FR2721535A1 - Method and device for purifying sodium chloride. - Google Patents
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Abstract
Par combinaison d'un lessivage et d'une flottation, on prépare en utilisant une large gamme de solutions de traitement, un NaCl de haute valeur ayant une pureté de plus de 99 %. Le processus de purification est effectué dans un récipient (1) réactionnel conique qui est muni d'un tube (2) de soutirage de hauteur variable, vertical. Ce tube (2) de soutirage sert en même temps à la préparation du produit, au classage et à la flottation, tandis que l'opération de lessivage et la zone de tranquillisation pour la séparation des impuretés sont affectés au récipient (1) réactionnel principal.By the combination of leaching and flotation, using a wide variety of processing solutions, high-value NaCl having a purity of over 99% is prepared. The purification process is carried out in a conical reaction vessel (1) which is provided with a draw-off tube (2) of variable height, vertical. This withdrawal tube (2) is used at the same time for the preparation of the product, the classification and the flotation, while the leaching operation and the stilling zone for the separation of impurities are assigned to the main reaction vessel (1) .
Description
! Procédé et dispositif de purification du chlorure de sodium La présente! Method and device for purifying sodium chloride The present
invention concerne un procédé et un dispositif de purification du chlorure de sodium. Le procédé de purification conforme à l'invention et le The invention relates to a method and a device for purifying sodium chloride. The purification process according to the invention and the
dispositif conforme à l'invention conviennent également pour la purification de produits naturels ainsi que de substances résiduelles apparaissant lors du traitement des10 sels bruts de potassium. device according to the invention are also suitable for the purification of natural products as well as residual substances appearing during the treatment of crude potassium salts.
Sur la quantité de sel brut préparée en Allemagne à partir des gisements de potasse, seuls 25 % environ sont valorisés pour la préparation de produits à base de potassium et de magnésium. Le reste, principalement du15 chlorure de sodium, est séparé électrostatiquement, par flottation ou par dissolution à chaud, et doit être soit utilisé comme remblai dans les gisements, soit déposé dans des stocks de surface. Les résidus affleurant au terril se composent à 90 % environ de chlorure de sodium. Le reste est constitué de chlorure de potassium, de sulfate de calcium, de sulfate de magnésium, de minéraux argileux et de divers sels doubles des ions Na+, K+, Mg2+, Ca2+, Cl- et SO42-. Un traitement de ces résidus pour obtenir un sel industriel a25 pour effet non seulement de réduire les charges pour l'environnement provenant du stockage, mais conduit Of the amount of raw salt prepared in Germany from potash deposits, only around 25% is used for the preparation of potassium and magnesium products. The remainder, mainly sodium chloride, is separated electrostatically, by flotation or by hot dissolving, and must either be used as backfill in deposits, or deposited in surface stocks. Residues outcropping the heap consist of approximately 90% sodium chloride. The remainder consists of potassium chloride, calcium sulfate, magnesium sulfate, clay minerals and various double salts of the Na +, K +, Mg2 +, Ca2 +, Cl- and SO42- ions. Treatment of these residues to obtain industrial salt has the effect of not only reducing the environmental loads from storage, but also
également à ménager les ressources et, comme ce sel est de toute façon déjà amené au jour, à des économies d'énergie. also to conserve resources and, as this salt is already brought to light anyway, to save energy.
D'après l'état de la technique, il existe déjà toute une série de propositions pour purifier le sel gemme obtenu par les mineurs, ou les résidus de sel gemme se According to the state of the art, there is already a whole series of proposals for purifying the rock salt obtained by miners, or the residues of rock salt are
formant au cours de l'opération.forming during the operation.
La préparation du chlorure de sodium au cours de laquelle il est d'abord complètement dissous puis recristallisé par évaporation, entraîne une forte dépense d'énergie et est onéreuse (voir Ullmann's Enzyklopâdie der Technischen Chemie, 4e édition refondue et augmentée, Verlag Chemie, Weinheim, New York 1979, Vol. 18, p. 179 et suivantes). En outre, les minéraux sulfatés et argileux peuvent être séparés par flottation directe ou indirecte, The preparation of sodium chloride during which it is first completely dissolved and then recrystallized by evaporation, involves a high expenditure of energy and is expensive (see Ullmann's Enzyklopâdie der Technischen Chemie, 4th revised and enlarged edition, Verlag Chemie, Weinheim , New York 1979, Vol. 18, p. 179 et seq.). In addition, sulfated and clay minerals can be separated by direct or indirect flotation,
mais ceci ne conduit généralement qu'à un succès modeste. but this generally only leads to modest success.
Une solution partielle est fournie par exemple par le DE 40 25 371, dans lequel, après traitement électrostatique, une fraction moyenne obtenue par tamisage est mise en suspension dans une solution de NaCl, et les impuretés solides sont séparées par flottation avec addition d'un agent de flottation.20 Des procédés de lavage simples déplacent il est vrai les lessives adhérentes qui abaissent la qualité, mais ne conduisent qu'à des augmentations de qualité limitées. On peut, par contre, obtenir une amélioration par lessivage. Selon le DE 28 11 889, on ajoute à la solution de lavage un acide minéral et on agite pendant plusieurs heures. Cependant, l'efficacité de ce procédé est limité et exige la neutralisation des solutions résiduelles. Dans le brevet DD 290 405, il est préconisé un procédé de lessivage pour la purification du chlorure de sodium, dans lequel le sel est lessivé dans une saumure de NaCl pure exempte d'agents de la dureté. Dans un atelier traitant la potasse, on ne dispose généralement pas de saumure de NaCl pure, et celle-ci doit donc être fraîchement préparée. Ceci conduit à une nette surcharge35 du budget lessives dans les ateliers correspondants, laquelle ne peut dans de nombreux cas être maîtrisée que difficilement. En outre, pour la préparation de la saumure pure, dans la mesure o on ne dispose pas d'un chlorure de sodium de propreté adéquate, une partie du produit purifié A partial solution is provided for example by DE 40 25 371, in which, after electrostatic treatment, an average fraction obtained by sieving is suspended in a solution of NaCl, and the solid impurities are separated by flotation with the addition of a flotation agent.20 Simple washing processes do move the adherent detergents, which lower the quality but only lead to limited increases in quality. On the other hand, an improvement can be obtained by leaching. According to DE 28 11 889, a mineral acid is added to the washing solution and the mixture is stirred for several hours. However, the efficiency of this process is limited and requires the neutralization of residual solutions. In patent DD 290 405, a leaching process for the purification of sodium chloride is recommended, in which the salt is leached in brine of pure NaCl free of hardness agents. In a potash workshop, there is usually no pure NaCl brine available, so it must be freshly prepared. This leads to a clear overload35 of the laundry budget in the corresponding workshops, which in many cases can only be managed with difficulty. In addition, for the preparation of pure brine, as long as there is no sodium chloride of adequate cleanliness, part of the purified product
doit être séparée et est donc perdue pour le rendement. must be separated and is therefore lost for yield.
Le but de l'invention est de préparer, par une combinaison de lessivage et de flottation, dans un procédé The object of the invention is to prepare, by a combination of leaching and flotation, in a process
de purification simple et en utilisant une large gamme de solutions de traitement, un NaCl de haute valeur ayant une10 pureté supérieure à 99 % de NaCl. simple purification and using a wide range of treatment solutions, a high value NaCl having a purity greater than 99% NaCl.
Comme matière de départ, on peut utiliser, outre le sel gemme, des résidus de plus basse qualité de l'industrie de la potasse, tel qu'ils se présentent par exemple dans la séparation électrostatique, la flottation15 et la dissolution à chaud de sels bruts de potassium. Dans le cas de l'utilisation du procédé, il est avantageux de pouvoir utiliser comme solution de traitement une lessive déjà présente dans l'atelier. Par exemple, il se forme dans diverses opérations de recouvrement des solutions qui2) sont saturées en chlorure de sodium, mais qui présentent encore une capacité de dissolution suffisante pour le chlorure de potassium, le chlorure de magnésium et le sulfate de magnésium, et même pour le sulfate de calcium. L'invention apporte la possibilité d'utiliser ces solutions de recouvrement comme solutions de traitement par combinaison d'une dissolution sélective et d'une flottation pneumatique. En outre, la dissolution sélective est accélérée par une désintégration contrôlée (désagrégation) de la matrice de chlorure de sodium. Par conséquent, cette opération partielle sera désignée dans ce qui suit sous le nom de "lessivage actif". Les deux opérations partielles, le lessivage et la flottation, sont effectuées simultanément As starting material, it is possible to use, in addition to rock salt, lower quality residues from the potash industry, such as they occur for example in electrostatic separation, flotation15 and hot dissolution of salts. crude potassium. In the case of using the process, it is advantageous to be able to use as a treatment solution a detergent already present in the workshop. For example, it is formed in various operations of covering solutions which2) are saturated with sodium chloride, but which still have a sufficient dissolving capacity for potassium chloride, magnesium chloride and magnesium sulfate, and even for calcium sulfate. The invention provides the possibility of using these recovery solutions as treatment solutions by combination of selective dissolution and pneumatic flotation. In addition, selective dissolution is accelerated by controlled disintegration (disintegration) of the sodium chloride matrix. Consequently, this partial operation will be designated in what follows under the name of "active leaching". The two partial operations, leaching and flotation, are carried out simultaneously
dans le même appareil.in the same device.
Le procédé conforme à l'invention combine en particulier les caractéristiques suivantes: - Mélange de l'eau boueuse malaxée, additionnée d'un agent de flottation, avec un excès de plusieurs fois de solution recyclée. - Introduction rapide de cette eau boueuse dans l'espace annulaire au pied d'un récipient conique, sans agitateur, qui est muni d'un tube central mobile verticalement. - Dissolution et désagrégation des parties les plus grossières par séjour dans la partie inférieure du The process according to the invention combines in particular the following characteristics: - Mixing of kneaded muddy water, added with a flotation agent, with an excess of several times of recycled solution. - Rapid introduction of this muddy water into the annular space at the foot of a conical container, without agitator, which is provided with a vertically movable central tube. - Dissolution and disintegration of the coarsest parts per stay in the lower part of the
récipient conique.conical container.
- Ascension des particules moyennes et plus fines dans la zone également turbulente dans la partie moyenne du - Ascent of medium and finer particles in the turbulent zone in the middle part of the
récipient.container.
- Clarification, c'est-à-dire séparation de la substance solide de la solution dans la partie supérieure du récipient conique et sortie de la solution clarifiée par - Clarification, i.e. separation of the solid substance from the solution in the upper part of the conical container and exit from the solution clarified by
un tube de soutirage.a withdrawal tube.
- Descente des particules prépurifiées dans le tube intérieur vertical, duquel s'élèvent des bulles d'air finement divisées qui adhèrent aux grains d'anhydrite ou de kiesérite, et les entraînent vers le haut, o elles - Descent of the pre-purified particles into the vertical inner tube, from which finely divided air bubbles rise which adhere to the grains of anhydrite or kieserite, and entrain them upwards, where they
sont éliminées avec une couche de mousse. are removed with a layer of foam.
- Soutirage des grains purifiés à l'extrémité inférieure du tube intérieur vertical, une faible partie de la solution recyclée entrant à cet endroit et montant en - Extraction of the purified grains at the lower end of the vertical inner tube, a small part of the recycled solution entering this place and rising
sens inverse des particules descendantes. opposite direction of the descending particles.
Il est avantageux de chauffer la solution recyclée soutirée par le tube de soutirage (supérieur) à l'aide d'un échangeur de chaleur et de la diviser, de sorte que la plus grande partie de celle-ci pénètre au pied du récipient conique dans l'espace annulaire et une petite partie de celle-ci entre dans le tube intérieur.35 De préférence: It is advantageous to heat the recycled solution drawn off by the drawing-off tube (upper) using a heat exchanger and to divide it, so that most of it enters the bottom of the conical container in the annular space and a small part of it enters the inner tube.35 Preferably:
27215352721535
- la solution de recyclage utilisée pour le traitement dans l'espace de réaction a une teneur en KCl - the recycling solution used for treatment in the reaction space has a KCl content
inférieure à 30 g/l, une teneur en MgS04 inférieure à 50 g/1 et une teneur en CaS04 inférieure à 2 g/l. less than 30 g / l, an MgS04 content less than 50 g / 1 and a CaS04 content less than 2 g / l.
- la solution de recyclage utilisée pour le traitement dans l'espace de réaction présente une concentration inférieure à la saturation en ce qui concerne NaCl, qui peut permettre un taux de dissolution des grains traités jusqu'à 40 %.10 - on utilise comme agent de flottation des acides gras et des acides gras sulfatés ou sulfonés, complétés suivant les besoins par des agents favorisant l'adhérence. L'invention vise aussi un dispositif dans lequel un récipient réactionnel conique sans agitateur est muni d'un tube vertical de soutirage du produit, qui présente une hauteur variable grâce à des rallonges et est introduit dans le courant d'air de flottation, et que le récipient réactionnel est en liaison, par un circuit qui lui est affecté pour soutenir le lit de substance solide et pour20 le soutirage de la solution du récipient réactionnel, avec un échangeur de chaleur affecté à celui-ci et avec le - the recycling solution used for treatment in the reaction space has a concentration below saturation with regard to NaCl, which can allow a dissolution rate of the treated grains up to 40% .10 - used as an agent flotation of fatty acids and sulfated or sulfonated fatty acids, supplemented as necessary by agents promoting adhesion. The invention also relates to a device in which a conical reaction vessel without agitator is provided with a vertical product withdrawal tube, which has a variable height by means of extensions and is introduced into the flotation air stream, and that the reaction vessel is connected, by a circuit which is assigned to it to support the bed of solid substance and for the withdrawal of the solution from the reaction vessel, with a heat exchanger assigned to it and with the
récipient de malaxage par les canalisations et pour l'introduction du mélange à purifier et avec le tube de soutirage par une canalisation pour la classification des25 grains dans le tube de soutirage du produit. mixing container by the pipes and for the introduction of the mixture to be purified and with the withdrawal tube by a pipe for the classification of the grains in the product withdrawal tube.
L'appareil conforme à l'invention se compose d'un récipient conique 1 à la pointe duquel est incorporé un tube d'élimination du produit 2 réglable en hauteur. Le produit de cristallisation brut malaxé avec la solution de30 traitement 7 et 13 est introduit à l'extrémité conique de l'appareil par une pompe 4, venant du récipient de The device according to the invention consists of a conical container 1 at the tip of which is incorporated a product elimination tube 2 adjustable in height. The crude crystallization product kneaded with the treatment solution 7 and 13 is introduced at the conical end of the apparatus by a pump 4, coming from the
malaxage 9. Un courant de circulation interne 4 a pour fonction de maintenir la matière brute à purifier en suspension dans un lit fluidisé. mixing 9. An internal circulation current 4 has the function of keeping the raw material to be purified in suspension in a fluidized bed.
Le produit de cristallisation brut à purifier est généralement un mélange hétérogène en ce qui concerne la granulométrie. On a observé que les impuretés étaient réparties dans une mesure plus forte entre les fractions les plus grossières et les plus fines. Dans l'opération de purification, on doit donc prendre garde à ce que les The crude crystallization product to be purified is generally a heterogeneous mixture as regards the particle size. It has been observed that the impurities are distributed to a greater extent between the coarsest and finest fractions. In the purification operation, we must therefore take care that the
grains les plus grossiers nécessitent un temps de séjour plus long que les fractions de grains moyennes. Les fractions fines, qui ont une surface spécifique plus10 élevée, doivent si possible être désagrégées. coarser grains require a longer residence time than medium grain fractions. The fine fractions, which have a higher specific surface area, should if possible be disaggregated.
Conformément à l'invention, ceci est obtenu par un classement interne. Les grains les plus grossiers sont retenus plus longtemps dans l'appareil en raison de leur vitesse de chute plus élevée. Un courant partiel se15 séparant du courant de circulation 4 est envoyé par en dessous dans le tube d'élimination du produit 2, grâce à quoi les particules les plus fines sont à nouveau ramenées dans leur plus grande partie dans le lit flottant. Dans le tube de soutirage du produit 2, on introduit en outre de l'air 3, il sert donc en même temps de domaine de flottation. Les impuretés peu solubles et insolubles In accordance with the invention, this is obtained by an internal classification. The coarsest grains are retained longer in the machine due to their higher falling speed. A partial stream separating from the circulation stream 4 is sent from below into the product elimination tube 2, whereby the finest particles are again brought back to a large extent in the floating bed. Air 3 is also introduced into the product withdrawal tube 2, which therefore also serves as a flotation domain. Insoluble and insoluble impurities
19, séparées par la flottation, sont évacuées à l'extrémité supérieure du récipient réactionnel. 19, separated by flotation, are discharged at the upper end of the reaction vessel.
Le dispositif conforme à l'invention est subdivisé en trois domaines: - un lit flottant, dans lequel sont séparées la matière brute lessivée et les impuretés solubles, - un espace de flottation et de classage, dans lequel les sulfates alcalino-terreux et les constituants insolubles sont éliminés, et le grain le plus fin est renvoyé dans le réacteur principal, - et une zone de tranquillisation dans la partie supérieure du réacteur, qui permet une meilleure The device according to the invention is subdivided into three areas: - a floating bed, in which the leached raw material and the soluble impurities are separated, - a flotation and classification space, in which the alkaline earth sulfates and the constituents insolubles are eliminated, and the finest grain is returned to the main reactor, - and a tranquilization zone in the upper part of the reactor, which allows better
séparation du concentré de flottation. separation of the flotation concentrate.
Comme solution de traitement, on peut utiliser toutes les solutions de chlorure de sodium qui présentent encore une capacité de dissolution pour le chlorure de potassium et le sulfate de magnésium. On a trouvé que l'exécution du procédé conforme à l'invention s'effectuait d'une manière plus satisfaisante lorsque la solution de traitement était à une concentration légèrement inférieure à la saturation en ce qui concerne le chlorure de sodium. Ceci favorise la désagrégation des impuretés et accélère le lessivage du fait de la désagrégation partielle des grains les plus grossiers. Dans ce but, on peut ajouter à la solution de traitement de l'eau 11. Pour obtenir un lessivage efficace et un court temps de séjour, on effectue le procédé de purification à chaud, As the treatment solution, all the sodium chloride solutions which still have a dissolving capacity for potassium chloride and magnesium sulphate can be used. It has been found that the execution of the process according to the invention takes place in a more satisfactory manner when the treatment solution is at a concentration slightly lower than saturation with regard to sodium chloride. This promotes the disintegration of impurities and accelerates leaching due to the partial disintegration of the coarsest grains. For this purpose, it is possible to add to the water treatment solution 11. In order to obtain efficient leaching and a short residence time, the hot purification process is carried out,
de préférence à 30 à 80 C.preferably at 30 to 80 C.
Dans les exemples, l'invention sera expliquée plus en détail. Comme agent de flottation, on a utilisé à In the examples, the invention will be explained in more detail. As a flotation agent,
chaque fois le Praestabitôl HSO W 46453 de la société Stockhausen sous forme de solution à 1 %. L'addition de20 l'agent de flottation a été effectuée en continu dans le récipient de malaxage 9. each time the Praestabitôl HSO W 46453 from Stockhausen in the form of a 1% solution. The addition of the flotation agent was carried out continuously in the mixing vessel 9.
EXEMPLE 1EXAMPLE 1
Dans l'Exemple 1, on a alimenté le dispositif conforme à l'invention avec environ 0,5 kg/h d'un NaCl brut ayant la composition suivante: NaCl 94,1 % KCl 1,9 % MgSO4-H20 2, 5 % CaSO4 1,5 % et avec environ 0,5 1/h d'une saumure de NaCl pure. Les In Example 1, the device according to the invention was supplied with approximately 0.5 kg / h of a crude NaCl having the following composition: NaCl 94.1% KCl 1.9% MgSO4-H20 2.5 % CaSO4 1.5% and with about 0.5 l / h of pure NaCl brine. The
deux constituants ont été introduits en continu. L'opération de purification a été effectuée à 60 C35 environ, le taux de dissolution étant d'environ 10 %. two constituents were introduced continuously. The purification operation was carried out at approximately 60 ° C., the dissolution rate being approximately 10%.
Quantité d'agent de flottation: 100 Quantity of flotation agent: 100
Le produit a été reçu à l'extrémité inférieure du tube d'élimination du produit, il a été filtré et séché. The product was received at the lower end of the product disposal tube, it was filtered and dried.
On a obtenu ainsi la qualité finale suivante: 5 NaCl 99, 5 % KCl 0,2 % MgSO4-H20 0,2 % CaSO4 0,06 % The following final quality was thus obtained: 5 NaCl 99, 5% KCl 0.2% MgSO4-H2O 0.2% CaSO4 0.06%
EXMPLE 2EXAMPLE 2
Dans l'Exemple 2, on a introduit en continu dans un appareil de plus grandes dimensions, environ 5 kg/h d'un NaCl brut ayant la composition suivante: NaCl 92,3 % KCl 2,8 % MgSO4-H20 3,0 % CaSO4 1,9 % et environ 15 1/h d'une solution de traitement ayant la composition suivante:20 NaCl 313 g/1 KCl 11i g/1 MgSO4-H20 5 g/l CaSO4 2 g/l Quantité d'agent de flottation: 200 La purification a été effectuée à 50 à 60 C avec taux de dissolution d'environ 10 %. Le produit filtré et séché présentait la composition suivante: NaCl 99,6 % KCl 0,1% MgSO4-H20 0,03 % CaSO4 0,3 % In Example 2, approximately 5 kg / h of crude NaCl having the following composition was continuously introduced into a larger device: NaCl 92.3% KCl 2.8% MgSO4-H2O 3.0 % CaSO4 1.9% and approximately 15 1 / h of a treatment solution having the following composition: 20 NaCl 313 g / 1 KCl 11i g / 1 MgSO4-H2O 5 g / l CaSO4 2 g / l Quantity of agent flotation: 200 The purification was carried out at 50 to 60 ° C. with a dissolution rate of approximately 10%. The filtered and dried product had the following composition: NaCl 99.6% KCl 0.1% MgSO4-H20 0.03% CaSO4 0.3%
EXEMPLE 3EXAMPLE 3
Dans cet exemple, on a introduit à nouveau environ kg/h d'une matière première ayant la composition suivante: NaCl 92,4 % KCl 2,6 % MgSO4-H20 3,1% CaS04 1,9 % et environ 15 1/h de la solution de traitement suivante: NaCl 294 g/l KCl 23 g/l MgSO4-H20 42 g/l CaS04 2 g/l Quantité d'agent de flottation: 200 In this example, approximately kg / h of a raw material having the following composition was introduced again: NaCl 92.4% KCl 2.6% MgSO4-H2O 3.1% CaSO4 1.9% and approximately 15 1 / h of the following treatment solution: NaCl 294 g / l KCl 23 g / l MgSO4-H20 42 g / l CaS04 2 g / l Quantity of flotation agent: 200
La purification a été effectuée ici encore à 50- The purification was carried out here again at 50-
60 C, mais avec un taux de dissolution d'environ 20 %. On a obtenu ainsi le produit suivant: NaCl 99,2 % KCl 0,1 % MgSO4-H20 0,05 % CaS04 0,6 % 60 C, but with a dissolution rate of around 20%. The following product was thus obtained: NaCl 99.2% KCl 0.1% MgSO4-H20 0.05% CaS04 0.6%
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