DE3418147C2 - - Google Patents

Description

Aus der DE-PS 12 97 079 ist ein Verfahren zur Gewin­ nung grobkristalliner Salze durch Vakuumkühlung einer Lösung in mehreren Stufen unter ständiger Klassierung bekannt, wobei die in jeder Stufe klassierten und ausgetragenen Salze in die vorhergehende wärmere Stufe eingeführt und letztlich aus dem ersten Kristallisa­ tor entnommen werden, in diesen Kristallisierraum die heiße Ausgangslösung von unten eingespeist wird. Im praktischen Betrieb hat sich jedoch gezeigt, daß sich in diesen Kristallisatoren zwar die für die Kristallisation von grobkristallinem Kaliumsulfat er­ forderliche Trübedichte einstellen läßt, sich aber bei kontinuierlichem Produktabzug über die mit dem Kristal­ lisator direkt verbundene Klassiereinrichtung oberhalb dieser Einrichtung sogenannte Trübeballen ausbilden, die die Trennschärfe der Klassiereinrichtung ver­ schlechtern, so daß ein Produkt mit erheblichen An­ teilen an Feinkorn von unter 0,2 mm erhalten wird.

Das in der DE-PS 26 27 871 beschriebene Verfahren zur Gewinnung von grobkristallinem Kaliumsulfat bietet die Möglichkeit, ein Produkt mit einer durchschnitt­ lichen Teilchengröße von d′ = 0,3 bis 0,5 mm (Rosin- Rammler) dadurch zu erzeugen, daß die Klassiereinrich­ tung getrennt von dem Kristallisator installiert und als gerades, zylindrisches Gefäß ausgebildet ist, bei dem das Verhältnis Länge : Durchmesser 1 : 10 bis 15 beträgt. Dieses Verfahren erfordert jedoch einen er­ heblichen Aufwand an Apparaturen und Energie, da die innere Umwälzung der Trübe in dem Kristallisator zu­ sätzliche Einbauten und das Umpumpen der Trübe von dem Kristallisator in die Klassiereinrichtung und zu­ rück in den Kristallisator zusätzliche Pumpeinrichtun­ gen erfordert, wobei für die wirksame innere Umwälzung und das Umpumpen erhebliche Energiemengen aufzuwenden sind.

Wenn für dieses Verfahren Magnesium- bzw. Kalium­ magnesiumsulfat und Kaliumchlorid als Ausgangsmate­ rialien eingesetzt werden, enthält das als Produkt anfallende Kaliumsulfat mehr als 0,5 Gew.-% Chlor und entspricht damit nicht mehr den Anforderungen eines technisch reinen Kaliumsulfats.

Hieraus stellte sich die Aufgabe, Möglichkeiten zu finden, nach denen ein staubarmes, grobkristallines Kaliumsulfat mit einem K₂O-Gehalt von mindestens 52 Gew.-% und einem Chlorgehalt von unter 0,5 Gew.-% un­ ter geringerem Aufwand an Apparaturen und Energie her­ gestellt werden kann.

Es wurde ein Verfahren zur Herstellung von staubarmem, grobkristallinem Kaliumsulfat mit einem mittleren Korndurchmesser von 0,15 bis 0,4 mm in Kristallisatoren mit Rührwerk und unmittelbar angeschlossener Klassier­ einrichtung mit Produktabzug durch Umsetzung von Magne­ sium- bzw. Kalium-Magnesiumsulfaten mit Kaliumchlorid in einem wäßrigen Medium im kontinuierlichen Betrieb, wobei in dem Kristallisator eine Trübe mit einer Trübe­ dichte von 45 bis 60% aufrechterhalten und aus dem oberen Ablauf des Kristallisators die ausreagierte Lau­ ge entnommen wird, während aus der Klassiereinrichtung am unteren Ende eine Suspension mit geringer Trübedich­ tung abgezogen wird, die anschließend in einem Eindicker und nachfolgend in einer Zentrifuge von der Mutterlauge getrennt wird, gefunden.

Danach werden die festen Ausgangsstoffe mit der aus dem Überlauf des Kristallisators entnommenen Mutter­ lauge in einem Rührgefäß zu einer Trübe angemaischt, aus der die Feststoffe abfiltriert und von oben in die Rührzone des mit einem einfachen Rührwerk ausge­ rüsteten Kristallisators eingeführt werden, dem über den klassierenden Produktabzug die aus dem nachge­ schalteten Eindicker und der dahinter angeordneten Zentrifuge abfließende und mit dem zur Umsetzung not­ wendigen Wasser verdünnten Mutterlauge in Mengen zu­ geführt wird, um in der Klassiereinrichtung eine Trübedichte von 18 bis 25 Gew.-% aufrechtzuerhalten.

Als feste Ausgangsmaterialien werden für das Verfahren der Erfindung Magnesiumsulfate, wie beispielsweise Bittersalz (MgSO₄ · 7 H₂O) oder Kalium-Magnesiumsulfate, wie beispielsweise Leonit (K₂SO₄ · MgSO₄ · 4 H₂O) oder Schönit (K₂SO₄ · MgSO₄ · 6 H₂O) und Kaliumchlorid einge­ setzt, die in einem Rührgefäß mit der aus dem nach­ geschalteten Kristallisator überlaufenden Mutterlauge zu einer pumpfähigen Maische verrührt werden. Diese Maische wird einer Filtereinrichtung, wie beispiels­ weise einem Trommelzellenfilter, zugeführt, in der die Feststoffe dieser Maische von der flüssigen Phase abgetrennt werden, die einer weiteren technischen Verwendung zugeführt werden kann. Die aus der Filter­ einrichtung ausgetragenen Feststoffe werden kontinu­ ierlich von oben in die Rührzone des Kristallisators eingetragen, der mit seinem unteren Teil in eine Klas­ siereinrichtung mündet.

In den unteren Teil dieser Klassiereinrichtung wird die aus dem nachgeschalteten Eindicker und der dahinter angeordneten Zentrifuge abfließende Mutterlauge ein­ geleitet, nachdem sie mit dem zur Umsetzung notwendigen Wasser verdünnt worden ist. Diese notwendige Wasser­ menge ist so zu bemessen, daß sie zumindest das durch die Umsetzung entstehende Magnesiumchlorid, nicht um­ gesetztes Kaliumchlorid und gegebenenfalls wasserlös­ liche Begleitmineralien löst. Die Gesamtmenge des pro Zeiteinheit zuzuführenden Gemisches aus Mutterlauge und Wasser ist im Verhältnis mit der pro Zeiteinheit in die Rührzone des Kristallisators von oben zuge­ führten Feststoffmenge so abzustimmen, daß in der Rührzone des Kristallisators eine Trübedichte (100 faches Gewicht der Feststoffe dividiert durch das Ge­ samtgewicht der Trübe) von 45 bis 60% und in der Klassiereinrichtung von 18 bis 25% aufrechterhalten wird.

Diese Maßnahmen bewirken, daß in der Rührzone des Kristallisators die wäßrige Phase an Kaliumsulfat über­ sättigt ist und sich deshalb Kaliumsulfat auf die be­ reits gebildeten kleinen Kaliumsulfat-Kristalle bzw. Kristallkeime niederschlägt, bis diese Kaliumsulfat- Kristalle aufgrund ihres Gewichts aus der Rührzone in den unteren Teil des Kristallisators absinken und von dort gegen die aufströmende flüssige Phase in die Klas­ siereinrichtung gelangen. In dieser Klassiereinrichtung, die vorteilhaft als sogenannter Aufstromklassierer ausgebildet ist, wird das Kristallisat nach Korngrößen klassiert und gleichzeitig gewaschen. Dadurch gelangen in den unteren Teil der Klassiereinrichtung nur grobe Kristalle einer verhältnismäßig gleichmäßigen Korn­ größe, die zusammen mit flüssiger Phase als Suspension am unteren Ende der Klassiereinrichtung abgezogen werd­ den. Die in die Klassiereinrichtung gelangten kleineren Kristalle werden durch die aufströmende verdünnte Mut­ terlauge in den Kristallisator zurück gefördert.

Mittels einer geeigneten Pumpe wird die aus der Klas­ siereinrichtung abgezogene Kristallsuspension einem Eindicker zugeführt, aus dem das sich von der Mutter­ lauge abtrennende Kristallisat einer Zentrifuge zur weiteren Abtrennung anhaftender Mutterlauge zugeführt wird. Das aus der Zentrifuge entnommene, noch feuchte Kristallisat wird letztlich getrocknet.

Die aus dem Eindicker und aus der Zentrifuge mit dem Zentrifugendurchschlag abfließende Mutterlauge wird unter Zusatz der für die Umsetzung notwendigen Was­ sermenge in den unteren Teil der Klassiereinrichtung zurückgeführt.

Hierbei hat es sich bewährt, die aus der Zentrifuge abfließende und den Zentrifugendurchschlag enthalten­ de Mutterlauge zunächst mit der Gesamtmenge des zur Umsetzung notwendigen Wassers in einem Rührgefäß zu vermischen und erst dieses Gemisch der aus dem Ein­ dicker abfließenden Mutterlauge zuzumischen. Mit dieser Maßnahme kann der Zentrifugendurchschlag, der in der von der Zentrifuge abfließenden Mutterlauge enthalten ist, aufgelöst werden.

Zur Durchführung des Verfahrens der Erfindung hat sich die in der Figur schematisch dargestellte Vorrichtung bewährt.

Über dem Rührgefäß 1 sind zwei Dosierband­ waagen 2 und 3 installiert, deren Abwurfenden über der oberen Öffnung des Rührgefäßes 1 angeordnet sind, in die auch die von dem Überlauf des Kristallisierge­ fäßes 8 ausgehende Leitung 7 mündet. Aus dem oberen Teil des Rührgefäßes 1 führt eine Leitung 4 über eine Pumpe zur Filtereinrichtung 5, aus der die abgetrennte flüssige Phase über Leitung 5′ ausgeführt wird. Die feste Phase wird aus der Filtereinrichtung 5 über die Dosierbandwaage 6 in die Rührzone des mit einem einfachen Rührwerk ausgerüsteten Kristallisators 8, der einen unteren, konisch sich zuspitzenden Teil auf­ weist, an dessen tiefstem Punkt die in die Klassierein­ richtung 9 führende Öffnung angeordnet ist. Der Ablauf der Klassiereinrichtung 9 ist mit dem Eindicker 11 über Leitung 10 verbunden, in die eine Pumpe einge­ schaltet ist.

Der Auslauf des Eindickers 11 für die flüssige Phase führt über Leitung 12 zu dem Vorratsgefäß 13. Der Austrag des Eindickers 11 für die feste Phase führt durch Leitung 14 zur Zentrifuge 15, aus der die flüs­ sige Phase durch Leitung 16 in das Rührgefäß 17 über­ geführt wird, dem durch Leitung 18 Wasser zugeführt wird. Aus dem Rührgefäß 17 kann das Flüssigkeitsge­ misch durch Leitung 19 in das Vorratsgefäß 13 einge­ speist werden. Durch die am unteren Ende des Vorrats­ gefäßes 13 ansetzende Leitung 20 wird die Verbindung zu der Klassiereinrichtung 9 hergestellt, durch die das in dem Vorratsgefäß 13 befindliche Gemisch der Klassiereinrichtung 9 als Anströmflüssigkeit zuge­ führt wird.

Das aus der Zentrifuge 15 entnommene, feuchte Kalium­ sulfat hat ein sehr gleichmäßiges Kornspektrum mit einem mittleren Korndurchmesser im Bereich von 0,15 bis 0,4 mm, dessen Maximum durch die Trübedichte in der Klassiereinrichtung 9 wählbar eingestellt werden kann. Das getrocknete Kaliumsulfat kann ohne Staubbe­ lästigung gehandhabt werden; sein Chlorgehalt liegt unter 0,5 Gew.-% und sein K₂O-Gehalt über 52 Gew.-%.

Beispiel

In dem Kristallisator 8 werden 80 m³ Sulfatlauge mit 202 g/l KCl, 70 g/l MgSO₄, 86 g/l MgCl₂, 21 g/l NaCl und 868 g/l H₂O und einer Temperatur von 40°C vor­ gelegt. In das Rührgefäß 1 werden 10 m³ dieser Sulfat­ lauge eingefüllt. Über die Dosierbandwaage 2 werden kontinuierlich 29,6 t/h K₂SO₄A· MgSO₄ · 6 H₂O und über die Dosierbandwaage 3 17,4 t/h KCl eingerührt. Aus dem Rührgefäß 1 werden 93 m³/h einer Suspension abge­ zogen und über Leitung 4 Trommelzellenfilter 5 auf­ gegeben. Das hieraus abfließende Filtrat wird über Leitung 5′ einer technischen Verwendung zugeführt. Das aus dem Trommelzellenfilter 5 ausgetragene Fil­ tersalz wird über die Dosierbandwaage 6 von oben in den Kristallisator 8 eingetragen und dort eine Trübe­ dichte von 52% eingestellt. Die direkt am unteren Ende des Kristallisators 8 angebundene Klassierein­ richtung 9 weist eine trichterförmige Sichterstrecke von 2 m Länge auf, deren oberer Durchmesser 1,35 m und deren unterer Durchmesser 0,31 m betragen. Das in der Klassiereinrichtung 9 bei einer Trübedichte von 20% ausklassierte grobkristalline Kaliumsulfat wird in Suspension in seiner Mutterlauge über Leitung 10 in einer Menge von 23,8 t/h abgezogen und in den Eindicker 11 eingeführt, aus dem ein eingedicktes Salz-Mutterlaugen-Gemisch abgezogen und über Leitung 14 der Zentrifuge 15 aufgegeben wird, aus der 20,8 t/h schleuderfeuchtes Kaliumsulfat mit einem mittleren Korndurchmesser von d′ = 0,35 mm bei einem Gleich­ mäßigkeitskoeffizienten von n = 3,6 (Rosin-Rammler) abgenommen wird.

Die aus dem Eindicker 11 abfließende Mutterlauge wird über Leitung 12 dem Vorratsgefäß 13 zugeführt, wäh­ rend die in der Zentrifuge 15 abgetrennte Mutter­ lauge über Leitung 16 in das Rührgefäß 17 eingeführt wird, dem über Leitung 18 37 m³/h Wasser zugeführt werden. Aus dem Rührgefäß 17 wird die mit Wasser ver­ dünnte Mutterlauge über Leitung 19 dem Vorratsgefäß 13 zugeführt, aus dem die verdünnte Mutterlauge über Leitung 20 als Anströmflüssigkeit in die Klassierein­ richtung 9 eingeführt wird. Entsprechend diesem Flüs­ sigkeitszulauf wird aus dem Überlauf des Kristallisa­ tors 8 durch Leitung 7 Mutterlauge abgezogen und in das Rührgefäß 1 eingeführt.

Nach dem anschließenden Trocknen des aus der Zentri­ fuge 15 entnommenen Kaliumsulfats werden dessen Chlor­ gehalt zu 0,3 Gew.-% und dessen K₂O-Gehalt zu 52,7 Gew.-% bestimmt. Der Anteil an Kristallen einer Korn­ größe von unter 0,1 mm beträgt in diesem Produkt etwa 1 Gew.-%.

Claims (2)

1. Verfahren zur Herstellung von staubarmen, grob­ kristallinem Kaliumsulfat mit einem mittleren Korndurchmesser von 0,15 bis 0,4 mm in Kristalli­ satoren mit Rührwerk und unmittelbar angeschlosse­ ner Klassiereinrichtung mit Produktabzug durch Um­ setzung von Magnesium- bzw. Kalium-Magnesiumsulfaten mit Kaliumchlorid in einem wäßrigen Medium im konti­ nuierlichen Betrieb, wobei in dem Kristallisator eine Trübe mit einer Trübedichte von 45 bis 60% aufrechterhalten und aus dem oberen Ablauf des Kri­ stallisators die ausreagierte Lauge entnommen wird, während aus der Klassiereinrichtung am unteren Ende eine Suspension mit geringer Trübedichte abgezogen wird, die anschließend in einem Eindicker und nach­ folgend in einer Zentrifuge von der Mutterlauge getrennt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die festen Ausgangsstoffe mit der aus dem Überlauf des Kristallisators entnommenen Mutterlauge in einem Rührgefäß zu einer Trübe angemaischt werden, aus der die Feststoffe abfiltriert und von oben in die Rührzone des mit einem einfachen Rührwerk ausgerüste­ ten Kristallisators eingeführt werden, dem über den klassierenden Produktabzug die aus dem nachgeschal­ teten Eindicker und der dahinter angeordneten Zentri­ fuge abfließende und mit dem zur Umsetzung notwen­ digen Wasser verdünnten Mutterlauge in Mengen zuge­ führt wird, um in der Klassiereinrichtung eine Trübedichte von 18 bis 25 Gew.-% aufrechtzuerhalten.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das zur Umsetzung notwendige Wasser zuerst mit der von der Zentrifuge abfließenden Mutterlauge vermischt und danach dieses Gemisch der von dem Eindicker abfließenden Mutterlauge zugemischt wird.