FR2702760A1 - Process and apparatus for the preparation of potassium carbonate - Google Patents
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Abstract
Il est proposé, dans des installations de fabrication de carbonate de potassium à l'état de produit calciné et/ou d'hydrate, d'ajouter au sel d'essorage humide délivré après cristallisation et séparation de substance solide, de la poussière et éventuellement de la matière broyée provenant de la fabrication du produit calciné et de mélanger dans un malaxeur. En outre, on peut ajouter au sel d'essorage de la poussière provenant de la fabrication de l'hydrate ou de la matière broyée. A cet effet, il est prévu un malaxeur comportant éventuellement un dispositif de recyclage du mélange préparé entre la séparation de substance solide du sel d'essorage et la conduite d'alimentation des installations de fabrication de produit calciné et d'hydrate.It is proposed, in installations for manufacturing potassium carbonate in the form of a calcined product and / or hydrate, to add to the wet dewatering salt delivered after crystallization and separation of solid substance, dust and possibly ground material from the manufacture of the calcined product and mixing in a kneader. In addition, dust from the manufacture of the hydrate or ground material can be added to the dewatering salt. For this purpose, a mixer is provided, optionally comprising a device for recycling the mixture prepared between the separation of solid substance from the dewatering salt and the feed pipe for the installations for the production of calcined product and of hydrate.
Description
Le carbonate de potassium est, après cristalli-Potassium carbonate is, after crystallization
sation, séparé de la solution dans un saturateur, d'abord à l'état de sel d'essorage, c'est-à-dire à l'état de K 2 C 03 1,5 H 20 avec des teneurs complémentaires allant jusqu'à 3,0 % en poids, la plupart du temps jusqu'à 2 % en poids d'eau A partir de là on peut, par un séchage modéré obtenir le carbonate de potassium hydraté K 2 C 03 1,5 H 20 et, à des températures de séchage plus élevées, dans des tion, separated from the solution in a saturator, first in the state of dewatering salt, that is to say in the state of K 2 C 03 1.5 H 20 with additional contents up to at 3.0% by weight, most often up to 2% by weight of water. From this point it is possible, by moderate drying, to obtain hydrated potassium carbonate K 2 C 03 1.5 H 20 and , at higher drying temperatures, in
lits de produits fortement agités, le carbonate de potas- beds of strongly agitated products, carbonate of potas-
sium calciné K 2 C 03 Comme produits de vente, les deux subs- calcined sium K 2 C 03 As sales products, the two subsi-
tances ont, selon les exigences, des granulations de 0,1 à Depending on the requirements, granules of 0.1 to
3,0 et jusqu'à 1,5 mm.3.0 and up to 1.5 mm.
Pour le séchage du carbonate de potassium hydraté et pour le séchage du produit calciné, on fait appel à des installations de séchage séparées, chaque fois suivies de dispositifs de tamisage ou de criblage, de mouture et de traitement, qui sont la plupart du temps disposés l'un à côté de l'autre En passant par un répartiteur, le sel d'essorage peut être délivré aux installations de séchage pour le produit calciné ou pour le produit hydraté, ou en For the drying of the hydrated potassium carbonate and for the drying of the calcined product, use is made of separate drying facilities, each time followed by sieving or screening devices, milling and treatment, which are usually arranged next to one another By passing through a distributor, the spinning salt can be delivered to the drying plants for the calcined product or the hydrated product, or
courants partiels aux deux installations de séchage. partial currents at both drying plants.
Critique de l'état de la technique: Criticism of the state of the art:
Lors du séchage, en particulier lors de la calci- During drying, especially during calcification
nation, par exemple lorsque l'on utilise des fours tubulai- nation, for example when using tubular ovens
res rotatifs ou un dispositif de séchage à lit fluidisé, il se forme, par suite de l'éclatement de l'hydrate ou par abrasion, de grandes quantités de poussière qui ne peuvent être utilisées plus avant et doivent être renvoyées pour In the case of a rotating bed or a fluidized-bed drying device, large quantities of dust which can not be used further and which have to be returned for subsequent hydrate burst or abrasion are formed.
redissolution dans l'étage de cristallisation. redissolution in the crystallization stage.
Complémentairement, il se forme de grandes quan- Complementarily, large quantities of
tités d'agglomérats, en particulier lors de la calcination, car des quantités variables de lessive-mère adhérente et le agglomerates, especially during calcination, since variable amounts of adherent mother liquor and
spectre granulométrique variable du sel d'essorage condui- variable particle size spectrum of the spin squeegee
sent, lors du séchage, à des collages et des incrusta- during drying, collages and incrustations
tions De tels agglomérats ne sont pas rompus par le mouve- such agglomerates are not broken by the movement of
ment lors du séchage et doivent en conséquence être séparés during drying and must therefore be separated
et à nouveau dissous.and again dissolved.
Selon la température et le mode opératoire, le Depending on the temperature and the procedure, the
recyclage et la redissolution des poussières et des agglo- recycling and redissolving of dust and agglomerates
mérats atteignent jusqu'à 20 % du rendement. mates reach up to 20% of the yield.
Cela exige une dépense élevée pour la séparation et le criblage Par le recyclage, on diminue la capacité This requires a high expense for separation and screening. By recycling, the capacity is reduced.
des installations et augmente la dépense d'énergie En par- facilities and increases energy expenditure.
ticulier, lors de la calcination, les agglomérats et les poussières conduisent à des dérangements fonctionnels par suite d'incrustations dans l'appareillage Pour préparer le carbonate de potassium hydraté, il a été proposé selon DD 26 64 902 (Brevet économique de l'ex-DDR) de mélanger avec le sel d'essorage le produit non-traité sortant du Particularly, during calcination, agglomerates and dusts lead to functional disturbances as a result of encrustations in the apparatus. To prepare potassium carbonate hydrate, it has been proposed according to DD 26 64 902 (Economic Patent of the former -DDR) to mix with the spinning salt the untreated product coming out of the
tambour de calcination Cela nécessite toutefois une dépen- This requires, however,
se élevée pour l'analyse des teneurs variables en eau du sel d'essorage Une telle préparation de l'hydrate modifie, mais ne résout pas le problème de la grande quantité des is raised for the analysis of the variable contents of water of the spinning salt. Such a preparation of the hydrate modifies, but does not solve the problem of the large quantity of
poussières et agglomérats qui se forment. dust and agglomerates that form.
Le problème existait donc, lors de la préparation The problem therefore existed during the preparation
de carbonate de potassium calciné en particulier, mais éga- of calcined potassium carbonate in particular, but
lement lors de la préparation de carbonate de potassium hy- during the preparation of hydrogen potassium carbonate
draté, de diminuer et même d'empêcher la formation de pous- to reduce and even prevent the formation of
sières et d'agglomérats et de façonner ces derniers en pro- and agglomerates and to shape them into
duit Selon le procédé conforme à l'invention, on a trouvé que les poussières provenant de la fabrication du carbonate de potassium calciné pouvaient être mélangées avec le sel d'essorage avant la préparation du carbonate de potassium According to the process according to the invention, it has been found that the dusts from the manufacture of calcined potassium carbonate can be mixed with the dewatering salt before the preparation of the potassium carbonate.
calciné et/ou de son hydrate.calcined and / or its hydrate.
On a trouvé en outre que l'on peut également mé- It has also been found that one can also
langer avec le sel d'essorage les poussières provenant de change with the spinning salt the dust from
la fabrication du carbonate de potassium hydraté. the manufacture of hydrated potassium carbonate.
Toutes les poussières de la production sont alors All the dusts of the production are then
utilement exploitées Le cas échéant, on peut aussi mélan- If necessary, it is also possible to mix
ger avec le sel d'essorage des agglomérats broyés de pro- with the squeezing salt of crushed agglomerates
duit calciné et d'hydrate.calcined and hydrated.
Le dispositif, également prévu pour la mise en The device, also planned for the implementation
ouvre du procédé conforme à l'invention, est essentielle- opens the process according to the invention, is essential
ment caractérisé en ce qu'il comporte entre le dispositif de séparation du sel d'essorage et l'alimentation des installations de séchage pour le produit calciné et/ou pour l'hydrate, il est prévu un dispositif de malaxage pour mélanger, avec le sel d'essorage, la poussière provenant de la fabrication du carbonate de potassium calciné et/ou de la fabrication de carbonate de potassium hydraté. Le mélange, avec le sel d'essorage, de la poudre de produit calciné, qui possède de façon prépondérante des characterized in that it comprises between the device for separating the dewatering salt and the feed of the drying plants for the calcined product and / or for the hydrate, there is provided a mixing device for mixing with the spinning salt, dust from the manufacture of calcined potassium carbonate and / or the manufacture of hydrated potassium carbonate. The mixture, with the dewatering salt, of the calcined product powder, which has predominantly
granulométries nettement inférieures à 0,1 mm, modifie to- particle sizes well below 0.1 mm, modifies all the
talement la structure du sel d'essorage et améliore nota- the structure of the spin-drying salt and improves
blement la fluidité et le comportement lors du séchage, en fluidity and behavior during drying, in particular
particulier pour le carbonate de potassium calciné. particularly for calcined potassium carbonate.
La poussière recouvre la surface des grains du Dust covers the grain surface of the
sel d'essoarage et empêche leur agglomération Après mélan- salt and prevents agglomeration After mixing
ge de la poussière et du sel d'essorage, le mélange est age of the dust and the spinning salt, the mixture is
constitué par des grains du sel d'essorage avec un revête- consisting of grains of the spinning salt with a coating
ment fixe de très nombreux petits grains de poussière qui ont absorbé du sel d'essorage la teneur complémentaire en eau libre Dans le cas de la quantité dont on dispose de poussière de produit calciné, on peut obtenir que, dans le Many of the small grains of dust which have absorbed the dewatering salt have a fixed content of free water. In the case of the quantity of calcined product dust, it can be obtained that
mélange de poussière de produit calciné et de sel d'essora- mixture of calcined product dust and salt of
ge, le grain présente toujours déjà la teneur en eau du carbonate de potassium hydraté, tandis qu'une quantité éventuellement excédentaire de poussière de produit calciné In this case, the grain still has the water content of the potassium carbonate hydrate, while a possibly excess quantity of calcined product dust
reste pratiquement anhydre, est séparée et peut être ex- remains virtually anhydrous, is separated and can be ex-
ploitée par addition au mélange.pleated by addition to the mixture.
Une mise des grains de poussière sous la forme de boulettes peut être empêchée par le recyclage partiel du mélange, ayant préalablement réagi, du sel d'essorage et de la poussière de produit calciné, des quantités variables et également de grandes quantités de poussière pouvant être Dusting of the dust particles in the form of pellets can be prevented by partial recycling of the previously reacted mixture, dewatering salt and calcined product dust, varying amounts and also large amounts of dust which can be
absorbées du mélange.absorbed from the mixture.
Pour préparer le mélange de poussière et de sel To prepare the mixture of dust and salt
d'essorage, on dispose conformément à l'invention un mala- in accordance with the invention a mala-
xeur (malaxeur A du dessin) derrière la centrifugeuse d'es- (mixer A of the drawing) behind the centrifuge of
sorage pour séparer la substance solide Dans ce malaxeur, le sel d'essorage, la poussière de produit calciné et la poussière de l'hydrate sont mélangés de façon intensive soring to separate the solid substance In this mixer, the spinning salt, the calcined product dust and the hydrate dust are mixed intensively
avec le sel d'essorage.with the spinning salt.
Il s'est avéré que la poussière de produit calci- It turned out that the product dust calcu-
né séparée réagit sur le sel d'essorage en un temps parti- The separate oil reacts on the spinning salt in a particular time.
culièrement court Egalement la poussière qui provient de la préparation du carbonate de potassium hydraté et qui se forme en quantité moindre, conduit à une fluidité améliorée du sel d'essorage Si l'on veut, on peut également ajouter dans le malaxeur A des agglomérats broyés, en particulier In addition, the dust which originates from the preparation of the hydrated potassium carbonate and which is formed in a smaller quantity, leads to an improved fluidity of the spinning salt. If desired, it is also possible to add crushed agglomerates to the kneader A. , in particular
de produit calciné.of calcined product.
Le malaxeur A peut présenter un dispositif de The mixer A may have a device for
renvoi à l'aide duquel la poussière et le mélange de pous- reference by which the dust and the mixture of
sière et de sel d'essorage peuvent être mélangés dans un malaxeur distinct placé en amont du malaxeur A, ou dans la partie avant du malaxeur A, avant le mélange avec le sel d'essorage Une pelletisation des grains de poussière peut être empêchée par le renvoi dans le malaxeur A, et des quantités variables, également importantes de poussière, and the spinning salt can be mixed in a separate kneader placed upstream of kneader A, or in the front part of kneader A, before mixing with the dewatering salt. Pellising of the dust grains can be prevented by return to the mixer A, and variable quantities, equally important of dust,
sont absorbées.are absorbed.
De préférence, le malaxeur A est réalisé sous la forme d'une vis sans fin de mélange avec mélange partiel de renvoi ou comme un bac de mélange comportant par exemple des bras de cisaillement rotatifs et un déplacement de la Preferably, the mixer A is made in the form of a mixing auger with a partial return mixture or as a mixing tank comprising, for example, rotary shearing arms and a displacement of the
masse mélangée vers la sortie.mass mixed to the outlet.
Le produit sortant du malaxeur A peut au choix être délivré à la fabrication du produit calciné ou à la The product leaving the mixer A may optionally be delivered to the production of the calcined product or to the
fabrication du produit hydraté ou, en des courants par- manufacture of the hydrated product or, in particular
tiels, être délivré aux deux installations par l'intermé- to be delivered to both installations through
diaire d'un répartiteur.of a dispatcher.
Le mélange conforme à l'invention des poussières, le cas échéant aussi de la matière broyée, en particulier le mélange des poussières provenant de la calcination, avec le sel d'essorage, procure l'avantage inattendu que les quantités d'agglomérats et d'incrustations jusqu'à présent importantes sont ramenées à de faibles fractions De ce The mixture according to the invention of the dusts, and possibly also of the ground material, in particular the mixture of the dusts resulting from the calcination, with the dewatering salt, provides the unexpected advantage that the quantities of agglomerates and dusts. inlays so far important are reduced to small fractions of this
fait, la matière broyée, en particulier provenant d'agglo- fact, the crushed material, in particular from agglomerates
mérats et d'incrustations de la calcination, ne joue pas de rôle notable Lors de la calcination et éventuellement lors macerations and incrustations of calcination, does not play a significant role during calcination and possibly during
de la fabrication de l'hydrate, dès que les deux installa- of hydrate production, as soon as the two plants
tions, par le recyclage des poussières dans le malaxeur A, sont en équilibre, il ne se forme plus le cas échéant que des quantités résiduelles de poussière et pratiquement plus By recycling the dust in mixer A, they are in equilibrium, only residual amounts of dust are
d'agglomérats Des perturbations de fonctionnement, imputa- agglomerates Operating disturbances, imputa-
bles en particulier à des incrustations, sont empêchées par le procédé conforme à l'invention et par le dispositif con- in particular to incrustations, are prevented by the process according to the invention and by the device con-
forme à l'invention.form to the invention.
Il est particulièrement avantageux, lors de la It is particularly advantageous when
fabrication de l'hydrate, que, lorsqu'on utilise des quan- manufacture of the hydrate, that when using quantities
tités suffisantes de poussières de produit calciné pour la sufficient quantities of calcined product dust for the
réaction avec le sel d'essorage, la mesure continue coûteu- reaction with the dewatering salt, the continuous cost measurement
se de l'humidité et une évaluation subséquente du rapport moisture and subsequent evaluation of the report
quantitatif des courants de substances deviennent super- quantity of substance streams become super-
flues.flues.
Un excès quelconque de poussière de produit cal- Any excess of calum product dust
ciné dans le malaxeur A est par conséquent admis conformé- in the mixer A is therefore
ment à l'invention.to the invention.
Dans une forme d'exécution particulière du procé- In a particular embodiment of the procedure,
dé, on peut au choix délivrer une partie de la poussière de produit calciné directement à la préparation de carbonate de potassium hydraté et mélanger avec le sel d'essorage ou Alternatively, some of the calcined product dust may be delivered directly to the hydrated potassium carbonate preparation and mixed with the spinning salt or
avec le mélange de sel d'essorage et de poussières, c'est- with the mixture of dewatering salt and dust,
à-dire la fraction du produit sortant du malaxeur A, qui ie the fraction of the product coming out of the mixer A, which
est destiné à la fabrication du carbonate de potassium hy- is intended for the manufacture of potassium hydrogen carbonate
draté. A cet effet, il est prévu au choix, dans la forme DRATE. For this purpose, it is provided to choose, in the form
d'exécution particulière du dispositif, un malaxeur (mala- particular embodiment of the device, a mixer (mala-
xeur B du dessin), qui est réalisé essentiellement comme le drawing B), which is essentially done as the
malaxeur A Derrière le malaxeur B, la poussière qui n'a- mixer A Behind mixer B, the dust that does not
dhére pas est éliminée par tamisage et/ou criblage Cette dhre not is removed by sieving and / or screening This
poussière est constituée surtout par le produit de calcina- Dust is mainly made up of the calcined product
tion, ne prend naissance qu'en petite quantité et est déli- tion, only takes place in small quantities and is
vrée dans le malaxeur A. Le mélange se formant dans le malaxeur B est, in the mixer A. The mixture forming in the mixer B is,
après séparation de la poussière, de façon surprenante ex- after dust separation, surprisingly ex-
clusivement du carbonate de potassium hydraté Le malaxeur B remplace par suite l'installation de préparation pour hydrated potassium carbonate. The mixer B replaces the preparation
l'hydrate qui était nécessaire jusqu'à présent L'installa- the hydrate that was needed so far
tion coûteuse, chauffée, de séchage pour la préparation de expensive, heated, drying process for the preparation of
l'hydrate selon l'état de la technique est totalement sup- hydrate according to the state of the art is totally sup-
primée. L'installation pour la fabrication de carbonate de potassium hydraté est de ce fait fortement simplifiée et n'est plus constituée que par un malaxeur, sans apport de winning. The plant for the production of hydrated potassium carbonate is therefore greatly simplified and is only constituted by a mixer, without adding
chaleur La quantité des poussières est réduite et des in- The amount of dust is reduced and
crustations sont empêchées.crustations are prevented.
Dans une autre forme d'exécution particulière d'exécution du procédé et du dispositif, il n'y a qu'une unique phase de mélange pour la fabrication de carbonate de In another particular embodiment of the method and the device, there is only one mixing phase for the manufacture of
potassium hydraté, dans la forme du malaxeur A du disposi- hydrated potassium, in the form of the kneader A of the
tif. Une installation de séchage pour le carbonate de tif. A drying plant for carbonate of
potassium hydraté, de même que le malaxeur B, sont suppri- hydrated potassium, as well as the B-kneader, are removed.
més Un courant partiel, ou le courant global du produit sortant du malaxeur A, sert à la préparation du carbonate de potassium hydraté, l'eau étant totalement liée à l'état de K 2 C 03 1,5 H 20 dans l'eau de cristallisation Dans ce cas, il y a lieu d'ajouter dans le malaxeur A un excès de A partial stream, or the overall product stream from the mixer A, is used to prepare the hydrated potassium carbonate, the water being completely bound to the state of K 2 C 3 O 1.5 H 2 O in the water. in this case, it is necessary to add in the mixer A an excess of
poussière de produit calciné, le cas échéant aussi de pous- calcined product dust, if necessary also
sière de carbonate de potassium hydraté, c'est-à-dire une quantité suffisamment grande pour que le grain possède à coup sûr la composition et la structure cristalline K 2 C 03 1,5 H 20 L'excès de poussière de produit calciné n'adhère pas à la surface, ne réagit pas, reste séparable en tant que poussière recyclable Directement derrière le malaxeur A, on dispose en conséquence, pour la fabrication potassium carbonate hydrate, that is to say an amount large enough that the grain certainly has the composition and the crystalline structure K 2 C 03 1.5 H 20 The excess of calcined product dust n does not adhere to the surface, does not react, remains separable as recyclable dust Directly behind the mixer A, accordingly, for manufacturing
du carbonate de potassium hydraté, seulement encore un dis- hydrated potassium carbonate, only one more
positif de criblage et/ou de tamisage. positive screening and / or sieving.
La consistance du grain améliorée en surface par The grain consistency improved on the surface by
l'invention améliore nettement aussi la fluidité et la do- the invention also clearly improves the fluidity and
sabilité de tous les courants de substance et des produits. sability of all substance streams and products.
D'autres caractéristiques et avantages du mode opératoire et des dispositifs pour sa mise en oeuvre sont illustrés à titre d'exemple non limitatif sur les dessins annexés. Sur ces dessins la figure 1 est un schéma d'écoulement relatif à la Other features and advantages of the operating mode and devices for its implementation are illustrated by way of non-limiting example in the accompanying drawings. In these drawings, FIG. 1 is a flow diagram relating to the
fabrication de carbonate de potassium. manufacture of potassium carbonate.
la figure 2 est une vue d'un malaxeur, les fig 3 a à 3 b illustrent les structures de grains du FIG. 2 is a view of a kneader, FIGS. 3a to 3b illustrate the grain structures of FIG.
carbonate de potassium.potassium carbonate.
Dans la figure 1, le schéma d'écoulement montre schématiquement la cristallisation et la séparation de substance solide du sel d'essorage de la lessive-mère du carbonate de potassium et ensuite l'installation de séchage pour le produit calciné et l'installation de malaxage B pour la préparation de l'hydrate Au malaxeur A disposé, In Figure 1, the flow diagram shows schematically the crystallization and separation of solid substance from the spinning salt of the mother liquor of potassium carbonate and then the drying plant for the calcined product and the installation of mixing B for the preparation of the hydrate Au kneader A arranged,
conformément à l'invention entre le dispositif de sépara- according to the invention between the separating device
tion de substance solide et les dispositifs d'alimentations des installations de fabrication de produit calciné et d'hydrate, sont délivrés le sel d'essorage et, selon le the feed devices of the calcined product and hydrate production plants are delivered with the spinning salt and, depending on the
procédé conforme à l'invention, toutes les quantités recy- according to the invention, all the recycled quantities
clées de produit et de poussières provenant des installa- clues of product and dust from
tions de séchage pour le produit calciné et l'hydrate le drying conditions for the calcined product and hydrates it
long du trajet indiqué par les flèches. along the path indicated by the arrows.
Dans le schéma d'écoulement est maintenu, par exemple, un équilibre stationnaire des quantités en % en poids, relativement au sel d'essorage compté pour 100, qui s'établit par la subdivision choisie à titre d'exemple pour la production de produit calciné pour 84 % et d'hydrate In the flow diagram is maintained, for example, a stationary equilibrium of the amounts in% by weight, relative to the dewatering salt counted per 100, which is established by the subdivision chosen by way of example for the production of product. calcined for 84% and hydrate
pour 16 % La quantité globale de poussière de produit cal- 16% of the total amount of product dust
ciné est au maximum de 8 à 9 %, par exemple dans le cas d'un dispositif de séchage en lit fludisé fortement agité, cine is at most 8 to 9%, for example in the case of a highly agitated fludized bed drying device,
de préférence de 6 à 7 %.preferably from 6 to 7%.
La figure 2 représente par exemple un malaxeur A FIG. 2 represents, for example, a mixer A
dans lequel on délivre en 1 du produit de mélange éventuel- in which the product of possible mixing is delivered in 1
lement recyclé, en 2 des poussières, en 3 le sel d'essorage recycled, in 2 of the dust, in 3 the spinning salt
et o, en 4, on peut subdiviser le mélange dans des quanti- and o, at 4, the mixture can be subdivided into quantities
tés pour le dispositif de calcination et pour l'installa- for the calcining device and for the installation
tion de préparation d'hydrate.hydrate preparation.
La figure 3 a est une vue en coupe montrant les particules en répartition aléatoire selon l'état de la FIG. 3a is a sectional view showing the particles in random distribution according to the state of the
technique.technical.
La figure 3 b montre la structure superficielle du grain qui prend naissance conformément à l'invention, avec FIG. 3b shows the surface structure of the grain which originates according to the invention, with
des grains de poussière très petits adhérant à la surface. very small dust particles adhering to the surface.
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