese Vorlage werden stündlich 1370 kg Waschwasser aus der Kieseritgewinnung 272 g/I NaCl

13 g/l MgSO₄ 891 g/l H,O

3 g/I M'gCl, 7,3 g/l KCI und 1370 kg Kalimagnesia-Endlauge mit

21 g/l NaCl 38 g/I MgSO₄ 868 g/l H₁O 339 g/I MgCI₂

35 g/l KCl eingetragen.

Durch Auskristallisieren des Natriumchlorids stellt sich in der Kristallmaische eine Trübedichte von 55-60% ein. Aus der im Boden des Kristallisators befindlichen Austragöffnung wird kontinuierlich eine Salzmaischc mit einer Trübedichte von 60% entnommen ui-i.l üuer eine Schlammpumpe in den Kopfteil einer zylindrischen Sichterstrecke eingeführt, die einen Durchmesser von 10 cm und eine Lange von 120 cm hat und getrennt von dem Kristallisator instal-Iiert ist.

Von unten werden in die Sichterstrecke solche Mengen an ausreagierter Mutterlauge aus dem Kristallisator-Überlauf eingeführt, daß die Trübedichte in der Sichterstrecke bei 45% liegt. Ebenfalls am un-

"i teren Ende der Sichterstrecke wird eine Kristallmaische entnommen und von der Mutterlauge befreit. Der mittlere Korndurchmesser des reinweißen Kristallisats ist 0,42 mm bei einem Gleichmäßigkeits-Koeffizienten nach Rosin-Rammler von η = 5,1.

ι ί Vom Kopf der Sichterstrecke wird die Suspension des Kristallisat-Feinkorns abgezogen, dessen mittlerer Korndurchmesser bei 0,22 mm liegt. Diese Suspension wird in den Kristallisator zurückgeführt.

Aus dem Überlauf des Kristallisators fließt außerdem eine Menge an ausreagierter Mutterlauge ab, die sich als Differenz zwischen der Gesamtmenge der in den Kristallisator erstmals eingebrachten Lösung und der Menge der aus der Sichterstrecke entnommenen Kristallmaische ergibt.

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung von grobkristallinem Natriumchlorid unter Verwendung von bei der Kalisalzgewinnung anfallenden Magnesiumsalzlösungen in Kristallisatoren mit innerer Umwälzung und klassierendem Austrag des Kristallisats aus einer anschließenden Sichterstrecke, wobei die zu kristallisierenden Lösungen und die das Feinkristall enthaltende Lösung aus der Sichterstrecke in zur Bildung einer Trübe mit einer Trübedichte von über 40% bis etwa 80% ausreichenden Mengen dem Kristallisator kontinuierlich zugeführt werden, aus dessen unterer Austragöffnung eine Kristallsuspension kontinuierlich abgezogen und in den mittleren oder oberen Teil einer getrennt von dem Kristallisator installierten Sichterstrecke eingeführt wird, in die von unten Knstallisator-Uberlauf eingespeist und aus deren oberen Ende die Feinkornanteil enthaltende Lösung kontinuierlich abgezogen und in den Kristallisator eingeführt wird, während aus dem unteren Teil der Sichterstrecke das grobkristalline Produkt entnommen, von der Mutterlauge getrennt, gewaschen und getrocknet wird, dadurch gekennzeichnet, daß als zu kristallisierende Ausgangslösungen eine Natriumchlorid in Mengen von 265 bis 295 g/l enthaltende Lösung und eine von 335 bis 4(X) g/l Magnesiumchlorid enthaltende Lösung in den Kristallisator kontinuierlich eingeführt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Magnesiumchlorid enthaltende Lösung Kalimagncsia-Endlauge eingesetzt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß als Magnesiumchlorid enthaltende Lösung Carnallit-Zersetzungslaugc eingesetzt wird.

4. Verfahren nach den Ansprüchen 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß das Waschwasser der Kieseritgewinnung vor der Einführung in den Kristallisator mit Natriumchlorid gesättigt wird.