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Verfahren und Vorrichtung zur kontinuierlichen Laugung von Kalimineralien
Ein bekanntes und allgemein angewendetes Verfahren zur Abtrennung von K C1 aus seinen
Mineralien, wie z. B. aus Sylvinit, bedient sich der selektiven Löslichkeit des
K Cls in einer warmen Mutterlauge. Durch Abkühlen der so gewonnenen Lauge kristallisiert
das K Cl aus, das abgetrennt wird, während die zurückbleibende Mutterlauge wiederum
für einen neuen Lösevorgang verwendet wird.
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Diese Behandlung ist in verschiedenen Verfahren unter Zuhilfenahme
von horizontalen oder vertikalen Lösern durchgeführt worden.
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Die allgemein in der Industrie verwendeten horizontalen Löser bestehen
aus schweren Gefäßen mit großem Volumen, deren Verarbeitungsleistung aber verhältnismäßig
gering ist, da das zu behandelnde Mineral verhältnismäßig lange im Löser verbleiben
muß, damit das K Cl weitgehend extrahiert wird. Außerdem ist ein recht beträchtlicher
Kraftaufwand erforderlich, um den Feststoff zu bewegen und auch im Innern der flüssig-festen
Masse einen genügenden Austausch zu bewirken, damit das K Cl in Lösung geht.
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Es sind auch schon vertikale Löser bekannt, die aber praktisch keinen
Eingang in die Technik gefunden haben, weil sie diskontinuierlich oder zumindest
nur halbkontinuierlich arbeiten, indem die Mutterlauge durch eine Reihe aufeinanderfolgender
Löser geschickt wird.
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Die Erfindung betrifft nun ein kontinuierliches Verfahren zur Behandlung
von Kalimineralien, wie Sylvinit, bei dem die selektive Extraktion des
Kaliumchlorids
durch einen Strom warmer Mutterlauge erfolgt, der das Mineral in einem aufgewirbelten
Zustand hält. An den Lösevorgang schließt sich eine Waschung des mit Mutterlauge
durchtränkten Feststoffes mit einem Strom reinen Wassers oder einer Waschflüssigkeit
an.
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Zur Durchführung des Verfahrens wird das gemahlene Mineral in einer
Lösezone durch einen aufsteigenden Strom warmer Mutterlauge,- die insbesondere das
K Cl löst, aufgewirbelt. Die an K Cl reiche Mutterlauge wird am oberen Ende abgezogen.
Die Umlaufgeschwindigkeit der Mutterlauge wird so geregelt, daß die Menge der von
der. Lauge mitgerissenen Feinstteilchen möglichst klein ist. Ist einmal diese Flüssigkeitsgeschwindigkeit
festgelegt, so wird die Menge des Minerals bestimmt, die zugeführt werden kann,
damit die Lauge am Ende des Lösers mit K Cl gesättigt ist. Der nach der Lösung zurückbleibende
und mit der Lauge getränkte Feststoff fällt durch die Schwerkraft in eine untere
Waschzone, in der durch einen aufsteigenden Strom von reinem Wasser cder einer Waschlösung
die am Feststoff und zwischen den Teilchen, haftende Mutterlauge verdrängt wird.
Die Strömungsgeschwindigkeit der Waschlösung wird so eingeregelt, daß der Feststoff
in der Waschzone in Form einer ausgedehnten, nicht turbulenten Schicht oder in Form
einer ruhigen Wirbelschicht vorliegt. Der erschöpfte Rückstand wird schließlich
am unteren Ende der Waschzone abgeführt.
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Dieses Verfahren kann auf gemahlene Rohmineralien, z. B. gemahlenen
Sylvinit, angewendet werden, dessen Korngröße sich über einen weiten Bereich, z.
B. von o,o5 bis 6 mm, erstreckt. Die Anwesenheit von taubem Gestein, selbst in größeren
Mengen, stört den Ablauf des Verfahrens nicht.
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Das Verfahren gemäß der Erfindung weist gegenüber den bekannten Verfahren
eine Reihe von Vorteilen auf, nämlich: Die Löse- und Waschvorgänge, die in dem bekannten
Verfahren getrennt ausgeführt werden, lassen sich in einer einzigen Vorrichtung
von kleinem Raumbedarf durchführen. Die Vorrichtung ist sehr einfach, da keine Rührer
benötigt werden, es genügt vielmehr die Turbulenz der Wirbelschicht zu einer wirksamen
Bewegung. Die Bewegung des Feststoffes im Löser vollzieht sich allein durch die
Schwerkraft, so daß keine Energie aufgewendet zu werden braucht.
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Die gemäß der Erfindung erhaltenen an K Cl reichen Laugen enthalten
viel weniger Unlösliches als die nach den bekannten Verfahren, insbesondere in horizontalen
Lösern hergestellten Laugen. Die Absetzgeschwindigkeit des Unlöslichen wird ebenfalls
bemerkenswert erhöht. Diese beiden in gleicher Richtung wirkenden Faktoren ermöglichen
ein leichtes und schnelles Absetzen, so daß die Abmessungen des Absetzbehälters
für die Lauge bedeutend verkleinert werden können.
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Der aufgewirbelte Zustand der Feststoffteilchen bewirkt einen besseren
Kontakt zwischen Mineral und der Mutterlauge, so daß die Auflösegeschwindigkeit
des K Cl stark erhöht wird. Dadurch wird erzielt: a) eine erschöpfendere Extraktion
des K Cls aus dem Rohsalz und geringere K Cl-Verluste in den. Rückständen; b) eine
wesentliche Verkürzung der Aufenthaltszeit des Feststoffes im Löser, was einer Verminderung
des Löserinhaltes bei gleicher Behandlungsleistung entspricht. Die stündliche Leistung
wird gleichermaßen bemerkenswert erhöht.
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Nachstehend wird in Verbindung mit den Figuren eine Ausführungsform
einer Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäß der Erfindung beispielsweise
beschrieben.
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Fig. i ist eine schematische Ansicht einer Vorrichtung, und.
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Fig. 2 zeigt eine Abwandlung des unteren Teiles der Vorrichtung.
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Die Vorrichtung besteht im wesentlichen aus einem senkrechten zylindrischen
Löser, in dem das Mineral und die Mutterlauge im Gegenstrom fließen. Der Löser i
ist oben erweitert zur Zufuhr des Minerals und zur Abfuhr der Lauge; er ist an seinem
unteren Ende mit einem Verteiler :2 und mit einer Vorrichtung zum Auswaschen des
mit Mutterlauge getränkten Feststoffes versehen.
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Der obere erweiterte Teil des Lösers ist beispielsweise durch ein
Metallblech A im zwei Kammern geteilt. Die eine Kammer 3 dient zur Zufuhr des Rohminerals
und die andere Kammer q. zur Abfuhr der gesättigten Lauge durch das Überlaufrohr
5.
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Der mit Mutterlauge getränkte Feststoff wird am Boden des Lösers durch
das Rohr 6 abgezogen, das in der Bodenmitte des Lösers angebracht ist und einen
geringeren Durchmesser als der Löser hat. Der obere Teil des Rohres, der in den
Löser hineinragt, ist mit den Wandungen des Lösers über den Verteiler a für die
Mutterlauge verbunden, der gegen die Waagerechte schwach geneigt ist und aus einer
durchlochten Platte, einem Metallgewebe od. dgl. besteht.
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Die warme Mutterlauge wird bei 7 dem unteren Teil des Verteilers zugeführt,
der eine Art Ringraum darstellt, der von der unteren Wand des Lösers und dem oberen
Teil des Rohres 6 begrenzt ist. Der aufsteigende Strom der Mutterlauge wirbelt die
Mineralteilchen auf und bewirkt damit eine ständige und wirksame Umwälzung.
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Der ausgelaugte Feststoff fällt durch seine Schwere in das Waschrohr
und wird dort durch einen aufsteigenden Strom von reinem Wasser oder Waschlauge
ausgewaschen. Die Zufuhr der Waschlauge erfolgt in gleicher Weise wie die der Mutterlauge,
d. h., der ausgewaschene Rückstand wird in der Achse des Waschrohres bei 8 abgezogen,
während die Waschflüssigkeit seitlich bei g zugeführt wird und in das Waschrohr
über einen zweiten dem ersten entsprechenden Verteiler io eintritt.
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Zur Zufuhr der Waschflüssigkeit können auch mehrere Verteiler ioa
und iob gemäß Fig. 2 vorgesehen sein. Der erste Verteiler iob ist im unteren Teil
des Waschrohres angeordnet, und der zweite Verteiler ioa umgibt das Waschrohr oberhalb
des ersten Verteilers.
Am unteren Ende des Waschrohres kann eine
Beruhigungszone zum Absetzen des Feststoffes angeordnet werden. Diese Absetzzone
unterhalb des untersten Verteilers besteht aus einem Rohr 66, dessen Durchmesser
kleiner als der des Rohres 6d ist (Fig. 2). Die Absetzzone ist mehr oder minder
hoch, je nachdem wie weit der Rückstand von der restlichen Waschflüssigkeit befreit
werden soll.
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Nach dem Waschen und gegebenenfalls nach dem Absetzen wird der Rückstand
durch ein schnell schließendes Ventil abgezogen.
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Der unlöslicheRückstand wird abgezogen, sobald der Druckabfall, der
durch Feststoffzufuhr ständig zunimmt, eine gewisse festgelegte Größe erreicht,
die einem bestimmten Gewicht aufgewirbelten Feststoffes entspricht. Der Druckabfall
wird laufend durch das Flüssigkeitsmanometer 12 kontrolliert, das am Boden des Lösers
angebracht und an seinem oberen Ende offen ist. Dieses Manometer zeigt in jedem
Augenblick den Druck der Mutterlauge bei ihrem Eintritt an. Steigt der Druck über
eine bestimmte obere Grenze, so muß Feststoff abgezogen werden.
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Durch diese Art des Austrags kann der Löser mit konstantem Druckabfall
betrieben werden. Der Löser wird beispielsweise direkt oder indirekt durch Dampf
erhitzt, um ihm die erforderliche Wärmemenge zuzuführen, die sich zusammensetzt
aus erstens der Wärmemenge, die erforderlich ist, um das Rohsalz von Zimmertemperatur
auf ioo° zu erhitzen, und zweitens der Wärmemenge, die zum Ausgleich der bei der
Auflösung des K Cl verbrauchten Wärmemenge erforderlich ist.
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Der zylindrische Löser von verhältnismäßig geringem Durchmesser gemäß
der Erfindung hat hinsichtlich des Wärmehaushaltes gewisse Vorteile gegenüber den
bekannten Lösern: a) er ist leicht gegen Wärmeverluste zu schützen, so daß er wärmewirtschaftlich
ist; b) er läßt sich thermisch leicht regeln, so daß es möglich ist, eine Temperatur
aufrechtzuerhalten, die sehr nahe dem Siedepunkt der Löselauge und der abgeführten
Lauge liegt (iio° etwa), so daß mit einer bestimmten Menge Löselauge eine größere
Menge K Cl gelöst und die Lösegeschwindigkeit gesteigert werden kann; c) die Temperatur
im Löser ist sehr gleichförmig wegen des ausgezeichneten Wärmeüberganges.