DE3207788A1 - Verfahren zur selektiven faellung von calciumionen aus rohsolen - Google Patents

Verfahren zur selektiven faellung von calciumionen aus rohsolen

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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01DCOMPOUNDS OF ALKALI METALS, i.e. LITHIUM, SODIUM, POTASSIUM, RUBIDIUM, CAESIUM, OR FRANCIUM
    • C01D3/00Halides of sodium, potassium or alkali metals in general
    • C01D3/14Purification
    • C01D3/16Purification by precipitation or adsorption

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  • Removal Of Specific Substances (AREA)

Description

  • Verfahren zur selektiven Fällung von Calciumionen
  • aus Rohsolen Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Reinigung einer Calciumionen aufweisenden Rohsole mit einem Fällungsmittel, insbesondere von Calciumionen aus Lösungen, die neben Alkalisalzen auch Erdalkalisalze als Sulfate enthalten, wie z. B. Meerwasser, konzentriertes Meerwasser oder Rohsolen aus der NaCl- oder KCl-Produktion mittels Natriumhydrogencarbonat.
  • Bei Eindampfprozessen mit diesen oben erwähnten Lösungen kommt es beim Uberschreiten der Calciumsulfatsättigung zur CaS04-Ausscheidung. Durch die mit steigender Temperatur sinkende Löslichkeit sind somit die Anlagenteile am meisten gefährdet, welche die höchste Temperatur aufweisen, wie beispielsweise die Wärmeübertragungsflächen der Heizkörper, wo es dann als Folge zu unerwünschten Verkrustungen kommt, welche den Wärmeübergang verschlechtern.
  • Um diese Nachteile zu vermeiden, sind Verfahren zur Solereinigung, wie das Kalk/Soda-Verfahren und das Natronlauge/Soda-Verfahren eingesetzt worden, wobei auch Kohlendioxid direkt in alkalische Solen eingeleitet wird. Bei diesen bekannten Solereinigungen werden somit sowohl die Calcium- als auch die Magneslumionen entfernt, obwohl sich für die Weiterverarbeitung nur die Calciumionen bzw. der Calciumionengehalt als störend auswirkt. Da meerwasserähnliche Systeme in der Regel erheblich mehr Magnesiumionen als Calciumionen aufweisen, ist für die bisher praktizierten Solereinigungsverfahren ein hoher Aufwand an Chemikalien notwendig. Weiterhin gestaltet sich die Abtrennung des mitgefällten Magnesiumhydroxids wegen seiner schleimigen Beschaffenheit als überaus schwierig. Abhilfe kann hier auch nicht die alleinige Zugabe von Soda schaffen, da es wegen der Hydrolyse zur Bildung von Hydroxidionen kommt, was zur Folge hat, daß stets auch Magnesiumhydroxid mit gefällt wird. Die Bildung von Magnesiumhydroxid erfordert aber wiederum einen höheren Chemikalieneinsatz und erschwert zudem den Trennprozeß, ohne daß dafür prozeßtechnische Vorteile anfallen.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren der eingangs genannten Art aufzuzeigen, bei dem mit einem geringen Aufwand an Chemikalien eine möglichst selektive Fällung der Calciumionen gewährleistet ist.
  • Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Kennzeichen des Patentanspructs 1 genannten Verfahrensschritte gelöst.
  • Durch die Anwendung von Natriumhydrogencarbonat bleibt die Hydroxidionenkonzentration wegen eines zeitlich verzögerten Verlaufs der Spaltung derart gering, daß das Löslichkeitsprodukt von Magnesiumhydroxid nicht überschritten wird und damit praktisch keine Fällung stattfindet. Der Sulfatrest verbleibt als Natriumsulfat in der Mutterlauge, die zur Natriumsulfat-Fabrikation verwendet werden kann. Ebenso kann das anfallende Calciumcarbonat mit einem relativ geringen Mehraufwand zu einem verkaufsfähigen Produkt aufgearbeitet werden. Eine auf diese Weise vorgereinigte Sole ewährleistet einen verkrustungsfreien Betrieb insbesondere solcher Verdampferanlagen, die aufgrund ihrer mehrstufigen Bauart besonders kostengünstig sind. Bei der Ausführung des erfinderischen Verfahrens muß der Lösung zur Beschleunigung der Fällung festes Calciumcarbonat in einer Menge von größer 0 bis 15 Gew. % zugesetzt werden, vorzugsweise 5 bis 10 Gew. %. Durch die Anwesenheit von festem Calciumcarbonat wird darüber hinaus eine Ubersättigung an Calciumcarbonat vermieden, wodurch sich die Konzentration der Hydroxidionen in der Lösung weiter verringert und dementsprechend das Ausmaß der selektiven Fällung von Calciumionen verbessert wird.
  • Dabei kann das Calciumcarbonat auch in Form eines Bodenkörpers in der Lösung vorliegen.
  • Andere zweckmäßige Ausführungsformen der Erfindung, die im wesentlichen solche Verfahrensschritte zum Gegenstand haben, die der weiteren Reduzierung der Chemikalienkosten dienlich sind, sind in weiteren Patentansprüchen enthalten.
  • Die Erfindung wird nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnung, die das Prinzipschema einer mehrstufigen Verdampferanlage zeigt, näher erläutert.
  • Bei der in der Zeichnung dargestellten Anlage handelt es sich um eine 3-stufige Fallstromverdampferanlage 1, 2, 3 mit anschließender Eindampfkristallisation 4 unter Nutzung der Brüden zum Heizen der nachfolgenden Stufen.
  • Die dem Verdampfer 1 zugeführte Lösung, die z. B. aus vorkonzentner tem Seewasser bestehen kann, wird in der 1. Stufe auf eine bevorzugte Temperatur von 500 bis 1000 C erhitzt und nur so weit eingedampft, daß noch kein Calciumsulfat auskristallisiert und folglich noch keine Verkrustung an den Heizflächen oder Wänden stattfindet. Die vorgewärmte Lösung gelangt danach in einen Fällbehälter 8, wo ihr aus einem Behälter 7 Natriumhydrogencarbonat zugegeben wird. Das Natriumhydrogencarbonat wird zweckmäßigerweise durch Einleiten von während des Fällungsprozesses freiwerdendem Kohlendioxid in eine Sodalösung gewonnen, die in einem dem Behälter 7 vorgeschalteten Lösebehälter 6 vorbereitet worden ist. Das in dem Fällbehälter 8 ausgefallene Calciumcarbonat wird nun in einem nachgeschalteten Eindicker 9 eingedickt und weitgehend entfernt. Das hier gewonnene und abgetrennte Calciumcarbonat wird vorzugsweise zur Bildung eines die Ausfällung beschleunigenden Bodenkörpers in den Fällbehälter 8 zurückgeführt. Die Klarphase, die noch gewisse Calciumcarbonatanteile enthält, wird anschließend bei 10 durch Filtration von den Calciumcarbonatresten befreit.
  • Die so gereinigte Sole wird schließlich durch Zugabe von Salzsäure auf einen im wesentlichen neutralen pH-Wert eingestellt und nach einer Zwischenerhitzung bei 11 zur weiteren Eindampfung wieder in die Verdampferanlage eingeführt. Das bei der Neutralisation anfallende Kohlendioxid kann zweckmäßigerweise zur Natriumhydrogencarbonatgewinnung wiederverwendet werden, indem es in den Behälter 7 geleitet wird. Die in den Verdampfer 2 eingespeiste klare Sole kann nun.im krustenfreien Betrieb so weit eingedampft werden, bis in der Eindampfkristallisation 4 das Natriumchlorid auskristallisiert. Nach Austragen wird dieses von der Lösung getrennt. Falls eine genügend hohe Na2 SO -Konzentration vorliegt, kann die Lösung weiter auf Na2S04 10 HzO in Stufe 5 verarbeitet werden. Die Endlösung nach Stufe 5 kann entweder zur Weiterverarbeitung verwendet oder abgestoßen werden.
  • Die folgenden Beispiele erläutern die Erfindung: Beispiel 1 Eine Lösung mit einer Zusammensetzung von KCl 16, 9 % NaCl 13,6 % MgCL2 4,1 % CaS04 0,4 % HzO 65,0 % wurde bei 750 C mit einer 1,1-fachen stöchiometrischen Menge an NaEIC03 versetzt und auf 980 C erhitzt. Nach einer Stunde wurde in der Klarphase eine CaS04-Konzentration von 0,22 % entsprechend einer Abscheidungsrate von 45 % analysiert. Nach 5 h betrug die Abscheidungsrate 50 %.
  • Beispiel 2 In einer Lösung mit der Zusammensetzung nach Beispiel 1 wurden 5 % festes CaCO3 und anschließend die 1,1-fache enge an NaHCO3, bezogen auf die stöchiometrisch erforderliche Menge, bei 750 C zugegeben. Nach 1 h betrug die CaS04-Konzentration in der Klarphase 0,05 % entsprechend einer Abscheidungsrate von 87,5 %. Nach 2 h wurden in der Klarphase 0,05 % CaS04 entsprechend einer Abscheidungsrate von 91,3 % analysiert.
  • Beispiel 7 Eine Lösung mit einer Zusammensetzung von NaCl 6,89 % KCl 0,21 % MgCl2 1,98 % MgS04 1,23 % CaSO14 0,142 % H20 89,27 % wurden 5 % festes CaC03 und die 1,1-fache Menge an NaHC03 bei 750 C zugegeben. Nach 1 h wurden in der Klarphase 0,067 % CaS04 entsprechend einer Abscheidungsrate von 84 % bestimmt. Nach 2 h betrug die CaSO4-Konzentration 0,028 % entsprechend einer Abscheidungsrate von 93,3 %.
  • Die angeführten Beispiele zeigen, daß nur durch die Kombination der im Anspruch 1 aufgeführten Merkmale eine effektive selektive Fällung der Ca-Ionen möglich ist.
  • Bezugs zeichen liste: 1 Fallstromverdampfer 2 Fallstromverdampfer 3 Fallstromverdampfer 4 Eindampfkristallisation 5 Kühlkristallisation 6 Lösebebälter 7 Absorber 8 Fällbehälter 9 Eindicker 10 Filtration 11 Erhitzer

Claims (6)

  1. Patent ans p rü c ne: 1. Verfahren zur Reinigung einer Calciumionen aufweisenden Rohsole mit einem Fällungsmittel, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß zur selektiven Fällung der Calciumionen der Roh sole bei einer Temperatur von 200 bis 1000 C Natriumhydrogencarbonat zugegeben wird, und daß der Lösung festes, Calciumcarbonat in einer Menge von größer 0 bis 15 Gew. % zugesetzt wird, vorzugsweise 5 bis 10 Gcw. %.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Natriumhydrogencarbonat in einer Menge zugegeben wird, die dem 0,5- bis 1,3-fachen, vorzugsweise dem 1,1-fachen der stöchiometrischen Menge entspricht.
  3. 3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Natriumhydrogencarbonat durch Einleiten von bei der selektiven Fällung anfallendem Kohlendioxyd in eine vorbereitete Sodalösung gewonnen wird.
  4. 4. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Kohlendioxid in Form des bei der Fällung der Calciumionen freiwerdenden Kohlendioxids und/oder in Form von Rauchgas der Sodalösung zugeführt wird.
  5. 5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine Verweilzeit von 1 bis 5 h vorgesehen wird.
  6. 6. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die ausgefällten Feststoffe eingedickt und als festes Calciumcarbonat der Lösung im Fällbehälter (8) wiederzugeführt werden.
DE19823207788 1982-03-04 1982-03-04 Verfahren zur selektiven Fällung von Calciumionen aus Rohsolen Expired DE3207788C2 (de)

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DE3207788C2 DE3207788C2 (de) 1984-01-12

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Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1209562B (de) * 1959-05-15 1966-01-27 Ciba Geigy Verfahren zur kontinuierlichen Reinigung von Alkalichloridsole

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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DE1209562B (de) * 1959-05-15 1966-01-27 Ciba Geigy Verfahren zur kontinuierlichen Reinigung von Alkalichloridsole

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