BRPI0808672B1

BRPI0808672B1 - Método de separação do cloreto de potássio e cloreto de sódio a partir de uma solução aquecida desses sais

Info

Publication number: BRPI0808672B1
Application number: BRPI0808672-9A
Authority: BR
Inventors: Raymond Walter Shaw; Robin John Batterham
Original assignee: Technological Resources Pty. Limited
Priority date: 2007-03-06
Filing date: 2008-03-06
Publication date: 2019-02-19
Also published as: MX336314B; CO6231021A2; IL200769A; AU2008222613A1; MY151044A; CL2008000676A1; EP2132139A4; AR065612A1; IL200769A0; RU2009136489A; BRPI0808672A2; MX2009009518A; JP2010520143A; WO2008106741A1; CA2680182A1; CA2680182C; US20100143237A1; JO3129B1; EG26628A; EP2132139A1

Abstract

método de separação do cloreto de potássio e cloreto de sódio a partir de uma solução aquecida desses sais. trata-se de um método de separação do cloreto de potássio e cloreto de sódio a partir de uma solução aquecida de tais sais, tal qual uma solução obtida a partir de minério de potassa, para recuperar o cloreto de potássio do minério. o método inclui uma combinação de etapas de (a) extração de água a partir de uma solução aquecida que contém cloreto de potássio e cloreto de sódio, usando um sistema de membrana e (b) esfriando subsequentemente a solução liberada a partir do sistema de membrana, por meio do qual as etapas (a) e (b) possibilitam a recuperação seletiva, a partir da solução, do cloreto de potássio e do cloreto de sódio.

Description

MÉTODO DE SEPARAÇÃO DO CLORETO DE POTÁSSIO E CLORETO DE SÓDIO A PARTIR DE UMA SOLUÇÃO AQUECIDA DESSES SAIS [00001] A presente invenção refere-se a um método para separar o cloreto de potássio e o cloreto de sódio de uma solução aquecida de tais sais.

[00002] A presente invenção refere-se, particularmente, muito embora não de modo exclusivo, ao tratamento de minério de potassa, como os minerais de potassa que contém minério, como silvinita (uma mistura de silvita (KCl) e sal de rocha (NaCl)) para recuperar o cloreto de potássio a partir do minério.

[00003] O processo de dissolução-cristalização (ou lixiviação a quente) é um processo conhecido para a recuperação de cloreto de potássio a partir dos minérios de potassa.

[00004] No processo de dissolução-cristalização, o minério de potassa é esmagado e banhado, a argila é removida do minério banhado e a solução clareada resultante é aquecida, dissolvendo, desse modo, o cloreto de potássio e o cloreto de sódio do minério banhado.

[00005] Uma opção de processamento à jusante no processo de dissolução-cristalização inclui a evaporação de água da solução aquecida e causa, desse modo, a precipitação de cloreto de potássio e cloreto de sódio da solução. O cloreto de potássio e o cloreto de sódio precipitados são, então, separados um do outro em uma etapa de flotação subsequente.

[00006] Outra opção de processamento à jusante se beneficia do fato de que o cloreto de potássio é muito mais solúvel em água quente do que em água fria, enquanto que o cloreto de sódio é apenas um pouco mais solúvel em água quente (por exemplo, água a 100°C) do que em água fria (por exemplo, água a 20°C). Consequentemente, em soluções saturadas em relação ao cloreto de potássio e ao cloreto de

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2/11 sódio, o cloreto de sódio é menos solúvel em temperaturas mais elevadas.

[00007] Essa outra opção de processamento à jusante inclui a precipitação de cloreto de sódio de forma seletiva durante a evaporação através da limitação da extensão de evaporação, beneficiando-se da baixa solubilidade do cloreto de sódio comparado ao cloreto de potássio em temperaturas mais elevadas, e após separar o cloreto de sódio precipitado da solução, resfriar a solução precipitar o cloreto de potássio a partir da solução, beneficiando-se da baixa solubilidade do cloreto de potássio em temperaturas mais baixas do que em temperaturas mais altas.

Em ambas as opções de processamento acima, a água evaporada é perdida e isso não é desejado.

[00009]

Além disso, em ambas as opções de processamento acima, há altos custos de às soluções do processo de aquecimento e energia associados isso é indesejado.

[00010] A discussão acima não deve ser considerada como uma admissão do conhecimento geral comum na Austrália e em qualquer outro lugar.

[00011] Um objeto da presente invenção é fornecer outro processo para recuperar cloreto de potássio a partir de uma fonte de cloreto de potássio, como um minério de potassa, que não inclui a remoção completa de água das correntes de processo com o uso de etapas de evaporação de água e impede, dessa maneira, a perda de água do processo através da evaporação.

[00012] A presente invenção é baseada em uma realização de que uma combinação de (a) extração de água de uma solução aquecida que contém cloreto de potássio e cloreto de sódio com o uso de um sistema de membrana e (b) o resfriamento subsequente da solução descarregada a partir do sistema de membrana é um método eficaz de recuperação de

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3/11 cloreto de potássio e cloreto de sódio a partir da solução.

[00013] Em termos gerais, a presente invenção é um método de separação de cloreto de potássio e cloreto de sódio de uma solução aquecida de tais sais que incluem uma combinação de etapas de (a) extração de água de uma solução aquecida que contém cloreto de potássio e cloreto de sódio com o uso de um sistema de membrana e (b) o resfriamento subsequente da solução descarregada do sistema de membrana, através do qual as etapas (a) e (b) possibilitam a recuperação seletiva de cloreto de potássio e cloreto de sódio a partir da solução. Assim sendo, em termos gerais, o método também inclui uma recuperação seletiva de cloreto de potássio e cloreto de sódio a partir da solução.

[00014] De acordo com a presente invenção, é fornecido um método para separar o cloreto de potássio e o cloreto de sódio de uma solução aquecida de tais sais que inclui as etapas de:

(a) formar uma solução aquecida que contém cloreto de potássio e cloreto de sódio derivados de um minério de potassa;

(b) passar a solução através de um sistema de membrana e remover a água da solução, aumentando, portanto, a concentração de cloreto de sódio na solução acima da solubilidade do sal em uma temperatura da solução e precipitar o cloreto de sódio a partir da solução;

(c) separar o cloreto de sódio precipitado da solução;

(d) resfriar a solução e, por meio disso, diminuir a solubilidade do cloreto de potássio sob a concentração de cloreto de potássio na solução e, por meio disso, precipitar da solução o cloreto de potássio; e (e) separar o cloreto de potássio da solução.

[00015] O sistema de membrana descrito acima remove a água por outro processo que não a evaporação e é

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4/11 vantajoso nessa base. Ademais, a água removida está disponível para uso em outras etapas de processo.

[00016] A etapa de (a) que forma a solução aquecida que contém cloreto de potássio e cloreto de sódio pode incluir a formação da solução através da dissolução de minérios minados que contém minerais que contém cloreto de potássio e cloreto de sódio, como o minério de potassa, acima da terra ou através de uma mineração de solução que envolve a injeção de água aquecida ou de uma solução aquecida que é insaturada quanto ao cloreto de potássio e ao cloreto de sódio para o interior de um corpo de minério, como um corpo de minério de potassa, e que dissolve o subsolo mineral.

[00017] O corpo de minério pode conter outros materiais que são colocados em solução na solução aquecida e pode ser beneficamente processado na etapa (b) com o uso do sistema de membrana.

[00018] Por exemplo, em situações em que o corpo de minério e, posteriormente, a solução aquecida, contém quantidades significativas, mesmo em níveis de saturação, de cloreto de magnésio, conforme pode ocorrer quando há carnalita (KMgCl₃*6(H₂O)) presente em ou com o minério de potassa, o sistema de membrana pode facilitar a concentração da solução e a precipitação do cloreto de magnésio em etapas de método à jusante.

[00019] Em tais situações, o método pode incluir as etapas de precipitado e, posteriormente, a separação do cloreto de magnésio precipitado a partir da solução.

[00020] De preferência, a etapa (a) inclui a formação da solução a uma temperatura de ao menos 50°C.

[00021] Com maior preferência, a etapa (a) inclui a formação da solução a uma temperatura de ao menos 60°C.

[00022] É preferido, particularmente, que a etapa (a) inclui a formação da solução a uma temperatura de ao

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5/11 menos 70°C.

[00023] De preferência, a etapa (a) inclui a formação da solução a uma temperatura de menos de 90°C.

[00024] Com maior preferência, a etapa (a) inclui a formação da solução a uma temperatura de menos de 80°C.

[00025] Preferencialmente, a etapa (b) inclui o controle da remoção de água da solução para controlar a remoção de água a fim de precipitar cristais de cloreto de sódio de um tamanho selecionado.

[00026] O sistema de membrana pode ser qualquer sistema adequado.

[00027] Por exemplo, o sistema de membrana pode ser um sistema de osmose ou hidrofílico que depende da pressão para transferir água entre soluções tanto sob pressão forçada tal como em osmose reversa como se beneficiando das diferenças de pressão osmótica decorrentes de concentrações de sal diferentes tal corno em osmose normal.

[00028] O sistema de membrana também pode ser um sistema hidrofóbico que depende das diferenças de pressão do vapor resultantes primeiramente das diferenças de temperatura para remover água da solução ou para transferir água entre as soluções usando um processo denominado como destilação de membrana.

[00029] O sistema de membrana também pode ser uma combinação de membranas hidrofóbicas e hidrofílicas, por meio disso, transferindo a água a partir da solução tanto pela destilação de membrana como pela osmose.

[00030] Preferencialmente, o método inclui a reciclagem da solução remanescente após a etapa (e) de separação de cloreto de potássio para o método.

[00031] Preferencialmente, o método inclui o aquecimento da solução remanescente antes da reciclagem da solução para o método.

[00032] Preferencialmente, o método inclui o

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6/11 aquecimento da solução remanescente antes da reciclagem da solução para o método através da troca de calor com a solução suprida à etapa (d) e, assim, resfriando a solução para precipitar o cloreto de potássio.

[00033] Preferencialmente, o método inclui a combinação (i) da solução remanescente após a etapa (e) de separação de cloreto de potássio (e) e (ii) água removida da solução na etapa (b), aquecimento da solução combinada e uso da solução combinada aquecida na etapa (a) e a formação da solução aquecida que contém cloreto de potássio e cloreto de sódio.

[00034] A presente invenção é descrita adicionalmente por meio de exemplo com referência aos desenhos em anexo, nos quais:

A Figura 1 é um fluxo de folha de uma modalidade do método para tratar minério de potassa para recuperar cloreto de potássio do minério de acordo com a presente invenção;

A Figura 2 é um fluxo de folha de outra modalidade do método para tratar minério de potassa para recuperar cloreto de potássio do minério de acordo com a presente invenção; e

A Figura 3 é um fluxo de folha de outra modalidade do método para tratar minério de potassa para recuperar cloreto de potássio do minério de acordo com a presente invenção.

[00035] Com referência à Figura 1, uma solução de alimentação (chamada de Liquor de Lixiviação no fluxo de folha) a uma temperatura de no máximo 55°C que é saturada ou quase saturada em relação ao cloreto de potássio e ao cloreto de sódio é suprida a um sistema de membrana hidrofóbico (chamado de Destilação de membrana no fluxo de folha), removendo por meio disso a água da solução à medida que a solução passa através da membrana.

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7/11 [00036] O sistema de membrana pode ser qualquer sistema adequado que viabilize a transferência de água a partir da solução tanto pela destilação de membrana ou progresso da osmose reversa.

[00037] Tal transferência de água não envolve a evaporação de água.

[00038] A remoção de água da solução aumenta a concentração de cloreto de sódio na solução acima do limite de solubilidade do cloreto de sódio naquela temperatura, resultando na precipitação de cloreto de sódio a partir da solução.

[00039] O volume de remoção de água é controlado de modo que, preferencialmente, a concentração de cloreto de potássio na solução não exceda o limite de solubilidade de cloreto de potássio na temperatura. Consequentemente, a etapa é controlada para precipitar seletivamente o cloreto de sódio em vez de cloreto de potássio.

[00040] O volume de precipitação depende de uma gama de fatores, incluindo a concentração inicial de cloreto de sódio na solução, a temperatura da solução, o volume de água removido da solução e o tempo de residência da solução no sistema de membrana.

[00041] A precipitação do cloreto de sódio pode ser deliberadamente controlada para gerar cristais de um tamanho razoavelmente uniforme se beneficiando do processo denominado cristalização de membrana que é possível com o uso de sistemas de membrana deste tipo.

[00042] Alternativamente, a precipitação pode ser amplamente descontrolada se estas propriedades não forem importantes na separação e comercialização subsequente do cloreto de sódio.

[00043] A solução contendo cloreto de sódio precipitado do sistema de membrana é suprida para um separador de sólido/líquido (chamado de Separação S/L no

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8/11 fluxo de folha) e o cloreto de sódio precipitado é separado da solução no separador.

[00044] O separador pode ser qualquer unidade de separação de sólidos/líquidos adequada.

[00045] O cloreto de sódio precipitado descarregado do separador de sólido/líquido é processado adicionalmente conforme pode ser requerido.

[00046] A solução remanescente descarregada do separador sólido/líquido é transferida para um trocador de calor (chamado de Resfriamento & Cristalização de H/E no fluxo de folha) e é resfriada à medida que passa através do trocador de calor, reduzindo assim a solubilidade de cloreto de potássio na solução abaixo da concentração do cloreto de potássio na solução e, por meio disso, precipitando o cloreto de potássio da solução.

[00047] A título de exemplo, o trocador de calor pode incluir uma etapa de destilação a vácuo para a remoção de água adicional e para fornecer algum resfriamento, embora isto possa ser feito, é limitado pela necessidade em evitar a precipitação excessiva de cloreto de sódio se este causar a contaminação que diminui o valor do cloreto de potássio.

[00048] O trocador de calor pode ser qualquer trocador de calor adequado.

[00049] O cloreto de potássio precipitado é separado da solução em um separador sólido/líquido a jusante (chamado de Separação S/L no fluxo de folha), completando assim a recuperação de cloreto de potássio a partir do minério de potassa.

[00050] O separador pode ser qualquer unidade de separação de sólidos/líquidos adequada.

[00051] O cloreto de potássio precipitado é processado adicionalmente conforme possa ser requerido.

[00052] A solução remanescente descarregada do

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9/11 separador de sólidos/líquidos, que ainda contém cloreto de potássio e cloreto de sódio, embora em concentrações inferiores à solução de alimentação inicial, é suprida para um trocador de calor (chamado de Aquecimento de H/E no fluxo de folha) e aquecida nisso. O trocador de calor pode ser qualquer trocador de calor adequado. Vantajosamente, o trocador de calor é o trocador de calor usado para resfriar a solução descrita acima que contém cloreto de potássio da primeira etapa de separação S/L.

[00053] Ao menos uma parte da solução aquecida é, então, reciclada para o sistema de membrana e é usada beneficamente para manter a temperatura no sistema de membrana.

[00054] Os principais condutores para o fluxo de folha consistem na necessidade em manter uma temperatura razoavelmente alta no sistema de membrana para evitar a precipitação de cloreto de potássio e o desejo em minimizar o uso de energia total.

[00055] O fluxo de folha mostrado na Figura 2 é substancialmente o mesmo fluxo de folha da Figura 1.

[00056] As principais diferenças entre o fluxo de folhas são discutidas abaixo.

[00057] 1. O fluxo de folha da Figura 2 opera em uma temperatura mais alta de até 75° C para a solução de alimentação.

[00058] 2. A temperatura mais alta da solução de alimentação torna possível extrair uma concentração mais alta de cloreto de potássio - cf 60% versus 50%.

[00059] 3. A temperatura mais alta da solução de alimentação torna possível reciclar a solução remanescente após a etapa de separação de cloreto de potássio em uma temperatura mais alta e torna possível usar o calor da solução para contribuir com o aquecimento da solução de alimentação. Isto é mostrado no fluxo de folha da Figura 2

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10/11 pela linha de reciclagem quer supre ao menos uma parte da solução reciclagem a uma etapa de aquecimento a montante em relação ao sistema de membrana.

[00060] A folha de fluxo mostrada na Figura 3 é substancialmente a mesma folha de fluxo mostrada na Figura 1.

[00061] A principal diferença entre as duas folhas de fluxo é a de que, na folha de fluxo da Figura 3, a solução aquecida remanescente após a etapa de separação do cloreto de potássio e a etapa subsequente de troca de calor é fornecida a um segundo sistema de membrana (designado

como Osmose	Reversa na figura)	a	ainda a água,
tipicamente 33	%, é removida da	solução	no sistema de
membrana.
[00062]	Esta etapa de	osmose	reversa ocorre
possivelmente	porque ambas	as	soluções possuem,

inicialmente, a mesma concentração de sal e, portanto, de pressão osmótica e, ainda que essa pressão osmótica seja bastante alta e acima daquela que poderia transferir a água para uma corrente de água pura tal como é feito em processos de dessalinização, a pressão requerida para direcionar a água de uma solução para a outra não é excessiva quando ambos possuem níveis significantes de sal presentes até que uma porção significante da água tenha sido transferida a partir da solução, como ocorre no primeiro sistema de membrana (Destilação de Membrana na figura).

[00063] A título de exemplo, apesar de as modalidades descritas acima operarem com soluções de alimentação em uma temperatura de até 50 e 75 °C, a presente invenção não está limitada e estende-se às soluções de quaisquer temperaturas adequadas.

[00064] A título de exemplo, apesar descritas acima alcançarem recuperações alimentação em das modalidades de

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11/11 e 60% de cloreto de potássio, a presente invenção não está limitada a essas recuperações.

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Método de separação do cloreto de potássio e cloreto de sódio a partir de uma solução aquecida desses sais, caracterizado por incluir as etapas de:

(a) formar uma solução aquecida contendo cloreto de potássio e cloreto de sódio derivada de uma fonte adequada;

(b) passar a solução através de um sistema de membrana e remover a água da solução e, através disso, aumentar a concentração de cloreto de sódio na solução acima da solubilidade do sal na temperatura da solução e precipitar o cloreto de sódio a partir da solução, em que o sistema de membrana é selecionado dentre um sistema de membranas hidrofílicas, um sistema de membranas hidrofóbicas ou uma combinação de membranas hidrofílicas e hidrofóbica;

(c) separar da solução o cloreto de sódio precipitado;

(d) resfriar a solução e, por meio disso, diminuir a solubilidade do cloreto de potássio sob a concentração de cloreto de potássio na solução e, por meio disso, precipitar da solução o cloreto de potássio; e (e) separar o cloreto de potássio precipitado da solução, em que as etapas de separação (c) e (e) ocorre por meio de um separador de sólido/líquido.
2. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por a etapa (a) de formação da solução aquecida contendo cloreto de potássio e cloreto de sódio incluir formar a solução dissolvendo o minério de potassa minado sobre o chão ou por meio da extração da solução envolvendo injetar a água aquecida, ou uma solução aquecida que é insaturada em relação ao cloreto de potássio e ao cloreto de sódio, em um corpo de minério de potassa e dissolver o subsolo mineral.

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3. Método, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado por a etapa (a) incluir formar a solução em uma temperatura de pelo menos 50°C.
4. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado por uma etapa (a) incluir formar a solução em uma temperatura de pelo menos 60°C.
5. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado por a etapa (a) incluir formar a solução em uma temperatura de menos de 90°C.
6. Método, acordo com qualquer uma das de reivindicações anteriores, caracterizado por a etapa (a) incluir formar a solução em uma temperatura de menos de 80°C.
7. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado por a etapa (b) incluir o controle da remoção de água da solução a fim de controlar a remoção de água para a precipitação dos cristais de cloreto de sódio de acordo com um tamanho selecionado.
8. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado por incluir a reciclagem da solução remanescente para o método após a etapa (e), em que a solução descarregada do separador de sólido/líquido da etapa (e) pode ser direcionada para o sistema de membrana na etapa (b), para a etapa (d) ou para uma etapa de aquecimento a montante em relação ao sistema de membrana da etapa (a).
9. Método, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado por incluir aquecer a solução remanescente antes da reciclagem da solução para o método.
10. Método, de acordo com as reivindicações 8 ou 9, caracterizado por incluir aquecer a solução remanescente

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3/3 antes da reciclagem da solução para o método através da troca de calor com a solução fornecida à etapa (d) e, por meio disso, resfriar a solução para o cloreto de potássio precipitado.
11. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 8 a 10, caracterizado por incluir combinar (i) a solução remanescente após a etapa (e) de separação do cloreto de potássio e após a água ser removida (ii) da solução na etapa (b), aquecendo a solução combinada, e usando a solução combinada aquecida na etapa (a) e formando a solução aquecida contendo cloreto de potássio e cloreto de sódio.
12. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por a solução aquecida contendo cloreto de potássio e cloreto de sódio conter adicionalmente cloreto de magnésio.
13. Método de acordo com a reivindicação 12, caracterizado por o método compreender as etapas de precipitar cloreto de magnésio após a passagem da solução aquecida pelo sistema de membrana e separar da solução o cloreto de magnésio precipitado pelo separador de sólido/líquido.