DD244965B1 - Verfahren zur herstellung von kaliumsulfat und kaliumchlorid - Google Patents

Description

Darlegung des Wesens der Erfindung

Die Erfindung muß die Aufgabe losen, die Ausbildung stark MgSO₄-ubersattigter Losungen in den Prozeßlosungen des Losungskreislaufes eines Heißloseprozesses fur Kalirohsalze mit nachfolgender Bildung störender sulfatischer Schlamme trotz der Einfuhr von gelöstem Sulfat aus in den Losungskreislauf einzuführenden stark S0₄-haltigen Umsetzungsiosungen des Kahumsulfatprozesses zu vermeiden

Weiterhin muß durch die Erfindung die Aufgabe gelost werden, daß der Produktionsanteil von Kaliumsulfat nicht durch die begrenzte Einfuhrmöglichkeit der aus der Kaliumsulfatherstellung resultierenden Umsetzungslosungen limitiert wird Es wurde gefunden, daß sich die hohen MgSO₄-Konzentrationen im Losungskreislauf eines Heißloseprozesses, welche fur die Bildung störender Sulfatschlamme verantwortlich sind, sicher vermeiden lassen, wenn nicht wie üblich eine geschlossene Kreislauffuhrung der Prozeßlosungen des Kaliumchlondprozesses angewendet wird, sondern wenn die fur die Heißverlosung des Rohsalzes benotigte Loselauge unter Verwendung von Abstoßlosungen einer benachbarten Kalifabrik, welche ein carnallitreiches Rohsalz verarbeitet, synthetisiert wird Auf diese Weise gelingt es, die unzulässigen Sulfatanreicherungen im Losungskreislauf zu vermeiden und der Bildung sulfatischer Schlamme auf diese Weise die Basis zu entziehen Der erfindungsgemaße Weg ist die Synthetisierung der Loselauge fur die Heißverlosung der Kahrohsalze im Kahumchloridprozeß aus Abstoßlosungen einer benachbarten Verarbeitungsanlage fur carnallitreiche Rohsalze, Teilmengen der Mutterlauge nach der Knstallisatabtrennung und sulfathaltigen Umsetzungs- beziehungsweise daraus hervorgehenden Decklaugen Überraschenderweise wurde gefunden, daß zur Vermeidung von in unzulässigem Maße an MgSO₄ übersättigten Prozeßlosungen im Losungskreislauf einer Heißloseanlage ein Mengenanteil von weniger als 10% Abstoßlosung notwendig

Durch die Einfuhr einer solchen Abstoßlosung, deren MgCI₂ MgSO₄-Verhaltms >7 1, möglichst >10 1, sein soll, ergeben sich nicht nur Wirkungen auf die Verminderung der SO₄-Ubersattigung in den Prozeßlosungen auf ein ungefährliches Maß, sondern durch den MgCI₂-Gehalt wird auch die Hohe der metastabilen Kiesentloslichkeit reduziert Zugefuhrte Abstoßlosung hat also hinsichtlich der Vermeidung der Bildung sulfatischer Schlamme eine Doppelwirkung Es ist auch möglich, daß außer Abstoßlosungen einer benachbarten Kaliverarbeitungsanlage mit hohem Carnallitanteil im Rohsalz andere Losungen mit den Komponenten MgCI₂, MgSO₄, KCI, NaCI und H₂O verwendet oder mitverwendet werden können, wenn ihr MgCI₂ MgSO₄-Verhaltms nahekommt, wie beispielsweise die nach DD WP 156255 zum Zwecke der Wertstoffgewinnung durch Tiefkühlung anfallenden Mutterlaugen eines Tiefkuhlprozesses

Die Erfindung fuhrt zu einer kontrollierten Hohe der MgSO₄-U bersattigung im Losungskreislauf ι η einem zulassigen Bereich und damit zu einer Vermeidung der Bildung störender Sulfatschlamme auch unter Bedingungen einer Einfuhr von SO₄-lonen in den Losungskreislauf durch die Einfuhrung großer Mengen SO₄-haltiger Umsetzungs- beziehungsweise Decklosungen Zu ihrer Ausfuhrung bedarf die Erfindung keiner zusatzlichen Ausrüstungen Die Loselaugensynthetisierung erfolgt in den Stapeltanks, die üblicherweise der Stapelung der Mutterlaugen vor ihrer Wiederverwendung als Loselauge dienen Entscheidend ist eine möglichst gleichmäßige Dosierung der zuzuführenden Abstoßlosung oder Tiefkuhllosung und/oder eine gute Durchmischung mit den übrigen Komponenten, die die Loselauge bilden Durch die erfindungsgemaße Losungseinfuhr vn Abstoßlosungen eines benachbarten Kaliwerkes in den Losungskreislauf eines Heißloseprozesses erhöht sich die Menge der überschüssigen, aus dem Kreislauf der Prozeßlosungen abzustoßenden Mutterlosungen Diese Mutterlosungen enthalten noch wesentliche Mengen an gelosten Wertstoffen, die nach bekannten Verfahren gewinnbar sind

Bei der Synthetisierung wurde weiterhin überraschenderweise gefunden, daß die MgS0₄-Konzentration im Losungskreislauf der Kaliumchlondherstellung durchaus einen Betrag annehmen kann, der bis zu 100% über der Gleichgewichtsloslichkeit des Bodenkorpers Langbeimt liegen kann, ohne daß Prozeßlosungen die Folge sind, weil keine rasche Gleichgewichtseinstellung erfolgt Es ist also nicht erforderlich, die MgSO₄-Ubersattigung völlig zu vermeiden Das erfindungsgemaße Verfahren wird an nachfolgenden Ausfuhrungsbeispielen naher erläutert

Ausfuhrungsbeispiel 1

100t eines Kahrohsalzes mit 12,5% Sylvin, 2% Kainit, 9,5% Camallit, 7,5% Kiesert, je 1 % Anhydrit und Polyhalit und 66,5% Hallt werden mit 190m³ einer Loselauge der Zusammensetzung 82g/l KCI, 172g/l MgCI₂, 47g/l MgSO₄, 88g/l NaCI,840g/l H₂O bei 92°C heiß verlost Die Synthetisierung der Loselauge erfolgt auf 120 m³ Mutterlauge der Zusammensetzung 75g/l KCI, 218g/l MgCI₂, 56g/l MgSO₄, 65g/l NaCI, 873g/l H₂O, 48m³ sulfathaltiger Decklauge mit 131 g/l KCI, 35g/l MgCI₂, 40g/l MgSO₄,175g/l NaCI, 862 g/l H₂O sowie 16m³ Abstoßlosung einer benachbarten Kaliverarbeitungsanlage der Zusammensetzung 41 g/l KCI, 308g/l MgCI₂, 21 g/l MgSO₄, 32g/l NaCI,876g/l H₂O Die Zufuhrung der Abstoßlosung erfolgt in einem Stapeltank gemeinsam mit der Mutterlauge im kontinuierlichen Strom Aus dem Stapeltank wird die fur die Loselauge erforderliche Losungsmenge kontinuierlich entnommen Der Zusatz der Decklauge erfolgt zu dieser Losungsmischung ebenfalls kontinuierlich Die heiße Losung der Zusammensetzung 153g/l KCI, 178g/l MgCI₂,49g/l MgSO₄,95g/l NaCI,810g/l H₂O wird nach bekanntem Verfahren geklart und gekühlt und dabei ein Kristallisat erhalten, dessen Kahumchloridanteil in ebenfalls bekannter Weise zu Kaliumsulfat weiterverarbeitet wird Dabei entsteht Kaliumsulfatumsetzungslosung, deren Zusammensetzung etwa 180 bis 190 g/l KCI, 70 bis 75g/l MgCI₂, 65 bis 70g/l MgSO₄,10 bis 20g/l NaCI und 880 bis 890g/l H₂O betragt, die wegen ihres erheblichen Wertstoffgehaltes zum Decken des Kristallisates verwendet werden muß, wobei die sulfathaltige Decklauge der genannten Zusammensetzung resultiert, deren Sulfatgehalt in den Losungskreislauf des Heißloseprozesses gelangt und ohne die erfindungsgemaße Zufuhrung der Abstoßlauge zu SO₄-Ubersattigungen im unzulässigen Bereich fuhren wurde Durch die erfindungsgemaße Zufuhrung der Abstoßlosung wird die SO₄-Anreicherung verhindert Bei der Kristallisation der heißen Losung entsteht Mutterlauge der genannten Zusammensetzung Der überschüssige Anteil, der nicht zur Loselaugensynthetisierung verwendet wird, wird aus dem Prozeß abgestoßen und einer Wertstoffruckgewinnung nach bekanntem Verfahren zugeführt

Ausführungsbeispiel 2

Die Heißverlösung des Kalirohsaizes gemäß Beispiel 1 erfolgt nach bekanntem Verfahren mit 188m³ Löselauge der Zusammensetzung 78g/l KCI, 166g/l MgCI₂,44g/l MgSO₄,89g/l NaCI, 846g/l H₂O. Diese Löselauge wird aus den Komponenten 106m³ Mutterlauge der Zusammensetzung 70g/l KCI, 215g/l MgCI₂, 51 g/l MgSO₄, 65g/l NaCI, 876g/l H₂0,48m³ Decklauge der in Beispiel 1 genannten Zusammensetzung sowie 28m³ gemäß WP 156255 entstehenden Tiefkühlmutterlauge, deren Zusammensetzung nach dem Tiefkühlen und Wiedererwärmen 46g/l KCI, 238g/l MgCI₂, 36g/l MgSO₄, 49g/l NaCI, 896g/l H₂O beträgt, synthetisiert

Die weitere Prozeßführung erfolgt wie in Beispiel 1.

Claims (2)

1 Verfahren zur Herstellung von Kaliumsulfat und Kaliumchlorid durch Heißverlosung von Kahrohsalzen unter Einbeziehung dersulfathaltigen Uberschußlosungen des Kaliumsulfatherstellungsprozesses in die Kaliumchloridhersteliung, gekennzeichnet dadurch, daß fur die Synthetisierung der Loselauge außer im Kreislauf geführter Mutterlauge und sulfathaltigen Decklaugen eine Abstoßlosung aus der Verarbeitung carnalhtreicher Rohsalze mit einem MgCI₂-/ MgSO₄-Verhaltnis >7-1 oder/und andere Losungen mit einem geeigneten MgCI₂-/MgSO₄-Verhaltms in einer Menge mitverwendet werden, so daß sich im Losungskreislauf der Kaliumchloridhersteliung eine MgSO₄-Konzentration einstellt, die zwischen der Sattigungskonzentration und 100% über der Gieichgewichtskonzentration des Langbeinits liegt.

2. Verfahren nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß das MgCI₂-/MgSO₄-Verhaltms der mitverwendeten Losungen vorzugsweise >10 1 betragt.

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Kaliumsulfat und Kaliumchlorid durch Heißverlosung von Kalirohsalzen, mit Gewinnung eines Kaliumchloridkristallisates als Zwischenprodukt und unter Einbeziehung der sulfathaltigen Uberschußlosung des Kaliumsulfatprozesses in den Kaliumchlondherstellungsprozeß Die Erfindung ist geeignet 7ur Vermeidung von unzulässigen MgSO₄ Anreicherungen im Losungskreislauf der KCI Herstellung, welche zur Ausscheidung sulfatischer Doppelsalze, insbesondere Langbeinit, fuhren wurden und Prozeßschwierigkeiten durch Sulfatschlammbildung verursachen können Durch die Erfindung wird das Problem der uneingeschränkten Integration sulfathaltiger Uberschußlosungen des Kaliumsulfatprozesses und das damit verbundene Problem der Limitierung der Hohe des Kahumsulfatproduktionsanteiles durch die üblicherweise beschrankte Einfuhrmöglichkeit sulfathaltiger Prozeßlosungen des Kaliumsulfatherstellungsprozesses in den Kaliumchlondherstellungsprozeß gelost

Charakteristik der bekannten technischen Losungen

Die Erfahrung bei der Verarbeitung von Kalirohsalzen zu Kaliumsulfat und Kaliumchlorid hat gezeigt, daß bei der Überschreitung bestimmter Produktionsanteile von Kaliumsulfat an der Gesamtproduktion es zur Bildung von an MgSGvhochubersattigten Prozeßlosungen kommt, da bei hohen Kahumsulfatproduktionsanteilen entsprechend große Mengen gelöstes Magnesiumsulfat mit den überschüssigen Losungen des Sulfatprozesses in den Laugenkreislauf des Kaliumchlondprozesses gelangen, die dessen Vertraglichkeit an MgSO₄ überschreiten In diesem Falle kristallisieren sulfatische Doppelsalze, insbesondere Langbeinit (K₂SO₄ 2MgSO₄), aber auch unter Umstanden Polyhalit (K₂SO₄ MgSO₄ 2CaSO₄ 2H₂O), aus der heißen Losung aus Diese Auskristal I isation von Doppelsulfaten durch Aufhebung von MgSO₄-U bersattigungen fuhrt zu sehr fei ntei I igen und voluminösen Niederschlagen in den Prozeßlosungen, die Klar und Sedimentationsprozesse stören und zu Verkrustungen fast aller Hauptaggregate fuhren können Die Folge sind Störungen in fast allen Anlagenteilen, vermehrter Spulwasserbedarf und damit vermehrte Kaliverluste, Qualitatsverschlechterung der Produkte und anderweitig erschwerte Prozeßfuhrung Die MgSO₄ Anreicherung resultiert aus der laufenden Einfuhrung der sulfathaltigen Uberschußlosungen des Kaliumsulfatprozesses in den Kaliumchlondprozeß Das geschieht üblicherweise dadurch, daß die bei der Kaliumsulfatherstellung aus Schomt (K₂SO₄ MgSO₄ 6H₂O) entstehende kaliumchloridreiche sogenannte Sulfatlauge zum Decken des Kaliumchloridkristallisates eingesetzt wird, wo sich eine sulfathaltige Decklauge bildet, die in den Losungskreislauf des Heißloseprozesses eingeführt wird Die bei der Herstellung des Schonits anfallende, ebenfalls bis80g/l MgSO₄ enthaltende Schonitmutterlauge wird ebenfalls üblicherweise in diesen Losungskreislauf eingespeist Im Gegensatz zu ähnlichen Erscheinungen, die aus loslichen Sulfatanteilen des Rohsalzes entstehenden MgSO₄ Übersättigungen resultieren fuhrt bei Einfuhrung von gelöstem MgSO₄ durch MgSO₄ haltige Prozeßlosungen nur eine Limitierung der unterzubringenden Losungsmengen entsprechend der Vertraglichkeitsgrenze zum Ziel Die Hohe des Produktionsanteiles an Kaliumsulfat muß so gewählt werden, daß in den Losungskreislauf der Kaliverloseanlage insgesamt nur soviel gelöstes MgSO₄ eingeführt wird wie durch MgSO₄ Verluste mit den festen oder flussigen Verarbeitungsruckstanden wieder ausgeführt wird Anderenfalls erreicht der MgSO₄ Spiegel eine solche Hohe, daß sich die MgSO₄ Übersättigung durch Doppelsulfatausscheidung in Form von schlammartigen Niederschlagen mit den dargestellten negativen Folgen aufhebt Dadurch ist die Hohe der Kaliumsulfatproduktion die mit einem Kaliumchlondprozeß verkoppelt ist limitiert Eine andere Möglichkeit besteht dann, sulfathaltige Prozeßlosungen einzudampfen und zu hochkonzentrierten MgCI₂ Losungen aufzuarbeiten, wozu erhebliche apparative und energetische Aufwendungen erforderlich sind Ein solches Verfahren ist in DE PS251 3947 beschrieben

Ziel der Erfindung

Die Erfindung hat das Ziel die bei der Herstellung von Kaliumchlorid und Kaliumsulfat entstehenden, nachteiligen ökonomischen Folgen die entweder durch die Bildung störender Sulfatschlamme, oder die Begrenzung der Produktionshohe von Kaliumsulfat infolge begrenzter Einfuhrmöglichkeiten sulfathaltiger Umsetzungslosungen aus der Kaliumsulfatherstellung in den Heißloseprozeß bedingt sind, aufzuheben, ohne daß dazu Eindampfanlagen erforderlich sind