EP1884287B1 - Verfahren zur Aufbereitung von Kieserit enthaltenden gemahlenen Kalirohsalzen - Google Patents

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EP1884287B1
EP1884287B1 EP07014154.4A EP07014154A EP1884287B1 EP 1884287 B1 EP1884287 B1 EP 1884287B1 EP 07014154 A EP07014154 A EP 07014154A EP 1884287 B1 EP1884287 B1 EP 1884287B1
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EP
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crude
per
kieserite
fraction
salt
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Florian Deiseroth
Peter-Michael Dr. Beier
Sascha Dr. Vensky
Ingo Dr. Prof. Stahl
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B03SEPARATION OF SOLID MATERIALS USING LIQUIDS OR USING PNEUMATIC TABLES OR JIGS; MAGNETIC OR ELECTROSTATIC SEPARATION OF SOLID MATERIALS FROM SOLID MATERIALS OR FLUIDS; SEPARATION BY HIGH-VOLTAGE ELECTRIC FIELDS
    • B03CMAGNETIC OR ELECTROSTATIC SEPARATION OF SOLID MATERIALS FROM SOLID MATERIALS OR FLUIDS; SEPARATION BY HIGH-VOLTAGE ELECTRIC FIELDS
    • B03C7/00Separating solids from solids by electrostatic effect
    • B03C7/003Pretreatment of the solids prior to electrostatic separation
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B03SEPARATION OF SOLID MATERIALS USING LIQUIDS OR USING PNEUMATIC TABLES OR JIGS; MAGNETIC OR ELECTROSTATIC SEPARATION OF SOLID MATERIALS FROM SOLID MATERIALS OR FLUIDS; SEPARATION BY HIGH-VOLTAGE ELECTRIC FIELDS
    • B03CMAGNETIC OR ELECTROSTATIC SEPARATION OF SOLID MATERIALS FROM SOLID MATERIALS OR FLUIDS; SEPARATION BY HIGH-VOLTAGE ELECTRIC FIELDS
    • B03C7/00Separating solids from solids by electrostatic effect
    • B03C7/006Charging without electricity supply, e.g. by tribo-electricity or pyroelectricity

Definitions

  • the present invention relates to the electrostatic separation of kieserite (MgSO 4 .H 2 O) from potash salts which, in addition to kieserite, contain other minerals such as sylvite, halite, polyhalite, langbeinite and other salt minerals.
  • the DE-PS 1 667 814 describes such a separation process for recovering the mineral kieserite in a first step from a kieserit Vietnamese or aromatic carboxylic acids or a mixture of the two aforementioned and ammonium salts of lower aliphatic fatty acids, preferably ammonium formate and ammonium acetate as conditioning agent at a relative humidity of 5% to 40%, preferably 10% to 30%.
  • the object of this invention is essentially the saving of energy and a simpler operation in the electrostatic processing by the use of new conditioning agents.
  • DE-PS 4 039 470 C1 is a conditioner formulation listed, which is composed of the substances salicylic acid, fatty acid and ammonium acetate. According to the described method is conditioned with air at a relative humidity of 5%.
  • the US3802556A describes an electrostatic separation process in which aliphatic unbranched fatty acids are used together with an aromatic carboxylic acid and an ammonium salt of an aliphatic acid as a conditioning agent.
  • the US3477566A describes a process for increasing the efficiency and the selectivity in the electrostatic separation of mineral salt mixtures by treating the mineral salt mixtures to be separated not only with the organic conditioners already known from the prior art, but additionally with inorganic acids or bases
  • DE3439042C2 describes a process for electrostatic treatment in which an aromatic carboxylic acid is used in combination with fatty acids as a conditioning agent.
  • a further object is to find such a conditioning agent which exerts no negative influence on the selectivity of a downstream flotation due to the adhering to the separation products such as the Kalirohfr neglect conditioning agent residues.
  • the object has been achieved by a conditioning agent combination formed from an aromatic carboxylic acid, an ammonium salt of an aromatic carboxylic acid and an unbranched fatty alcohol. It is also possible to use derivatives of aromatic carboxylic acids, preference being given to the known acetylsalicylic acid.
  • the ammonium salt of the aromatic carboxylic acid is preferably the ammonium benzoate.
  • Suitable fatty alcohols are mixtures of the chain lengths C 10 to C 15 in question.
  • the conditioning of the Kalirohsalzes to be separated is done by a known procedure in a suitable mixer, for example in a fluidized bed in which the salt mixture is simultaneously charged triboelectrically.
  • the charging happens at relative humidities of 1 to 10 percent. Preferably, between 1 and 4 percent, more preferably at 2 to 3 percent relative humidity is charged and separated.
  • the separation of the potassium salt into a kieserite crude fraction and a potash crude fraction is carried out in an electrostatic precipitator, preferably in a free-fall separator.
  • the separation process can be carried out in one or more stages.
  • the electrostatic separation is followed by flotation of the potash fraction, with a potassium chloride concentrate being floated with known flotation agents.
  • the conditioning agent combination according to the invention has an effect on the known conditioning agent combination, which i.a. Contains fatty acids, particularly positive for the selectivity of the potassium chloride flotation. The selectivity is not impaired in any way.
  • the kieseritrohfr is processed in a subsequent Kieseritflotation to a high percentage Kieseritkonzentrat.
  • the further concentration of potassium chloride and / or kieserite can also take place in a separation process downstream of the electrostatic separation.
  • the outside air was brought to a relative humidity of about 5% and the temperature of the air adjusted to about 70 ° C and the Kalirohsalz separated after triboelectric charging in a free fall separator in a Kieseritrohfr neglect and a Kalirohfr neglect.
  • a Kalirohsalz according to Example 1 was electrostatically separated at the same relative humidity and temperature, with 50-75 g / t of a mixture of acetylsalicylic acid, ammonium benzoate and fatty alcohol (Kalcol 2470) was used as a conditioning agent.
  • Example 1 The same potash crude salt as in Examples 1 and 2 was electrostatically separated at a relative humidity of 2.5% and at a temperature of 80-84 ° C, using the conditioner of the prior art.
  • Table 1 ⁇ / u> Example 1
  • Example (2) Example (3)
  • the comparison example 1 and 3 shows that the discharge of kieserite in the kieseritrohfr neglect by 2.8 percentage points and the application of K 2 O in the potash fraction by 0.8 percentage points and that of rock salt by 0 , 3 percentage points could be increased.

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  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
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  • Emulsifying, Dispersing, Foam-Producing Or Wetting Agents (AREA)
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Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft die elektrostatische Trennung von Kieserit (MgSO4· H2O) aus Kalirohsalzen, die außer Kieserit weitere Minerale wie Sylvin, Halit, Polyhalit, Langbeinit und andere Salzminerale enthalten.
  • Es gehört zum Stand der Technik, aus Rohsalzen der Kalilagerstätten das Mineral Kieserit mit Hilfe des trockenen elektrostatischen Trennverfahrens zu isolieren (G. Fricke, "Die elektrostatische Aufbereitung von Kalium- und Magnesiumsalzen", Kali und Steinsalz, Heft 9/1986, S. 278-295). Dazu wird das Rohsalz vermahlen, auf eine vorgegebene Korngröße klassiert, mit einer geringen Menge Konditionierungsmittel, meist organische Art, versehen und mit Luft bestimmter Temperatur und Feuchte verwirbelt, triboelektrisch aufgeladen und das Gemenge im elektrostatischen Feld in eine Kieseritrohfraktion und eine Kalirohfraktion getrennt.
  • Die DE-PS 1 667 814 beschreibt ein solches Trennverfahren zur Gewinnung des Minerals Kieserit in einem ersten Schritt aus einem kieserithaltigen Kalirohsalz unter Verwendung aliphatischer, unverzweigter Fettsäuren der Kettenlänge C3 bis C18 oder aromatischer Carbonsäuren oder einem Gemisch der beiden zuvorgenannten sowie Ammoniumsalzen der niederen aliphatischen Fettsäuren, vorzugsweise Ammoniumformiat und Ammoniumacetat als Konditionierungsmittel bei einer relativen Feuchte von 5 % bis 40 %, vorzugsweise 10 % bis 30 %. Die Aufgabenstellung dieser Erfindung ist m Wesentlichen die Einsparung von Energie und eine einfachere Arbeitsweise bei der elektrostatischen Aufbereitung durch den Einsatz neuer Konditionierungsmittel.
  • In der DE-PS 4 039 470 C1 wird eine Konditionierungsmittelrezeptur aufgeführt, die sich aus den Substanzen Salicyläure, Fettsäure und Ammoniumacetat zusammensetzt. Nach dem beschriebenem Verfahren wird mit Luft einer relativen Feuchte von 5 % konditioniert.
  • In US3388794A wird ein Verfahren beschrieben, um eine einfache und effektive Methode zur Vorbehandlung von Mineralstoffmischungen mit Konditionierungsmitteln vor der elektrostatischen Trennung zu erhalten. Eine effektivere Trennung wird in dem beschriebenen Verfahren dadurch erreicht, dass das chemische Konditionierungsmittel nicht als solches sondern aufgebracht an ein geeignetes Tragermaterial eingesetzt wird welches durch eine große spezifische Oberfläche, gekennzeichnet ist. Ziel dieser Verfahrensweise ist das Einsparen von Energie, da durch dieses Verfahren bei niedrigeren Temperaturen als bei bisherigen Verfahren ohne den Einsatz von Trägersubstanzen getrennt werden kann.
  • Die US3802556A beschreibt ein elektrostatisches Trennverfahren, bei dem aliphatische unverzweigte Fettsäuren zusammen mit einer aromatischen Carboxylsäure und einem Ammoniumsalz einer aliphatischen Säure als Konditionierungsmittel eingesetzt werden.
  • In der US3073447A wird ein mehrstufiges Verfahrung zur elektrostatischen Trennung von Langbeinit enthaltenen Mineralsalzen beschrieben. Bei den verschiedenen Trennstufen in dem beschriebenen Verfahren werden verschiedene Gruppen von Konditionierungsmitteln aufgeführt.
  • Die US3477566A beschreibt ein Verfahren zur Erhöhung der Effizienz und der Selektivitat bei der elektrostatischen Trennung von Mineralsalzmischungen, indem die zu trennenden Mineralsalzmischungen nicht nur mit den bereits aus dem Stand der Technik bekannten organischen Konditionierungsmitteln, sondern zusatzlich mit anorganischen Säuren oder Basen behandelt werden
  • In der US3217876 wird eine verbesserte Methode zum Konditionieren Kaliumenthaltender Mineralsalze für den elektrostatischen Trennprozess beschrieben, wobei verschiedene organisch anionische Konditionierungsmittel eingesetzt werden. Bei diesem Verfahren wird eine K2O-Ausbeute in Gewichtsprozent von mehr als 90% erhalten.
  • In DE3439042C2 wird ein Verfahren zur elektrostatischen Aufbereitung beschrieben, bei dem eine aromatische Carbonsäure in Kombination mit Fettsäuren als Konditionierungsmittel verwendet werden.
  • Bei diesen Rezepturen zeigte es sich jedoch in der Praxis, dass die hier eingesetzten Substanzen Probleme in einer der elektrostatischen Aufbereitung nachgeschalteten flotativen Aufbereitung der Kalirohfraktion bereiten. So kann die verwendete Fettsäure zu einer unselektiven Hydrophobierung aller Mineralphasen in der Flotation führen. Auch ergeben sich Handhabungsschwierigkeiten durch die hygroskopischen Eigenschaften von Ammoniumacetat. Auch zeigte sich, dass bei diesen Bedingungen immer noch etwa 20 % des im Rohsalz enthaltenen Kieserits nicht in die Kieseritrohfraktion abgetrennt werden kann, sondern in die Kalirohfraktion verloren geht.
  • Es war die technische Aufgabe zu lösen, ein Konditionierungsmittel zu finden, mit dem die Selektivität der elektrostatischen Trennung von Kieserit aus einem Kalirohsalz erhöht werden kann. Dabei sollen gleichzeitig die Handlingeigenschaften des Konditionierungsmittels, wie eine gleichmäßige Benetzbarkeit des zu trennenden Gutes verbessert werden. Eine weitere Aufgabe besteht darin, ein solches Konditionierungsmittel zu finden, das infolge der auf den Trennprodukten wie zum Beispiel der Kalirohfraktion anhaftenden Konditionierungsmittelreste keinen negativen Einfluss auf die Selektivität einer nachgeschalteten Flotation ausübt.
  • Die Aufgabe wurde durch eine Konditionierungsmittelkombination gelöst, die aus einer aromatischen Carbonsäure, einem Ammoniumsalz einer aromatischen Carbonsäure und einem unverzweigten Fettalkohol gebildet wird. Dabei können auch Derivate aromatischer Carbonsäuren zum Einsatz kommen, bevorzugt wird die bekannte Acetylsalicylsäure. Das Ammoniumsalz der aromatischen Carbonsäure ist bevorzugt das Ammoniumbenzoat. Als Fettalkohole kommen Gemische der Kettenlangen C10 bis C15 in Frage.
  • Die Konditionierung des zu trennenden Kalirohsalzes geschieht nach bekannter Verfahrensweise in einem geeigneten Mischer, zum Beispiel in einem Fließbett, in dem das Salzgemisch gleichzeitig triboelektrischaufgeladen wird. Die Aufladung geschieht dabei bei relativen Luftfeuchten von 1 bis 10 Prozent. Bevorzugt wird zwischen 1 und 4 Prozent, besonders bevorzugt bei 2 bis 3 Prozent relativer Luftfeuchte aufgeladen und getrennt. Die Trennung des Kalirohsalzes in eine Kieseritrohfraktion und eine Kalirohfraktion wird in einem elektrostatischen Scheider, vorzugsweise in einem Freifallscheider durchgeführt.
  • Das Trennverfahren kann ein oder mehrstufig durchgeführt werden.
  • Die Konditionierungsmittelkombination entfaltet ihre optimale Wirkung auf den Trennprozess, wenn die Komponenten in folgenden Mengen bezogen auf die Menge Rohsalz angewendet werden:
    • aromatische Carbonsäure
      (Acetylsalicylsäure):    20 bis 100 g/t, bevorzugt 30 bis 50 g/t
    • Ammoniumsalz der aromatischen
      Carbonsäure (Ammoniumbenzoat):    10 bis 75 g/t, bevorzugt 15 bis 25 g/t
    • Fettalkohol:    10 bis 50 g/t, bevorzugt 20 bis 30 g/t
  • In einer Ausführungsform des Verfahrens schließt sich an die elektrostatische Trennung eine Flotation der Kalirohfraktion an, wobei ein Kaliumchloridkonzentrat mit bekannten Flotationsmitteln flotiert wird. Die erfindungsgemäße Konditionierungsmittelkombination wirkt sich gegenüber der bekannten Konditionierungsmittelkombination, die u.a. Fettsäuren enthält, besonders positiv auf die Selektivität der Kaliumchloridflotation aus. Die Selektivität wird in keiner Weise beeinträchtigt. In einer anderen Ausführungsform wird die Kieseritrohfraktion in einer nachgeschalteten Kieseritflotation zu einem hochprozentigen Kieseritkonzentrat weiterverarbeitet.
  • Die weitere Aufkonzentrierung von Kaliumchlorid und/oder Kieserit kann auch in einem der elektrostatischen Trennung nachgeschalteten Löseprozess erfolgen.
  • Die Erfindung wird anhand der nachfolgenden Ausführungsbeispiele näher erläutert. Beschrieben werden Trennversuche im kleintechnischen Maßstab, wobei unter unterschiedlichen Versuchsbedingungen, wie variierte relative Luftfeuchte, die Ergebnisse der elektrostatischen Trennung eines kieseritischen Hartsalzes unter Anwendung der Konditionierungsmittel des Standes der Technik den Ergebnissen unter Anwendung der erfindungsgemäßen Konditionierungsmittelkombination gegenübergestellt werden. Die Versuchsergebnisse hinsichtlich der Gehalte und des Ausbringens der Salzkomponenten in der Kalirohfraktion und in der Kieseritrohfraktion sind in Tabelle 1 dargestellt.
  • Beispiel 1
  • Getrennt wurde ein aufgemahlenes Kalirohsalz folgender Zusammensetzung:
  • Sylvin (KCl) 16,7 %; Kieserit (MgSO4· H2O) 31,8 %; Ascharit (Mg2[OHB2O4(OH)]) 0,6 %; Anhydrit (CaSO4) 0,6 %; Halit (NaCl) 48,6 %. Das Rohsalz wurde auf eine mittlere Korngröße von 1,2 mm vermahlen und mit einer Menge von ca. 50 - 75 g/t Konditionierungsmittel bestehend aus den Komponenten Salicylsäure Ammoniumacetat und Fettsäure (KPK 12-18) vermischt.
  • Die Außenluft wurde auf eine relative Feuchte von ca. 5 % gebracht und die Temperatur der Luft auf ca. 70° C eingestellt und das Kalirohsalz nach erfolgter triboelektrischer Aufladung in einem Freifallscheider in eine Kieseritrohfraktion und eine Kalirohfraktion getrennt.
  • Beispiel 2
  • Ein Kalirohsalz nach Beispiel 1 wurde bei gleicher relativer Luftfeuchte und Temperatur elektrostatisch getrennt, wobei als Konditionierungsmittel 50 - 75 g/t eines Gemisches aus Acetylsalicylsäure, Ammoniumbenzoat und Fettalkohol (Kalcol 2470) zum Einsatz kam.
  • Beispiel 3
  • Das gleiche Kalirohsalz wie in Beispiel 1 und 2 wurde bei einer relativen Luftfeuchte von 2,5 % und bei einer Temperatur von 80 - 84° C elektrostatisch getrennt, wobei das Konditionierungsmittel des Standes der Technik eingesetzt wurde. Tabelle 1
    Beispiel(1) Beispiel (2) Beispiel (3) Beispiel (4)
    Stand der Technik Erfindung Stand der Technik Erfindung
    Gehalt in % Ausbringen in % Gehalt in % Ausbringen in % Gehalt in % Ausbringen in % Gehalt in % Ausbringen in %
    Relative Feuchte 5,0% 5,0% 2,5% 2,5%
    Kalirohfraktion
    Eff. Menge in % 71,0 69,3 72,4 69,3
    K2O 13,9 96,0 14,0 95,8 13,8 96,8 14,2 95,8
    MgO 2,4 17,3 1,8 12,7 1,8 14,4 1,3 9,5
    Sylvin 22,1 96,1 22,1 95,8 21,9 96,8 22,5 95,7
    Kieserit 7,5 16,2 5,6 11,8 5,6 13,4 3,9 8,6
    Ascharit 0,4 55,0 0,3 42,9 0,4 53,8 0,3 40,4
    Anhydrit 0,6 74,6 0,4 56,3 0,4 67,7 0,3 49,2
    Steinsalz 68,2 98,9 69,8 98,8 70,2 99,2 72,2 98,9
    Kieseritrohfraktion
    Eff. Menge in % 29,0 30,7 27,6 30,7
    K2O 1,4 4,0 1,4 4,2 1,2 3,2 1,4 4,2
    MgO 28,0 82,7 27,9 87,3 28,1 85,6 27,9 90,5
    Sylvin 2,2 3,9 2,2 4,2 1,9 3,2 2,3 4,3
    Kieserit 94,9 83,8 94,4 88,2 95,1 86,6 94,1 91,4
    Ascharit 0,8 45,0 0,9 57,1 0,9 46,2 1,0 59,6
    Anhydrit 0,5 25,4 0,7 43,7 0,5 32,3 0,7 50,8
    Steinsalz 1,8 1,1 1,9 1,1 1,4 0,8 1,8 1,1
  • Beispiel 4
  • Das Kalirohsalz nach Beispielen 1 - 3 wurde unter gleichen Bedingungen der relativen Luftfeuchte und Temperatur gemäß Beispiel 3 elektrostatisch getrennt, wobei die erfindungsgemäße Konditionierungsmittelkombination verwendet wurde.
  • Die Gegenüberstellung Beispiel 1 und 2 (relative Luftfeuchte 5 %) gemäß Tabelle 1 zeigt folgende wesentliche Ergebnisse: Mit den Verfahren der Erfindung unter Einsatz der Konditionierungsmittelkombination Acetylsalicylsäure, Ammoniumbenzoat und Fettalkohol wird ein um 4,4 Prozentpunkte besseres Kieseritausbringen in der Kieseritrohfraktion erreicht bei annähernd gleichem Ausbringen von K2O und Steinsalz in der Kalirohfraktion.
  • Die Gegenüberstellung Beispiel 1 und 3 (relative Luftfeuchte 2,5 %) zeigt, dass das Ausbringen von Kieserit in der Kieseritrohfraktion um 2,8 Prozentpunkte sowie das Ausbringen von K2O in der Kalirohfraktion um 0,8 Prozentpunkte und das von Steinsalz um 0,3 Prozentpunkte gesteigert werden konnte.
  • Vergleicht man die Versuchsergebnisse aus Beispiel 1 und 4 (relative Feuchte 5 %, Konditionierungsmittel nach Stand der Technik gegenüber relativer Feuchte 2,5 %, erfindungsgemäße Konditionierungsmittelkombination), so zeigt sich eine Steigerung des Kieseritausbringens um 10 Prozentpunkte bei annähernd gleichen Werten für das K2O und des Steinsalzausbringens.
  • Der Ersatz der Fettsäure durch Fettalkohol als Konditionierungsmittel in der elektrostatischen Aufbereitung führt in der nachgeschalteten Aufbereitung durch Flotation zu einer höheren Selektivität und somit insgesamt zu einem verbesserten Wertstoffausbringen.

Claims (11)

  1. Verfahren zur Aufbereitung von Kieserit enthaltenden gemahlenen Kalirohsalzen zur Herstellung einer Kieseritrohfraktion und einer Kalirohfraktion mittels eines ein- oder mehrstufigen elektrostatischen Trennverfahrens dadurch gekennzeichnet, dass
    a) das aufgemahlene Kalirohsalz mit einem Konditionierungsmittel enthaltend eine Kombination aus einer aromatischen Carbonsäure oder deren Derivate, einem Ammoniumsalz einer aromatischen Carbonsäure sowie einem unverzweigten Fettalkohol der Kettenlänge C10 bis C15 intensiv vermischt und
    b) anschließend bei 1-10 % relativer Luftfeuchte triboelektrisch aufgeladen und mittels eines elektrostatischen Trennverfahrens in eine Kieseritrohfraktion und eine Kalirohfraktion getrennt wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass aus der Kalirohfraktion in einer anschließenden Flotation ein Kaliumchloridkonzentrat gewonnen wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die Kalirohfraktion in einem anschließenden Löseprozess weiter aufbereitet und ein Kaliumchloridprodukt gewonnen wird.
  4. Verfahren nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die Kieseritfraktion in einem anschließenden Löseprozess weiter aufbereitet wird und ein Kieseritprodukt gewonnen wird.
  5. Verfahren nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass aus der Kieseritfraktion in einer nachgeschalteten Flotation ein Kieseritkonzentrat gewonnen wird.
  6. Verfahren nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass als aromatische Carbonsäure bevorzugt Acetylsalicylsäure verwendet wird.
  7. Verfahren nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass als Ammoniumsalz der aromatischen Carbonsäure bevorzugt Ammoniumbenzoat verwendet wird.
  8. Verfahren nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass bei einer relativen Luftfeuchte zwischen 1 % und 6 %, bevorzugt zwischen 2 % und 3 % triboelektrisch aufgeladen wird.
  9. Verfahren nach Anspruch 1 und 6 dadurch gekennzeichnet, dass 20 bis 100 g/t, bevorzugt 30 bis 50 g/t, aromatische Carbonsäure bezogen auf die Rohsalzmenge zugegeben werden.
  10. Verfahren nach Anspruch 1 und 7 dadurch gekennzeichnet, dass 10 bis 75 g/t, bevorzugt 15 bis 25 g/t, Ammoniumsalz der aromatischen Carbonsäure bezogen auf die Rohsalzmenge zugegeben werden.
  11. Verfahren nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass 10 bis 50 g/t, bevorzugt 20 bis 30 g/t, Fettalkohol bezogen auf die Rohsalzmenge zugegeben werden.
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