Способ концентрирования высокопроцентного хлорида натрия и устройство для его осуществления

НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ СПОСОБ КОНЦЕНТРИРОВАНИЯ ВЫСОКОПРОЦЕНТНОГО ХЛОРИДА НАТРИЯ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ(71) Заявитель Кали унд Зальц ГмбХ(73) Патентообладатель Кали унд Зальц ГмбХ(57) 1. Способ концентрирования высокопроцентного хлорида натрия с размером частиц менее 1 мм, содержащего загрязнения в растворимой и нерастворимой форме, включающий приготовление из указанного хлорида натрия и флотационного средства солевой пульпы,смешивание пульпы с многократным избытком циркулирующего раствора хлорида натрия,быстрое введение полученной смеси, в которой частицы поддерживают циркулирующим раствором хлорида натрия во взвешенном состоянии, в межтрубное пространство у основания реактора, выполненного в виде расширяющегося кверху конуса и снабженного центральной вертикальной трубой, регулируемой по высоте размещения в реакторе, с обеспечением частичного растворения и доведения до требуемых размеров крупных частиц в нижней части реактора,подъем циркулирующим раствором средних и мелких частиц в турбулентную зону средней части реактора,осветление раствора в верхней части реактора и отвод очищенного раствора из реактора,осаждение предварительно очищенной части продукта, состоящей из мелких частиц, в центральной вертикальной трубе, по которой пропускают вверх пузырьки воздуха, прилипающие к твердым частицам загрязняющих веществ и уносящие эти частицы в верхнюю часть реактора, откуда их удаляют вместе с пенным слоем, и отведение осажденных очищенных частиц из нижнего конца центральной вертикальной трубы, куда подают незначительную часть циркуляционного раствора, поднимающегося вверх противоположно оседающим частицам. 4335 1 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что циркулирующий раствор хлорида натрия, выходящий из верхней выпускной трубы реактора, подогревают с помощью теплообменника, после чего его основную часть направляют в межтрубное пространство у основания реактора, а незначительную часть в центральную вертикальную трубу. 3. Способ по п. 1 или 2, отличающийся тем, что используют циркулирующий раствор хлорида натрия, дополнительно содержащий менее 30 г/л , менее 50 г/л 4 и менее 2 г/л 4. 4. Способ по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что используют циркулирующий раствор, недонасыщенный хлоридом натрия. 5. Способ по любому из пп. 1-4, отличающийся тем, что процесс проводят при 30-80 С. 6. Способ по любому из пп. 1-4, отличающийся тем, что в качестве флотационного средства используют жирные кислоты, сульфатированные или сульфированные жирные кислоты и, при необходимости, дополнительно используют средство, повышающее адгезию. 7. Устройство для осуществления способа по любому из пп. 1-6, включающее выполненный в виде расширяющегося кверху конуса реактор (1) с центральной вертикальной трубой (2), регулируемой по высоте размещения в реакторе (1) с помощью насадок и снабженной средством для подачи в нее воздуха (3), при этом реактор (1) подключен к контуру циркуляции раствора хлорида натрия (4), внутри которого размешен теплообменник (6), и соединен трубопроводами (7) и (15) со смесительной емкостью (9) для ввода в него очищаемой смеси, и трубопроводом (17), обеспечивающим подачу незначительной части циркуляционного раствора в нижний конец центральной вертикальной трубы (2). Изобретение относится к способу концентрирования высокопроцентного хлорида натрия и устройству для его осуществления. Способ и устройство применимы как для концентрирования природного хлорида натрия, так и его смесей, получаемых в результате переработки калийной соли-сырца. Для производства калиевой и магниевой солей используют только часть соли-сырца, добываемой из калийных залежей. Остатком является, главным образом, хлорид натрия. Его отделяют электростатическим, флотационным способом или посредством горячего растворения, после чего доставляют в хранилище или отвалы. Остатки, залегающие в отвалах, состоят на 90 из хлорида натрия, остальная их часть включает хлорид калия, сульфаты кальция и магния,глинистые минералы, различные двойные соли ионов , , 2, 2, - и 42-. Получение промышленной каменной соли из этих остатков позволяет не только уменьшить загрязнение окружающей среды, но и является примером бережного отношения к природным ресурсам, а также приводит к энергосбережению. В настоящее время известен ряд предложений по очистке каменной соли, добываемой горнотехническими способами, или его остатков, образующихся в различных процессах ( 4025371,2811889,290405,1587002,659195). Производство выварочной каменной соли посредством ее полного растворения и последующей кристаллизации выпариванием требует больших затрат энергии и является дорогостоящим процессом. Хлорид натрия, содержащий сульфатные и глинистые материалы, может быть подвергнут разделению путем прямой или непрямой флотации, однако в целом это не приводит к требуемой степени его очистки. В немецком патенте 4025371 предложен способ очистки хлорида натрия, основанный на частичном растворении. В данном случае после электростатической обработки среднюю фракцию, полученную просеиванием, промывают раствором , а твердые загрязняющие составные части подвергают флотации с добавлением флотационного вещества. Хотя простые методы промывания вытесняют выщелачивание, снижающее качество, но они приводят лишь к небольшому повышению качества целевого продукта. В соответствии с немецким патентом 2811889 к промывочному раствору добавляют минеральную кислоту и перемешивают смесь в течение нескольких часов. Однако эффективность этого способа ограничена и требует нейтрализации остаточных кислых растворов. В патенте 290405 предложен способ выщелачивания для очистки хлорида натрия. При этом соль выщелачивают в чистом растворе хлорида натрия, где отсутствуют примеси, придающие раствору жесткость. Однако на предприятиях, где разрабатываются калийные залежи, как правило, нет чистых растворов хлорида натрия, и поэтому для таких растворов требуется предварительное получение чистой соли. Это приводит к значительным перегрузкам щелочного производства на соответствующих предприятиях, которые в большинстве случаев труднопреодолимы. Кроме того, для приготовления чистых растворов хлорида натрия, из-за отсутствия ее чистой соли,необходимо выделять часть очищенного продукта, вследствие чего снижается его выход. Задачей изобретения является разработка простого способа концентрирования высокопроцентного хлорида натрия посредством комбинации выщелачивания и флотации и соответствующего устройства для его осуществления, обеспечивающих получение целевого продукта со степенью чистоты более 99 . 2 4335 1 Задача, согласно изобретению, решается способом концентрирования высокопроцентного хлорида натрия,предварительно измельченного до размера частиц менее 1 мм, содержащего загрязнения в растворимой и нерастворимой форме, заключающимся в приготовлении из него и флотационного средства солевой пульпы, смешивании пульпы с многократным избытком циркулирующего раствора хлорида натрия, быстром введении полученной смеси, в которой частицы поддерживают циркулирующим раствором хлорида натрия во взвешенном состоянии, в межтрубное пространство у основания реактора, выполненного в виде расширяющегося кверху конуса и снабженного центральной вертикальной трубой, регулируемой по высоте размещения в реакторе, обеспечивая частичное растворение и доведение до требуемых размеров крупных частиц в нижней части реактора, подъеме циркулирующим раствором средних и мелких частиц в турбулентную зону средней части реактора, осветлении раствора в верхней части реактора и отвод очищенного раствора из реактора, осаждении предварительно очищенной части продукта, состоящей из мелких частиц, в центральной вертикальной трубе, по которой пропускают вверх пузырьки воздуха, прилипающие к твердым частицам загрязняющих веществ и уносящие эти частицы в верхнюю часть реактора, откуда их удаляют вместе с пенным слоем, и отведении осажденных очищенных частиц из нижнего конца центральной вертикальной трубы, куда подают незначительную часть циркуляционного раствора, поднимающегося вверх противоположно оседающим частицам. Согласно изобретению, в качестве исходных продуктов наряду с каменной солью невысокого качества, можно использовать остатки, образующиеся в калийной промышленности, осадки, образующиеся при электростатическом разделении, флотации и горячем растворении калийной соли-сырца. При использовании предлагаемого способа выгодно, чтобы в качестве рабочего раствора можно было использовать щелочь, имеющуюся на предприятии. Например, при проведении различных процессов очистки образуются растворы, насыщенные хлоридом натрия, однако еще имеющие достаточную растворяющую способность для хлоридов калия и магния, сульфата магния и даже для сульфата кальция. Настоящее изобретение обеспечивает возможность применения таких растворов, образующихся при очистке калийных солей, в качестве обрабатывающих рабочих растворов при условии комбинации селективного растворения и пневматической флотации. Кроме того, селективное растворение ускоряется посредством контролируемого растворения хлорида натрия. Поэтому в дальнейшем этот процесс характеризуется как активное выщелачивание. Процессы активного выщелачивания и флотации осуществляют в одном и том же устройстве. Устройство для осуществления предлагаемого способа представлено на прилагаемой схеме и включает выполненный в виде расширяющегося кверху конуса реактор (1) с центральной вертикальной трубой (2), регулируемой по высоте размещения в реакторе (1) с помощью насадок и снабженной средством для подачи в нее воздуха (3), при этом реактор (1) подключен к контуру циркуляции раствора хлорида натрия (4), внутри которого размещен теплообменник (6), и соединен трубопроводами (7) и (15) со смесительной емкостью (9) для ввода в него очищаемой смеси, и трубопроводом (17), обеспечивающим подачу незначительной части циркуляционного раствора в нижний конец центральной вертикальной трубы (2). Сырьевой кристаллизат, смешанный с рабочими растворами (7) и (13), направляют с помощью насоса(14) от смесительной емкости (9) к коническому концу реактора (1). Внутренний циркулирующий поток (4) способствует тому, что очищаемый сырьевой продукт находится в псевдоожиженном слое во взвешенном состоянии. Циркуляционный поток (4), выходящий из реактора (1) через верхнюю выпускную трубу, выгодно распределять и подогревать с помощью теплообменника (6). При этом основная его часть попадает в межтрубное пространство у основания конусообразного реактора, а незначительная часть - во внутреннюю вертикальную трубу (2). Подвергаемый очистке сырьевой кристаллизат, как правило, является неоднородной смесью в отношении размера зерен. Исследования показали, что загрязнения, в основном, представляют собой более крупные и мелкие фракции частиц. Поэтому при очистке необходимо учитывать, что более крупные частицы требуют и более длительного времени пребывания по сравнению со средними по размеру фракциями частиц. Мелкие частицы, имеющие более высокую специфическую поверхность, следует, по возможности, растворять. Согласно изобретению, это достигается посредством внутренней сортировки. Более крупные частицы дольше задерживаются в сосуде вследствие более высокой скорости оседания. Отводимый снизу от циркулирующего потока (4) поток (17) направляют к отводной трубе (2), вследствие чего мелкие частички, в основном, опять попадают в поток, где они находятся во взвешенном слое. Кроме того, в отводную трубу (2) подводят воздух (3), в результате чего труба одновременно служит флотационной зоной. Нерастворимые и труднорастворимые загрязнения (19), отделенные флотацией, выводят через верх реактора. При реализации способа на предлагаемом, согласно изобретению, устройстве имеется три участка взвешенного слоя, где выщелачивается сырьевой материал и отделяются растворимые загрязняющие вещества флотации и сортировки, где удаляют сульфаты щелочноземельных металлов и нерастворимые составные части и направляют обратно в реактор мелкие зерна 4335 1 успокоительный участок в верхней части реактора, где осуществляют наиболее полное разделение флотационного концентрата. В качестве рабочих обрабатывающих растворов можно использовать все растворы хлорида натрия, еще обладающие способностью растворять хлорид калия и сульфат магния. Установлено, что способ, согласно изобретению, лучше реализуется на практике, если используемый раствор слегка недонасыщен хлоридом натрия. Вследствие этого улучшается процесс растворения загрязнений и ускоряется выщелачивание из-за частичного растворения более крупных частиц. Для этого к рабочему раствору можно добавить воду (11) в смесительную емкость (9) предлагаемого устройства для осуществления способа. Для достижения более эффективного выщелачивания и сокращения времени пребывания обрабатываемого хлорида натрия в зоне реакции способ, согласно изобретению, проводят при повышенной температуре,предпочтительно при 30-80 С. Способ поясняется приводимыми ниже примерами, в которых в качестве флотационного средства использовали 46453 от фирмыв виде 1 -ного раствора. Добавку этого флотационного средства проводили непрерывно в смесительную емкость (9) описанного выше устройства. Пример 1. В этом примере исходный хлорид натрия подают непрерывно в смесительную емкость (9) устройства, согласно изобретению, со скоростью, примерно равной 0,5 кг/час. Используют исходный сырьевой продукт следующего состава (мас. ) 94,1 , 1,9 КС, 2,5 42 и 1,5 4. Кроме того, в смесительную емкость (9) подают непрерывно также чистый растворсо скоростью 0,5 л/час. Процесс концентрирования хлорида натрия проводят при температуре около 60 С,причем доля растворения исходного продукта составила около 10 . Количество флотационного средства 100 ч. Продукт задерживают у нижнего конца отводной трубы (2), подвергают фильтрации и высушивают. При этом получают конечный очищенный продукт следующего состава, то есть следующего качества (мас. ) 99,5 , 0,2 КС, 0,2 42 и 0,06 4. Пример 2. В этом примере для очистки хлорида натрия используют более объемное устройство согласно изобретению. Исходный хлорид натрия подают непрерывно со скоростью 5 кг/час. Он имеет следующий состав(мас. ) 92,3 , 2,8 , 3,0 42 и 1,9 4,. Кроме того, подают также рабочий, обрабатывающий раствор со скоростью 15 л/час, имеющий следующий состав (г/л) 313 , 11 КС, 5 42 и 2 4. Количество флотационного средства 200 ч. Очистку хлорида натрия проводят при температуре 50-60 С, доля растворения исходного продукта составила около 10 . После фильтрации и высушивания получают очищенный продукт следующего состава (мас. ) 99,6, 0, КС, 0,03 42 и 0,3 4. Пример 3. В этом примере исходный хлорид натрия подают в устройство со скоростью 5 кг/час. Он имеет следующий состав(мас. ) 92, 4 , 2,6 , 3,1 42 и 1,9 4. Кроме того подают также рабочий раствор со скоростью 15 л/час, имеющий следующий состав (г/л) 294 , 23 и 42 42. Количество флотационного средства 200 ч. Очистку проводят при температуре 50-60 С, доля растворения исходного продукта составила около 20 . В результате очистки получают продукт следующего состава (мас. ) 99,2 , 0,1 , 0,05 42 и 0,6 4. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220072, г. Минск, проспект Ф. Скорины, 66.