DD271731A1

DD271731A1 - Verfahren zur gelenkten aussolung von kalisalzlagerstaetten

Info

Publication number: DD271731A1
Application number: DD31525588A
Authority: DD
Inventors: Norbert Grueschow; Karl-Hermann Seidl; Juergen Krumbein; Lothar Achtzehn; Volker Reintjes
Original assignee: Kali Veb K
Priority date: 1988-05-02
Filing date: 1988-05-02
Publication date: 1989-09-13

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur gelenkten Aussolung von Carnallititlagerstaetten unter Verwendung von gasfoermigem Sperrmittel bei Tempraturen zwischen 0-120C durch selektive Aussolung zur Verbesserung des Wertstoffausbringens an KCl. Erfindungsgemaess wird eine poroese und schwammartige Rueckstandsstruktur an den loesekinetisch aktiven Kavernenfirst- und -stossflaechen in jeder Ziehstufe unter Verwendung eines fuer Carnallitit hochselektiv wirkenden Loesemittels, durch ein Ueberangebot an aktiver Loeseflaeche oder durch einen Standsolprozess erzeugt und in einem weiteren Verfahrensschritt ein Loesemittelstrom von 5-25 m/h. 1 000 m2 Loeseflaeche bei Ziehstufenhoehen von 0,5-5 m durch die Rueckstandsstruktur geleitet, so dass die sich in der Rueckstandsstruktur ansammelnden Wertstoffe zusaetzlich gewonnen werden koennen.

Description

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur gelenkton Aussolung von Carnallititlagerstätten mit gasförmigem Sperrmittel bei Temperaturen zwischen 0°C bis 12O⁰C.

Charakteristik des bekannten Standes der Technik

Die Aussolung von Salzlagerstätten zum Zwecke der Gewinnung löslicher Salzmineralien oder Schaffung eines für Deponiezwecke geeigneten Hohlraumes Ist eine seit längerer ZeK übliche Technologie. Insbesondere für die Aussolung von Steinsalzlagern, die von Natur aus einen unkomplizierten Stoffbestand und eine sehr hohe Mächtigkeit haben- hat das Aussolverfahren seit der Einführung des gelenkten Solens mit Hilfe eines Abdeckmediums eine große Verbreitung gefunden. Allen Verfahren der Aussolung von Steinsalzlagerstätten gemeinsam ist die Verwendung eines kalten oder nur wenig vorgewärmten Lösemittels, vorzugsweise Wasser, wobei sich der Aussolvorgang bei oder nur wenige Grade über Geblrgstemperatur abspielt. Das Aussolen von Kalilagerstätten durch ein kaltes Solverfahren ist nur im Ausnahmefall, wie zum Beispiel in der kanadischen Provinz Saskatchewan auf der Anlage in Bella Piain, oder in Kombination mit anderen kaliverarbeitenden Prozeßstufen, wie z.B. im WP164923 dargelegt, effektiv. Schon bei der Aussolung von Sylviniten Ist die Verwendung eines Lösemittels mit erhöhter Temperatur zweckmäßig, wie aus den Arbeiten der sowjetischen Kaliindustrie im Zusammenhang won Aussolprojekten am Inder-See und in Karljuk ersichtlich ist. Bei der Aussolung von Carnallititlagerstätten ist eine polytherme Prozeßführung, d.h., ein Aussolen bei Temperaturen bis maximal 120°C mit anschließender Kühlung der Sole in Analogie zum bisherigen Heißverlöseprozeßyon bergmännisch geförderten Kalirohsalzen unumgänglich. Nach DD WP 53054 kann unter Voraussetzung dieser Analogie der Carnallitanteil der Lagerstätte durch Anwendung entsprechend temperierter und hoch an MgCI₂ konzentrierter Lösemittel nahezu vollständig und nahezu selektiv ausgelöst und eine Carnallititzersetzung Inder Gewinnungskaverne vermieden wordenen den Erfindungsbeschreibungen WP 152828,WP159423, WP 200020, WP 220013, WP137739 werden weitere Analogievarianten der polythermen Prozeßführung für die Aussolung von Carnallititlagerstätten beschrieben.

Da die Durchführung eines heißen Solprozesses mit der bei kalten Aussolprozessen üblichen Verrohrung aufgrund des Wärmeaustausches zwischen Ein· und Austritt nicht möglich ist, wurde die Isolation der konzentrisch in der Bohrung verrohrten Rohrtouren gegeneinander vorgeschlagen (WP 147 266). Eine Isolation der Rohrtouren gegeneinander ist zwar prinzipiell möglich, engt jedoch den freien Querschnitt für den Medientransport ein. Aus diesem Grunde wurde für Helßsolprozesse das Prinzip der Doppelsolkavernen mit zwei über den Kavernenhohlraum miteinander verbundenen Bohrungen entwickelt. In diesem Falle wird eine Bohrung zum Eintritt des heißen Lösemittel genutzt und die zweite Bohrung dient zum Austrag der Sole. Bei der praktischen Anwendung hat sich nun gezeigt, daß die Realisierung eines Heißsolprozesses in einer Einzelsolkaverne, aber besonders in Doppelsolkavernen, auf prinzipielle Schwierigkeiten stößt, die eine industrielle Anwendung erschweren. Diese Schwierigkeiten resultieren aus Temperaturverlusten über der Kaverne, Auskristallistaion von Werkstoff in der Kaverne, Absinken von primärem und sekundärem KCI In den Rückstand, unzureichender KCI-Sättigung der Sole, unzureichender Lösegeschwindigkeit usw. Durch verschiedene technische Maßnahmen (WP 137739, WP137957, WP 152828, WP 208389) wurde versucht, den genannten negativen Faktoren entgegenzuwirken. Nach langjähriger großtechnischer Erprobung ist jedoch festzustellen, daß die in den angeführten WP vorgeschlagenen Maßnahmen in äußerst begrenztem Umfr.ng effektivitäts- und stabü-ltätssteigemd wirksam werden und meßbare Effekte nur im Labor, Technikum bzw. im kleintechnischen Maßstab nachweisbar waren.

Weiterhin ist insbesondere aus Veröffentlichungen des Leningrader Institutes VNIIG zur Aussolung von Sylviniten am Inder-See bnv. in Karljuk aber auch aus eigenen Untersuchungen im VEB Kombinat KALI die Ausbildung schwammartiger Kristallstrukturen aus Löserückstand im Bereich der First- und Stoßflächen der Aussolkavernen in bestimmten, selektiv das Salzgestein auflösenden Prozeßphasen bekannt. Mit diesen schwammartigen Kristallstrukturen des Löserückstandes wird die t unzureichende Sättigung und die unzureichende Lösegeschwindigkeit erklärt, da eine Blockierung der aktiven Lösefläche vermutet wurde.

Das Ziel der Erfindung ist es, bei der heißen, selektiven, gelenkten Aussolung in Doppel· bzw. Einzelsolkavernen Wertstoffverluste an primärem und sekundärem KCI durch Absinken in den Kavernenrückstand zu vermeiden.

Darlegung des Wesens der Erfindung Der Erfindung liegt die technische Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zu entwickeln, das das Absinken und den Verlust do3

primären und des sekundären KCI in den Kavernenrückstand bei der Carnallititsolung verbindet. Erfindungsgemäß wird diese

Aufgebe folgendermaßen gelöst: Erzeugung einer porösen und schwammartigen Rückstandsstruktur anden lösekinetisch aktiven Kavernenfirst- und Kavernenatoßflächen In jeder Ziehstufe unter Verwendung eines für Carnallitit hochselektiv wirkenden Lösemittels, durch ein Überangebot an aktiver Lösefllche, indem eine Veränderung dea Verhältnisses von Durchsatz und Ziehstufenhöhe zu Beginn

des Aussolprozesses vorgenommen wird oder durch einen Standsolprozeß während der unvermeidbaren Stillstandszeiten,wöbe! für die Kaltsolung vorzugsweise ein Lösemittel mit 60-15Og MgCI₂/1000g H₂O und für die Heißsolung vorzugsweise ein

Lösemittel mit 280-33Og MgClj/1000g H₂O eingesetzt wird. Das Lösemittel enthält außerdem neben MgCI₂ und KCI Bogleitkomponenten an NaCI und MgSO₄, so daß eine Auflösung des im Carnallititgestein enthaltenen NaCI und MgSO₄ weitgehend vermieden wird. Mit der Erzeugung der schwammartigen Rückstandsstruktur wird das Absinken von Wertstoffen in den Kavernenrückstand

verhindert, da das im Gesteinsverband im Sylvinit und im Carnallitit enthaltene KCI ebenso wie das bei der inkongruenten

Auflösung des Carnallitits entstehende Zersetzungs-KCI in Form von Feststoffteilchen in der schwammartigen Rückstandsstruktur zurückgehalten werden. Aber nioht nur das Absinken von kristallinem Wertstoff wird verhindert, sondern auch dio hochgesättigten Soletröpfchen aus

dem direkten Kontaktbereich von Lösemittel und Gestein, die aufgrund ihrer höheren Dichte und der geringen

Strömungsgeschwindigkeit des Lösemittelstromes an den First- und Stoßflächen in den inaktiven Kavernenbereich absinken,

werden durch die schwammartige Rückstandsstruktur gebremst udn zerstört. Diese Wertstoffe werden in einem weiteren

Verfahrensschritt durch einen Lösemittelstrom von 5-25mVh und 1000m² Lösefläche bei Ziehstufoihöhen von 0,5-Sm

gewonnen, wobei der Lösemittelstrom durch die Rückstandsstruktur und an der Randzone der Rückstandsstrukturentlanggeführt wird und die Wertstoffe mit dem Lösemittelstrom zur Austrittsbohrung transportiert werden.

Ausführungsbeispiel

Bei der selektiven, gelenkten Heißsolung von Carnallitit mit gasförmigem Sperrmittel wird der Aussolprozeß bei MgCI₂-Gehalten in den kalitypischen Lösungen von 280 bis 330g MgCI₂/1000g H₂O durchgeführt. Das zum Einsatz kommende Lösungsmittel hat eine Temperatur von 80⁰C und eine Zusammensetzung von 287g MgClj/1000g H₂O

86g KCI/1000g H₂O

75g NaCI/1000g H₂O

29p MgSO₄/1000g H₂O

Durch den MgCI₂- und KCI-Gehalt des Lösemittels 1st eine sogenannte Solung im KCI-FeId das quartären Systems MgCI₂-KCI-NaCI-H₂O vorgegeben. Die hohe Vorkonzentration an den Begleitkomponenten NaCI und MgSO₄ sichert eine hohe Selektivität des Aussolprozesses.

Ausgehend von der bisherigen Fahrweise werden dabei Sättigungsgrade der Sole an KCI zwischen 85 und 90% und eine KCI-Zersetzung (sekundäres KCI, welches in den Rückstand absinkt) von 15 bis 30% erreicht.

Bei Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens wurde ein Überangebot an Lösefläche in den ersten 14 Tagen der Aussolung einer neuen Ziehstufe realisiert, und nach erfolgter Ausbildung der schwammartigen Rückstandsstruktur wurde ein Lösemitteldurchsatz von 10m₃/h · 1000 m² Lösefläche eingestellt

Im Ergebnis resultieren daraus Sättigungsgrade von 90 bis 92% und Zersetzungsgrade kleiner 5%.

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur gelenkten Aussolung von Carnallititlagarstätten mit gasförmigen Sperrmitteln bei Temperaturen von 0 bis 12O⁰C durch selektive Aussolung, gekennzeichnet dadurch, daß an don lösekinetisch aktiven Kavernenfirst- und Kavernenstoßflächen in jeder Ziehstufe unter Verwendung eines für Camallitit hochselektiv wirkenden Lösemittels eine poröse Rückstandsstruktur erzeugt wird, indem ein Überangebot an aktiver Lösefläche durch Veränderung des Verhältnisses von Durchsatz und Ziehstufenhöhe zu Beginn des Aussolprozesses vorgenommen wird oder indem ein Standsolprozeß während der unvermeidbaren Stillstandszeiten durchgeführt wird ur.d daß weiterhin ein Lösemittelstrom von 5 bis 25m³/h · 1000m² Lösefläche durch die Rückstandsstruktur und an der Rückstandsstruktur entlanggeführt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Ziehstufenhöhe vorzugsweise 0,5 bis 5 m beträgt.
3. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß zur Erzeugung der Rückstandsstruktur bei der Kattsolung vorzugsweise ein Lösemittel mit 50-150g MgCI₂/1000g H₂O verwendet wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß zur Erzeugung der Rückstandsstruktur bei der Heißsolung vorzugsweise ein Lösemittel mit 280-33Og MgCI₂/1000g H₂O verwendet wird.
5. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß das Lösemittel neben MgCI₂ und KCI Begleitkomponenten an NaCI und MgSO₄ enthält.