JPH11209121A - ミネラル成分の濃縮晶析装置 - Google Patents

ミネラル成分の濃縮晶析装置

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JPH11209121A
JPH11209121A JP1228298A JP1228298A JPH11209121A JP H11209121 A JPH11209121 A JP H11209121A JP 1228298 A JP1228298 A JP 1228298A JP 1228298 A JP1228298 A JP 1228298A JP H11209121 A JPH11209121 A JP H11209121A
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nacl
kcl
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crystallization
soluble impurities
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JP1228298A
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Chikako Yoshioka
千佳子 吉岡
Hideaki Kurokawa
秀昭 黒川
Satoshi Sugawara
敏 菅原
Kyosuke Hayashi
恭輔 林
Keiji Nitta
慶治 新田
Akira Ashida
章 芦田
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Hitachi Ltd
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Hitachi Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】高純度のNaCl及びKClを別々に回収す
る。 【解決手段】NaCl,KCl、及びCa2+,Mg2+
SO4 2-,PO4 3-等の難溶性不純物を含む溶液11を高
温晶析槽101内で加熱し、NaCl及び難溶性不純物
を析出させる。この析出物は、フィルター103で分離
される。KClを含む濃縮液14は、低温晶析槽301
内で冷却され、KClが析出する。析出したKClはフ
ィルター302で分離され回収される。フィルター10
3に供給された水が、NaClを溶解して取り出し、高
温晶析槽201で加熱される。ここで析出したNaCl
はフィルター203で分離され回収される。 【効果】NaCl及び難溶性不純物が溶液11から分離
され、その後、NaClと難溶性不純物と分離するの
で、高純度のNaClとKClとを別々に回収できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、ミネラル成分の濃
縮晶析装置に係り、特に、ミネラルであるナトリウムイ
オン(Na+),カリウムイオン(K+),カルシウムイ
オン(Ca2+),マグネシウムイオン(Mg2+),塩素
イオン(Cl-),硫酸イオン(SO4 2-),リン酸イオン
(PO4 3-)等を含む溶液から純度の高いNaCl及び
KClを分離回収するミネラル成分の濃縮晶析装置に関
する。
【0002】
【従来の技術】NaCl及びKClを分離する方法とし
て、両者の溶解度の温度依存性の違いを利用した濃縮晶
析法がある。これは、カリウム鉱石からKClを工業的
に生産する方法として利用されている。特に、カリウム
鉱石のシルバイトはNaClとKClが混在しているた
め、この晶析法によりNaClとKClを分離してい
る。
【0003】シルバイトからNaCl及びKClを分離
する方法は、まず、シルバイトを4mm以下に粉砕し、重
液を用いて各々の物質の比重(NaClの比重:2.1
6,KClの比重:1.99 )の差によって分離する。
1mm以下のシルバイト粒子は比重で分離することが困難
であるため、濃縮晶析法により分離する。濃縮晶析法で
は、高温のNaCl飽和溶液にNaCl及びKClの混
合物を溶解すると、KClのみが溶解し、NaClが析
出する。析出したNaClをろ過し、析出物のNaCl
とろ液とを分別する。このろ液を冷却する。NaClの
溶解度はほとんど変化しないが、KClは低温で溶解度
が小さいので析出する。KClをろ過して再び、ろ液を
最初の工程に戻す。これを繰返し、NaClとKClを
分離する。
【0004】このような方法は、例えば、安藤淳平,佐
治孝編「無機工業化学」,76〜81頁に記載されてい
る。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】従来、NaClとKC
lの分離は溶解度差を利用した濃縮晶析装置が用いられ
ている。しかし、NaCl及びKCl以外の不純物、特
にCa2+,Mg2+,SO4 2-,PO4 3-等の難溶性不純物
が処理液に混入している場合、先に析出するNaClの
析出物中に不純物が混入し、純度の高いNaClを回収
することが困難である。純度の高いNaClを得るため
には、難溶性不純物を分離する装置の実現が望まれる。
【0006】本発明の目的は、固体の難溶性不純物を除
去することにより、高純度のNaCl及びKClを回収で
きるミネラル成分の濃縮晶析装置を提供することにあ
る。
【0007】本発明の他の目的は、NaCl及びKCl
の純度を更に向上できるミネラル成分の濃縮晶析装置を
提供することにある。
【0008】本発明の他の目的は、難溶性不純物とNa
Clとの分離を円滑に行うことができるミネラル成分の
濃縮晶析装置を提供することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成する本
発明の特徴は、NaCl,KCl及び難溶性不純物を含
む溶液を加熱してNaCl及び難溶性不純物を析出させ
る第1晶析手段と、前記第1晶析手段で析出したNaC
l及び難溶性不純物を分離し、KClを含む溶液を排出
する第1分離手段と、前記第1分離手段から排出された
KClを含む溶液を冷却してKClを析出させる第2晶
析手段と、析出したKClを分離する第2分離手段と、
KClを含む溶液の排出後に、前記第1分離手段に水を
供給する手段と、前記第1分離手段内のNaClを溶解
して排出される前記水を加熱してNaClを析出させる
第3晶析手段と、前記第3晶析手段で析出したNaCl
を分離する第3分離手段とを備えたことにある。
【0010】上記の他の目的を達成する本発明の特徴
は、前記第1晶析手段に供給される前記溶液にアルカリ
溶液を加える手段を設けたことにある。
【0011】上記の他の目的を達成する本発明の特徴
は、前記第1分離手段が遠心分離機であることにある。
【0012】請求項1の発明は、第1晶析手段内でNa
Cl,KCl及び難溶性不純物を含む溶液を加熱するの
で、NaCl及び難溶性不純物が析出し、NaCl及び
難溶性不純物とKClとを容易に分離することができ
る。更に、その後、NaClと難溶性不純物とを分離す
る。このため、NaCl,KCl及び難溶性不純物を含
む溶液からNaClとKClとを別々に高純度で回収で
きる。これは、以下の理由による。NaCl及びKCl
は、単独では溶解度にほとんど差がないが、混合状態で
は溶解度にそれに差が生じる。この特性を利用してNa
ClとKClとを別々に回収できる。
【0013】請求項2の発明は、NaCl,KCl及び
難溶性不純物を含む溶液にアルカリ溶液を加えるので、
溶液中の低溶解度の難溶性不純物も析出し易くなる。こ
のため、回収するNaCl及びKClの純度が更に高く
なる。
【0014】請求項3の発明は、第1分離手段が遠心分
離機を用いるので、粘性の大きな難溶性不純物が遠心分
離機内に存在しても、難溶性不純物とNaClとの分離
を円滑に行うことができる。
【0015】
【発明の実施の形態】図1に本発明に係るミネラル成分
の濃縮晶析装置の一実施例を示す。濃縮晶析装置は、高
温槽1,NaCl分離槽2,低温槽3を備える。高温槽
1は、高温晶析層101、及び高温晶析槽101に接続
されるフィルター103を有する。高温晶析槽101
は、内部にヒーター102を設ける。NaCl分離槽2
は、高温晶析槽201及びこれに接続されるフィルター
203を有する。ヒーター202が高温晶析槽201内
に設けられる。高温晶析槽101は、管路によってフィ
ルター103に連絡される。低温槽3は、管路によって
フィルター103に接続される低温晶析槽301、及び
これに接続されるフィルター302を有する。フィルタ
ー203及び302は、管路によって高温晶析槽101
に連絡される。高温晶析槽101、及び高温晶析槽10
1に接続されるフィルター103を有する。高温晶析槽
101及び201は、蒸気を導く管路によってコンデン
サー5に連絡される。コンデンサー5は管路によって水
タンク4につながっている。水タンク4は、バルブ10
5を備えた管路によってフィルター103に連絡され
る。
【0016】本実施例は、以下に示すNaClとKCl
の溶解度の特性を利用してこれらの物質を別々に回収す
るものである。
【0017】NaCl及びKClは、単独では溶解度に
ほとんど差がないが、混合状態では溶解度にそれに差が
生じる。表1に20℃と90℃における混合液の溶解度
を示す。
【0018】
【表1】
【0019】NaCl及びKClの混合溶液を90℃に
加熱し、KClの濃度が27.2%になるまで濃縮す
る。このとき、NaCl濃度が29.2% 以下では析出
しないが、それ以上であればNaClが析出する。この
溶液をろ過し、ろ液を20℃に冷却すると、NaClの
溶解度はほとんど変化しないが、KClの溶解度は14.9
%に低下するためKClが析出する。析出物のKClを
ろ過し、ろ液を再び90℃に加熱する。この操作を繰り
返し行うことで、NaClとKClを分離することが可
能である。このような特性を利用した本実施例の作用を
以下に説明する。Na+,K+,Ca2+,Mg2+,C
-,SO4 2-及びPO4 3-等の難溶性不純物,NaCl
及びKClを含む溶液11は、図1に示す装置の外部よ
り高温晶析槽101に送られる。高温晶析槽101に導
入された溶液11は、ヒーター102によって90℃以
上に加熱され、発生した水蒸気はコンデンサー5で凝縮
される。コンデンサー5から排出された凝縮水は、水タ
ンク4に貯蔵されたフィルター103に導かれて再使用
される。高温晶析槽101において、溶液11は濃縮さ
れ、溶解度以上になった溶液11中のNaCl及び難溶
性不純物が析出する。溶液11はKCl濃度が27g/
100g−水になるまで濃縮される。前述の析出物(N
aCl及び難溶性不純物)は、フィルター103によっ
て濃縮液から分離される。濃縮液14は低温晶析槽30
1に送られる。濃縮液14がフィルター103から排出
された後、バルブ105が開され、水タンク4からNa
Clの溶解度以上の水量が、分離された析出物(NaC
l及び難溶性不純物)が存在するフィルター103に供
給される。析出物のうちのNaClがその水に溶解す
る。NaClの溶解液は、フィルター103から流出し
12はNaCl分離槽2の高温晶析槽201に送られ
る。難溶性不純物はフィルター103内に分離されて残
る。固体の難溶性不純物21は、フィルター103外に
取り出される。
【0020】NaClの溶解液12は、高温晶析槽20
1内でヒーター202によって加熱される。溶解液12
が濃縮されNaClの溶解度以上になったときNaCl
が析出する。析出したNaCl固体と濃縮液は、フィル
ター203によって分離される。ここで、NaCl固体
22は回収され、濃縮液13は高温晶析槽101に戻さ
れる。一方、低温晶析槽301に送られた濃縮液14
は、20℃まで冷却される。このとき、NaClの溶解
度は変化せずにKClの溶解度が小さくなるために、溶
解度以上になったKClが析出する。析出したKClと
濃縮液は、フィルター302によって分離される。KC
l固体23は回収され、濃縮液15は、再び高温晶析槽
101に戻される。同様にこの操作を繰り返す。この結
果、固体の難溶性不純物が除去され高純度のNaCl、
及びKClを回収することができる。
【0021】本発明の他の実施例であるミネラル成分の
濃縮晶析装置を図2に示す。本実施例は、図1の構成に
アルカリ溶液タンク6を設けたものである。このアルカ
リ溶液タンク6は、難溶性不純物,NaCl及びKCl
を含む溶液11を外部より高温晶析槽101に導く管路
に接続される。
【0022】高温晶析槽101に供給されるNa+
+,Ca2+,Mg2+,Cl-,SO4 2-及びPO4 3-
の難溶性不純物,NaCl及びKClを含む溶液11
に、前もって、アルカリ溶液タンク6からアルカリ溶液
を加える。溶液11中のCa2+及びPO4 3-はCa(H2
PO4)2,Ca(HPO4)、及びCa3(PO4)2として析
出するが、溶解度はCa(H2PO4)2,Ca(HPO4)及
びCa3(PO4)2 の順で小さくなる。これらの物質を不
純物として析出させるためには、溶解度の小さいCa
3(PO4)2 が析出し易い状態を作ればよい。溶液11が
アルカリ性になれば、Ca3(PO4)2は析出しやすくな
る。
【0023】以上のことから、アルカル溶液タンク6内
のアルカリ溶液が溶液11に加えられる。溶液11は、
アルカリ性となって高温晶析槽101に供給される。溶
液11が、前述の実施例と同様に、高温晶析槽101内
で濃縮される。難溶性不純物及びNaClは、析出しフ
ィルター103で除去される。以後の処理は、図1の実
施例と同じである。本実施例も、高純度のNaCl、及
びKClを回収することができる。アルカリ溶液を用い
ているので、低溶解度の難溶性不純物が析出し易くな
り、回収されるNaCl及びKClの純度が前述の実施
例よりも高くなる。
【0024】図3は、本発明の他の実施例であるミネラ
ル成分の濃縮晶析装置の一実施例を示している。本実施
例は、図1の濃縮晶析装置において、高温槽1のフィル
ター103を遠心分離機104に替えたものである。遠
心分離機104を用いることによって、図1及び図2の
実施例よりも、難溶性不純物とNaClとの分離をより
円滑に行うことができる。高温晶析槽101内で析出し
た難溶性不純物はCaSO4,Ca3(PO4)2,MgSO4
及びMg3(PO4)2であるが、Ca3(PO4)2及びMg
3(PO4)2 は粘性が非常に強い。図1及び図2の実施例
にフィルター103を用いた場合、Ca3(PO4)2及び
Mg3(PO4)2がフィルター103に付着しフィルター
103が目づまりを起こす。これが生じると、NaCl
を溶解液22から分離することが困難になる。遠心分離
機103を用いた場合は、このような問題が生じなく、
固体の難溶性不純物21とNaCl溶解液12との分離
を円滑に行うことができる。
【0025】
【発明の効果】請求項1の発明によれば、NaCl,K
Cl及び難溶性不純物を含む溶液を加熱し難溶性不純物
及びNaClとKClとを分離するので、高純度のNa
Cl及びKClを別々に回収できる。
【0026】請求項2の発明によれば、NaCl,KC
l及び難溶性不純物を含む溶液にアルカリ溶液を加える
ことにより、回収するNaCl及びKClの純度を更に
向上できる。
【0027】請求項3の発明によれば、粘性の大きな難
溶性不純物が遠心分離機内に存在しても、難溶性不純物
とNaClとの分離を円滑に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の好適な一実施例であるミネラル成分の
濃縮晶析装置の構成図である。
【図2】本発明の他の実施例であるミネラル成分の濃縮
晶析装置の構成図である。
【図3】本発明の他の実施例であるミネラル成分の濃縮
晶析装置の構成図である。
【符号の説明】
1…高温槽、2…NaCl分離槽、3…低温槽、4…水
タンク、101,201…高温晶析槽、103,203,
302…フィルター、105…バルブ、301…低温晶
析槽。
フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI B01D 9/02 618 B01D 9/02 618A (72)発明者 吉岡 千佳子 茨城県日立市大みか町七丁目2番1号 株 式会社日立製作所電力・電機開発本部内 (72)発明者 黒川 秀昭 茨城県日立市大みか町七丁目2番1号 株 式会社日立製作所電力・電機開発本部内 (72)発明者 菅原 敏 茨城県日立市幸町三丁目1番1号 株式会 社日立製作所日立工場内 (72)発明者 林 恭輔 茨城県日立市幸町三丁目1番1号 株式会 社日立製作所日立工場内 (72)発明者 新田 慶治 東京都東久留米市八幡町1丁目7番23号 (72)発明者 芦田 章 青森県上北郡六ヶ所村大字尾駮字野附26 コーポレイクサイドA−101号

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】NaCl,KCl及び難溶性不純物を含む
    溶液を加熱してNaCl及び難溶性不純物を析出させる
    第1晶析手段と、前記第1晶析手段で析出したNaCl
    及び難溶性不純物を分離し、KClを含む溶液を排出す
    る第1分離手段と、前記第1分離手段から排出されたK
    Clを含む溶液を冷却してKClを析出させる第2晶析
    手段と、析出したKClを分離する第2分離手段と、K
    Clを含む溶液の排出後に、前記第1分離手段に水を供
    給する手段と、前記第1分離手段内のNaClを溶解し
    て排出される前記水を加熱してNaClを析出させる第
    3晶析手段と、前記第3晶析手段で析出したNaClを
    分離する第3分離手段とを備えたことを特徴とするミネ
    ラル成分の濃縮晶析装置。
  2. 【請求項2】前記第1晶析手段に供給される前記溶液
    に、アルカリ溶液を加える手段を設けた請求項1のミネ
    ラル成分の濃縮晶析装置。
  3. 【請求項3】前記第1分離手段が遠心分離機である請求
    項1のミネラル成分の濃縮晶析装置。
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