DE1179890B - Method of breaking down potassium chloride from underground storage facilities - Google Patents
Method of breaking down potassium chloride from underground storage facilitiesInfo
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Description
Verfahren zum Abbau von Kaliumchlorid aus unterirdischen Lagern Kaliumchlorid wird durch Abbau unterirdischer Salzlager gewonnen. Viele dieser Lager, z. B. die von Karlsbad, Neu-Mexiko, kommen als horizontale Lagen oder Schichten in Tiefen von 90 bis 900 m und tiefer vor. Der technische Abbau richtet sich in der Hauptsache auf die Gewinnung aus solchen Lagern, in denen das Kalium in Form von Sylvinit oder ähnlichen Rohsalzen vorliegt, die hauptsächlich aus Kaliumchlorid und Natriumchlorid bestehen.Method of breaking down potassium chloride from underground deposits Potassium chloride is obtained by dismantling underground salt deposits. Many of these camps, e.g. B. the from Karlovy Vary, New Mexico, come as horizontal layers or layers in depths from 90 to 900 m and lower. The technical dismantling is mainly directed to the extraction from those stores in which the potassium is in the form of sylvinite or Similar crude salts are present, consisting mainly of potassium chloride and sodium chloride exist.
Sylvinitlager werden im allgemeinen im Schachtbetrieb mit Kammer- und Pfeilerbau, ähnlich wie im Kohlenbergbau, abgebaut. Diese Art des Abbaus erfordert die Herstellung eines Zuganges zu dem unterirdischen Salzlager und das Abtragen des Rohsalzes in fester Form. Die festen Rohsalze werden nach oben gebracht und dort verarbeitet, um das Kaliumchlorid von den anderen Bestandteilen, insbesondere vom Natriumchlorid, zu trennen. Diese Trennung wird beispielsweise durch Flotation und Sortierung unter Ausnutzung ihrer verschiedenen Benetzbarkeiten durchgeführt.Sylvinite bearings are generally used in shaft operation with chamber and pillar construction, similar to coal mining. This type of removal requires the creation of access to the underground salt store and the removal of the crude salt in solid form. The solid crude salts are brought up and processed there to remove the potassium chloride from the other ingredients, in particular from the sodium chloride. This separation is carried out, for example, by flotation and sorting is carried out taking advantage of their different wettabilities.
Diese technischen Verfahren sind im allgemeinen auf die Gewinnung von Kaliumchlorid aus unterirdischen Lagern bis zu einer Tiefe von etwa 1000 m beschränkt. Die Kosten für das Niederbringen tieferer Schächte und für die entsprechenden Abstützungen sind zu hoch. Daher sind tiefer gelegene, stark kaliumchloridhaltige Lager, von denen einige in Tiefen von 1800 m und mehr vorkommen, bis jetzt nicht in dem Maße abgebaut worden, wie ihr Gehalt an Kaliumchlorid es normalerweise rechtfertigen würde. Außerdem erfordert der Trockenabbau von Kaliumchloridlagern hohe Kapitalinvestierungen und Betriebskosten sowohl für die technischen Ausrüstungen als auch für das Ausschachten, die Instandhaltung der Schächte und die Verfahren zur Trennung des Kaliumchlorids von den anderen Bestandteilen.These technical processes are generally based on the extraction restricted by potassium chloride from underground deposits to a depth of about 1000 m. The cost of digging deeper shafts and the corresponding supports are too high. Therefore, deep-lying, heavily potassium chloride-containing deposits are from some of which occur at depths of 1,800 m and more, until now not to that extent degraded as their potassium chloride content normally justifies would. In addition, the dry mining of potassium chloride deposits requires high capital investments and operating costs for both technical equipment and excavation, the maintenance of the wells and the procedures for separating the potassium chloride of the other ingredients.
Erfindungsgemäß wird Kaliumchlorid ohne schachtweisen Abbau und daher auch ohne die damit verbundenen Nachteile aus den unterirdischen Lagern gewonnen. Flotations- und Sortierungsanlagen sind nicht erforderlich, so daß ein großer Teil der kostspieligen Ausrüstung und Abbautechnik zur Gewinnung von Kaliumchlorid im Schachtbetrieb und zu seiner Abscheidung aus den Rohsalzen überflüssig ist. Daraus ergeben sich sowohl niedrigere Kapitalinvestierungen als auch niedrigere Betriebskosten. Ein Abbau von unterirdischen Rohsalzlagern, die auf Grund der Begrenzung der Schachtführung bisher nicht abbaufähig waren, wird somit ermöglicht.According to the invention, potassium chloride is obtained without degradation in a shaft and therefore obtained from the underground stores without the associated disadvantages. Flotation and sorting systems are not required, so that a large part the costly equipment and mining technology for the extraction of potassium chloride in the Shaft operation and its separation from the crude salts is superfluous. From it result in both lower capital investments and lower operating costs. A dismantling of underground crude salt deposits due to the limitation of the shaft routing were previously not degradable, is thus made possible.
Das Verfahren besteht darin, daß man Wasser oder eine verdünnte wäßrige Sole in einen Hohlraum eines unterirdischen Rohsalzlagers einleitet, in diesem sowohl das Kaliumchlorid als auch das Natriumchlorid löst und die entstehende Sole aus der unterirdischen Höhlung herauspumpt, diese Sole abkühlt und festes Kaliumchlorid von der Mutterlauge trennt. Die erfinderischen Merkmale des neuen Verfahrens bestehen darin, daß man den Salzgehalt der Mutterlauge so einstellt, daß sie in bezug auf beide Salze in demselben Verhältnis ungesättigt ist, wie diese beiden Salze in der Lagerstätte vorkommen, die Mutterlauge in die Lagerstätte zurückführt und die Salze in einem dem Vorkommen äquivalenten Verhältnis löst. Das Herauslösen des Kaliumchlorids und Nätriumchlorids aus dem Rohsalzlager wird also so durchgeführt, daß beide Salze gleichzeitig und ohne nennenswerte Selektivität gelöst werden.The method consists in using water or a dilute aqueous one Brine discharges into a cavity of an underground crude salt store, in this both the potassium chloride and the sodium chloride dissolve and the resulting brine pumps out of the underground cavity, this brine cools and solid potassium chloride separates from the mother liquor. The inventive features of the new process persist in that one adjusts the salt content of the mother liquor so that it in relation to both salts is unsaturated in the same proportion as these two salts in the Deposit occur, the mother liquor returns to the deposit and the salts dissolves in a ratio equivalent to the occurrence. Dissolving the potassium chloride and sodium chloride from the crude salt store is thus carried out in such a way that both salts be solved simultaneously and without significant selectivity.
Die Vermeidung der selektiven Herauslösung des Kaliumchlorids aus dem Lager ist ein wesentliches und charakteristisches Merkmal der erfindungsgemäßen Abbaumethode. Wenn auch die verschiedene Löslichkeit von Kaliumchlorid und Natriumchlorid in Wasser ein selektives Herauslösen von Kaliumchlorid aus den unterirdischen Lagern zulassen und somit die lästige Beseitigung beträchtlicher Mengen Natriumchlorid überflüssig machen würde, so hat sich dieses selektive Herauslösen doch als nachteilig er, wiesen, da es die Menge des abbaufähigen Salzes beschränkt. Gewöhnlich konnte nur ein geringer Teil eines Lagers abgebaut werden. Wenn jedoch ein selektives Herauslösen des Kaliumchlorids erfindungsgemäß vermieden wird, kann eine größere Menge Salz abgebaut werden. Betrachtet man die Kosten, die mit der Bildung eines unterirdischen Hohlraums zwecks Abbau eines Lagers verbunden sind, so ist die Möglichkeit, das Lager praktisch zu erschöpfen, von großer Bedeutung.Avoiding the selective leaching out of the potassium chloride the bearing is an essential and characteristic feature of the invention Dismantling method. Albeit the different solubility of potassium chloride and sodium chloride in water a selective leaching of potassium chloride from the underground stores and thus the troublesome disposal of considerable amounts of sodium chloride would make superfluous, this selective extraction has nevertheless proven to be disadvantageous he, as it limits the amount of salt that can be mined. Usually only a small part of a camp could be dismantled. But when a selective leaching of the potassium chloride is avoided according to the invention, can a larger amount of salt can be broken down. Looking at the cost involved with the Formation of an underground cavity for the purpose of dismantling a warehouse, so the possibility of practically exhausting the warehouse is of great importance.
Bei dem erfindungsgemäßen Abbau von Kaliumchlorid aus gewöhnlichen Kalilagern wird ein Bohrloch in die unterirdischen Kalischichten niedergebracht. Solche Schichten können bis zu 2100 m und mehr tief liegen und mehrere hundert Meter stark sein. Das Bohrloch hat die Form, wie sie beim sogenannten Lösungsabbau üblich ist. Meistens wird das Bohrloch bis zu einem Punkt nahe der obersten Kalischicht niedergebracht. Dann wird das Bohrloch bis zum oberen Teil der Kalischicht verrohrt. Anschließend wird durch die Verrohrung ein meistens konzentrisches Rohr bis unterhalb der unteren Kalischicht niedergebracht. Wenn die Natur der verschiedenen hängenden und liegenden Schichten es erforderlich macht, können bekannte Bergbauhilfsmittel verwendet werden, um den Hohlraum auf die KCl-Schichten zu beschränken und ein Zusammenbrechen des Hohlraums zu vermeiden. Durch den Ringraum zwischen der Verrohrung und dem konzentrischen Rohr (oder durch dieses bei umgekehrter Stromrichtung) wird ein wäßriges Medium in die Kalischicht geleitet, in der dann ein Hohlraum entsteht. In diesem Hohlraum wird sowohl Kaliumchlorid als auch Natriumchlorid in dem Wasser gelöst, das dann durch das Rohr nach oben befördert wird.In the inventive degradation of potassium chloride from ordinary Potash deposits, a borehole is drilled into the underground potash layers. Such layers can be up to 2100 m and more deep and several hundred meters be strong. The borehole has the shape customary in so-called solution mining is. Most of the time the borehole will be up to a point near the topmost potash layer brought down. The borehole is then cased to the top of the potash layer. Subsequently, a mostly concentric pipe is laid down through the piping the lower potash layer brought down. When the nature of the different hanging and lying layers makes it necessary, known mining aids can be used used to confine the cavity to the KCl layers and prevent it from collapsing to avoid the cavity. Through the annulus between the tubing and the concentric Tube (or through this in the case of reverse flow direction) becomes an aqueous medium into the potash layer, in which a cavity is then created. In this cavity both potassium chloride and sodium chloride are dissolved in the water, which then is conveyed up through the pipe.
Die Kreislaufführung des wäßrigen Mediums in den Hohlraum und aus diesem heraus kann auch in der Weise geschehen, daß man zwei oder mehrere Bohrlöcher mit dem Hohlraum in Verbindung bringt. Durch das eine Bohrloch wird Wasser, das hinsichtlich seines Kaliumchlorid- und Natriumchloridgehalts ungesättigt ist, in den Hohlraum geleitet, während die Lösung, in der sich die Salze aus dem Lager gelöst haben, aus einem anderen, mit dem Hohlraum verbundenen Bohrloch herausgepumpt wird. Es können auch beliebig viele Bohrlöcher niedergebracht werden, wenn ein ausgedehntes unterirdisches Lager ausgebeutet werden soll, wobei die Bohrlöcher je nach Erfordernis geöffnet und geschlossen werden können.The circulation of the aqueous medium in and out of the cavity this out can also be done in such a way that you have two or more drill holes brings in communication with the cavity. Through the one borehole water, that is unsaturated with regard to its potassium chloride and sodium chloride content, in passed the cavity while the solution in which the salts are dissolved from the bearing have, is pumped out of another borehole connected to the cavity. Any number of boreholes can be drilled, if an extensive one underground storage is to be exploited, with the boreholes as required can be opened and closed.
Kaliumchlorid und Natriumchlorid werden in dem Verhältnis, wie sie in dem Lager vorliegen, aus diesem gelöst, und zwar dadurch, daß man die Kreislaufgeschwindigkeit des wäßrigen Mediums durch den Hohlraum regelt. Die Flüssigkeit bleibt so lange in dem Hohlraum, bis sie sowohl mit Kaliumchlorid als auch mit Natriumchlorid nahezu gesättigt ist. Dies kann einige Zeit in Anspruch nehmen, und es ist nicht ungewöhnlich, wenn eine bestimmte Menge Zirkulierflüssigkeit einige Monate in dem Hohlraum bleibt.Potassium chloride and sodium chloride are in the same proportion as they are present in the camp, released from this, namely by the fact that the circulation speed regulates the aqueous medium through the cavity. The liquid stays that long in the cavity until almost with both potassium chloride and sodium chloride is saturated. This can take some time and it is not uncommon to when a certain amount of circulating fluid remains in the cavity for a few months.
Wenn sich die gewünschten Mengen Kaliumchlorid und Natriumchlorid aus dem Lager gelöst haben, wird die Flüssigkeit aus dem Hohlraum nach oben gepumpt.When the desired amounts of potassium chloride and sodium chloride have loosened from the bearing, the liquid is pumped up from the cavity.
Die Bildung einer gesättigten Lösung in dem Hohlraum wird nur selten angestrebt. Sehr oft sind die Solen aus dem Hohlraum beispielsweise nur zu 95°/0, jedoch nicht vollständig mit Chloriden gesättigt. Der genaue Sättigungsgrad (insbesondere an Kaliumchlorid) oder wie weit die Sättigung in dem Hohlraum gehen soll, wird von wirtschaftlichen Erwägungen bestimmt Sobald die Flüssigkeit nach oben kommt, wird sie gekühlt. Die Löslichkeit von Kaliumchlorid in Wasser nimmt mit niedrigeren Temperaturen ab, so daß das Kaliumchlorid beim Abkühlen ausfällt. Die Löslichkeit von Natriumchlorid jedoch nimmt bei den hier in Betracht kommenden niedrigeren Temperaturen nicht ab. Daher scheidet sich das Kaliumchlorid nach dem Abkühlen selektiv als fester Stoff ab, der durch abgeschiedenes Natriumchlorid nicht verunreinigt ist. Kleinere Mengen Mutterlauge, die dem kristallisierten Kaliumchlorid nach dem Abscheiden anhaften, sind meist keine wesentlichen Verunreinigungen des Kaliumchlorids. Gewünschtenfalls kann ein beträchtlicher Teil der anhaftenden Mutterlauge auf mechanischem Wege, z. B. durch Schütteln oder Waschen und Zentrifugieren oder Filtrieren des Kaliumchlorids, entfernt werden.The formation of a saturated solution in the cavity becomes rare strived for. Very often, for example, the brines from the cavity are only 95 ° / 0, but not completely saturated with chlorides. The exact degree of saturation (especially of potassium chloride) or how far the saturation should go in the cavity is determined by Once the liquid comes to the top, economic considerations will determine she chilled. The solubility of potassium chloride in water decreases with lower temperatures from, so that the potassium chloride precipitates on cooling. The solubility of sodium chloride however, it does not decrease at the lower temperatures which are considered here. Therefore, the potassium chloride selectively separates as a solid after cooling which is not contaminated by precipitated sodium chloride. Smaller amounts Mother liquor adhering to the crystallized potassium chloride after separation, are usually not significant impurities in the potassium chloride. If so desired a considerable part of the mother liquor adhering to it can be mechanically, z. B. by shaking or washing and centrifuging or filtering the potassium chloride, removed.
Nach Abscheiden des festen Kaliumchlorids wird die Mutterlauge mit genügend Wasser, das weniger Salz gelöst enthält als die Sole, zu einer Lösung verdünnt, welche sowohl Kaliumchlorid als auch Natriumchlorid in dem Verhältnis, wie sie in dem Rohsalzlager vorkommen, zu lösen vermag.After separation of the solid potassium chloride, the mother liquor is with enough water, which contains less dissolved salt than the brine, diluted to a solution, which both potassium chloride and sodium chloride in the ratio as shown in occur in the crude salt store, able to solve.
Dies wird zweckmäßig in der Weise durchgeführt, daß man einen Teil der in das Bohrloch einzuleitenden Mutterlauge herausnimmt und ihn durch Wasser, das im wesentlichen frei von Chlorid ist, ersetzt. Es wird also ein Teil der Mutterlauge aus der Kühlzone herausgenommen und eine äquivalente Menge Wasser der zurückfließenden Mutterlauge hinzugegeben. An Hand der Löslichkeit des Kaliumchlorids und des Natriumchlorids in der wäßrigen Sole, des Gewichtsverhältnisses des Kaliumchlorids und Natriumchlorids in dem Salzlager und der in dem Lager vorherrschenden Lösungstemperatur läßt sich die Menge der herauszunehmenden Mutterlauge (oder der Grad der Verdünnung) leicht errechnen, wobei der Gehalt der Chloride in der umlaufenden Mutterlauge und die Änderung der in dem Hohlraum verbleibenden Menge (z. B. Vergrößerung des Hohlraums durch die Lösung der Salze aus dem Lager) in Betracht zu ziehen sind.This is expediently carried out in such a way that one part takes out the mother liquor to be introduced into the borehole and replaces it with water, which is essentially free of chloride is replaced. So it becomes part of the mother liquor taken out of the cooling zone and an equivalent amount of water flowing back Mother liquor added. On the basis of the solubility of potassium chloride and sodium chloride in the aqueous brine, the weight ratio of the potassium chloride and sodium chloride in the salt store and the solution temperature prevailing in the store can the amount of mother liquor to be taken out (or the degree of dilution) slightly calculate, the content of chlorides in the circulating mother liquor and the Change in the amount remaining in the cavity (e.g. increasing the size of the cavity by dissolving the salts from the store) are to be taken into account.
Dieses Herausnehmen an Mutterlauge dient nicht nur dazu die in den Hohlraum zurückgeführte Mutterlauge auf den gewünschten Sättigungsgrad bezüglich beider Chloride einzustellen, sondern auch dazu, das Natriumchlorid aus dem System zu entfernen, so daß eine Anreicherung von Natriumchlorid in der zurückgeführten Mutterlauge verhindert wird.This removal of mother liquor is not only used for the in the Mother liquor returned to the cavity to the desired degree of saturation to adjust both chlorides, but also to get the sodium chloride out of the system to remove, so that an accumulation of sodium chloride in the recycled Mother liquor is prevented.
Da die Lösung von Kaliumchlorid in einer wäßrigen Sole, z. B. in der zurückgeführten Mutterlauge, mit einem Wärmeverbrauch verbunden ist, wird die für die Lösung in dem Hohlraum benötigte Temperatur durch Erhitzen der Bohrlochbeschickung aufrechterhalten. Andernfalls würde der Hohlraum sich allmählich zu stark abkühlen, und dies würde die Umlaufgeschwindigkeit erhöhen und die Wirkung des Verfahrens in hohem Maße beeinträchtigen. Wenn es sich wirtschaftlich rechtfertigen läßt, sollte man also die Temperatur im Hohlraum eher erhöhen, als sie unverändert lassen.Since the solution of potassium chloride in an aqueous brine, e.g. B. in the recirculated mother liquor, associated with a heat consumption, is used for the solution in the cavity required temperature by heating the well charge maintain. Otherwise the cavity would gradually cool down too much, and this would increase the speed of circulation and the effect of the process affect to a great extent. If it can be economically justified, it should So the temperature in the cavity should be increased rather than left unchanged.
Beispiel Aus einem etwa 1525 m unter der Erdoberfläche liegenden Sylvinitlager von einer Mächtigkeit bis zu 12 m wird Kaliumchlorid mit einer Ausbeute von etwa 900 t pro Tag abgebaut. Das Lager besteht zu etwa 570/, aus Kaliumchlorid und zu 430/, aus Natriumchlorid (bezogen auf die beiden Salze). Andere Stoffe, wie Magnesiumchlorid, liegen in verschieden großen Mengen vor.Example Potassium chloride is extracted from a sylvinite deposit about 1525 m below the surface of the earth with a thickness of up to 12 m with a yield of about 900 t per day. The bearing consists of about 570 /, of potassium chloride and 430 /, of sodium chloride (based on the two salts). Other substances, such as magnesium chloride, are present in different amounts.
Zunächst wird ein Bohrloch niedergebracht und ein Zugang zu den unterirdischen Sylvinitschichten geschaffen. Die Zeichnung gibt ein Schema des Abbaus von Kaliumchlorid aus diesem unterirdischen Lager. Die Zahlenangaben stehen für Tonnen des Materials pro Stunde.First, a borehole is drilled and access to the underground Sylvinite layers created. The drawing gives a scheme of the breakdown of potassium chloride from this underground warehouse. The numbers stand for tons of the material per hour.
Zu Beginn des Abbauverfahrens wird durch das Bohrloch Wasser in das unterirdische Lager eingeleitet, wodurch eine wäßrige Lösung, die mit Kaliumchlorid und Natriumchlorid nahezu gesättigt ist, erhalten wird. Gewöhnlich bildet sich hierdurch der gewünschte Hohlraum. Nachdem die Lösung das für den Betrieb günstige Gleichgewicht (z. B. eine etwa 95°/oige Sättigung) erreicht hat, wird sie heraufgepumpt und dem in der Zeichnung dargestellten Umlaufverfahren unterworfen.At the beginning of the mining process, water is poured into the buried underground, creating an aqueous solution containing potassium chloride and sodium chloride is nearly saturated. Usually this forms the desired cavity. After the solution the balance favorable for the operation (e.g. about 95% saturation) it is pumped up and dem Subject to the circulation process shown in the drawing.
Bei dem hier beschriebenen Abbauverfahren beträgt die Temperatur der Lösung in dem Hohlraum etwa 45°C. Die aus dem Bohrloch kommende wäßrige Lösung hat daher 45°C und enthält 197,7 kg KCl und 277,2 kg NaCI pro 1000 kg Wasser. Pro Stunde werden 654,31 t Wasser bzw. 129,34 t Kaliumchlorid und 181,40 t Natriumchlorid aus dem Hohlraum hochgepumpt.In the degradation process described here, the temperature is the Solution in the cavity about 45 ° C. The aqueous solution coming out of the borehole has therefore 45 ° C and contains 197.7 kg of KCl and 277.2 kg of NaCl per 1000 kg of water. Per hour 654.31 t of water or 129.34 t of potassium chloride and 181.40 t of sodium chloride are extracted pumped up the cavity.
Die Lösung wird dann in ein offenes Kühlbecken geleitet. Hier wird sie durch die vorherrschende Umgebungstemperatur auf 10°C abgekühlt. Das Kühlbecken ist verhältnismäßig flach und hat eine Flüssigkeitstiefe von 0,9 bis 1,5 m. Etwa 37,82 t Kaliumchlorid pro Stunde scheiden sich als festes Produkt ab. Die sich in dem Kühlbecken ergebende Mutterlauge wird derart abgezogen, daß stündlich 654,31 t Wasser, 181,40 t Natriumchlorid und 91,52 t Kaliumchlorid das Kühlbecken verlassen.The solution is then passed into an open cooling basin. Here will they are cooled to 10 ° C by the prevailing ambient temperature. The cooling basin is relatively shallow and has a depth of 0.9 to 1.5 m 37.82 t of potassium chloride per hour separate out as a solid product. Which are in the mother liquor resulting in the cooling basin is drawn off in such a way that 654.31 t water, 181.40 t sodium chloride and 91.52 t potassium chloride leave the cooling basin.
Von dieser Mutterlauge wird ein Teil abgetrennt, der sich auf 131,24 t Wasser, 18,32 t Kaliumchlorid und 36,37 t Natriumchlorid pro Stunde beläuft.Part of this mother liquor is separated off, which amounts to 131.24 t water, 18.32 t potassium chloride and 36.37 t sodium chloride per hour.
Die übrige Mutterlauge wird mit Wasser, das im wesentlichen frei von Kalium- und Nätriumchlorid ist und dessen Menge der abgezogenen Menge entspricht, aufgefüllt, d. h. mit 178,04 t Wasser pro Stunde (davon 131,24 t als Ersatz für das abgezogene Wasser und 46,80 t als Ausgleich für die Vergrößerung des Hohlraums durch das Lösen der Salze).The remaining mother liquor is with water, which is essentially free of Is potassium and sodium chloride and the amount of which corresponds to the amount withdrawn, filled up, d. H. with 178.04 t of water per hour (of which 131.24 t as a replacement for the withdrawn water and 46.80 t to compensate for the enlargement of the cavity by dissolving the salts).
Die so erhaltene verdünnte Mutterlauge wird dann erhitzt und in das Bohrloch zurückgeleitet. Dem Bohrloch wird also ein wäßriger Strom von 701,11 t Wasser, 73,19 t Kaliumchlorid und 145,03 t Natriumchlorid pro Stunde zugeführt. Diese verdünnte Mutterlauge gelangt in den Hohlraum, wo wiederum eine gesättigte wäßrige Lösung von Kaliumchlorid und Natriumchlorid entsteht, die aus dem Bohrloch hochgepumpt, in das Kühlbecken geführt und nach Aufarbeitung wieder in das Bohrloch eingeführt wird.The dilute mother liquor thus obtained is then heated and returned to the well. An aqueous stream of 701.11 tons of water, 73.19 tons of potassium chloride and 145.03 tons of sodium chloride per hour is thus fed to the borehole. This dilute mother liquor gets into the cavity, where in turn a saturated aqueous solution of potassium chloride and sodium chloride is formed, which is pumped up from the borehole, fed into the cooling basin and, after work-up, reintroduced into the borehole.
Auf diese Weise wird Rohsalz im Verhältnis von 65,39 t Kaliumchlorid und 49,34 t Natriumchlorid in der Stunde aus dem Lager gelöst. Infolge Vergrößerung des Hohlraums hält dieser 10,2 t Kaliumchlorid, 12,97 t Natriumchlorid und 46,80 t Wasser pro Stunde zurück.In this way, crude salt is made in the proportion of 65.39 t of potassium chloride and 49.34 t of sodium chloride released from the warehouse per hour. As a result of enlargement of the cavity, it holds 10.2 t of potassium chloride, 12.97 t of sodium chloride and 46.80 t t of water returned every hour.
Beim Abbau von Kaliumchlorid nach dem Verfahren dieses Beispiels wird vorzugsweise kontinuierlich gearbeitet. Sowohl in dem Kühlbecken als auch in dem Bohrloch ist eine genügend lange Verweilzeit vorgesehen, so daß der gewünschte Sättigungsgrad erreicht wird und die umlaufenden Flüssigkeiten die angegebene Zusammensetzung annehmen.When breaking down potassium chloride by following the procedure of this example preferably worked continuously. Both in the cooling basin and in the A sufficiently long dwell time is provided for the borehole, so that the desired degree of saturation is reached and the circulating liquids assume the specified composition.
Das feste Kaliumchlorid, das sich in dem Kühlbecken ausscheidet, wird auf mechanischem Wege, z. B. mit Hilfe von Kratzern, entfernt. Je nach dem gewünschten Reinheitsgrad kann dieses Kaliumchlorid weiterverarbeitet werden. Da das Kaliumchlorid aus einem direkten Kontakt mit der Mutterlauge kommt, enthält es meist noch etwas Mutterlauge, so daß es zweckmäßig ist, wenigstens die freie Feuchtigkeit zu entfernen. Dies kann dadurch erreicht werden, daß man das von der Mutterlauge im wesentlichen befreite Kaliumchlorid offen an der Atmosphäre stehenläßt. Wenn dem Kaliumchlorid größere Mengen Mutterlauge anhaften, können diese mit den üblichen Mitteln entfernt werden. Dieses Produkt kann auch getrocknet werden.The solid potassium chloride that precipitates in the cooling basin will by mechanical means, e.g. B. with the help of scratches removed. Depending on what you want Purity grade, this potassium chloride can be further processed. Because the potassium chloride comes from direct contact with the mother liquor, it usually still contains something Mother liquor, so that it is expedient to remove at least the free moisture. This can be achieved by essentially removing that of the mother liquor leaves released potassium chloride open to the atmosphere. When the potassium chloride If larger amounts of mother liquor adhere, these can be removed with the usual means will. This product can also be dried.
Der erfindungsgemäße Abbau von Kaliumchlorid ist nicht auf die Anwendung der oben angegebenen Temperaturen beschränkt, Die Temperaturdifferenz zwischen Bohrloch und Kühlbecken sollte jedoch mindestens 20°C, vorzugsweise 30 bis 50°C, betragen. Dies schließt nicht aus, daß die Lösung auch weniger stark abgekühlt werden kann. .jedoch sollte, wenn lohnende Mengen Kaliumchlorid mittels umlaufender Flüssigkeit abgebaut werden, nicht zu gering gekühlt werden.The breakdown of potassium chloride according to the invention is not limited to the application the temperatures given above are limited, The temperature difference between borehole and cooling basin should, however, be at least 20 ° C, preferably 30 to 50 ° C. This does not rule out that the solution can also be cooled less strongly. .However, if worthwhile amounts of potassium chloride should be added by circulating liquid be degraded, not be cooled too low.
Oft ist es zweckmäßig, sofern dies möglich ist, Temperaturen anzuwenden, die normalerweise beim Lösen in dem Hohlraum erreicht werden. Die Temperaturen, bei denen sich die Lösung bildet (unter Berücksichtigung der Lösungswärme), können zwischen 35 und 55°C liegen. Es können auch höhere Temperaturen zur Bildung der Lösung verwendet werden, indem man die Bohrlochbeschickung stärker erhitzt, als zur Kompensierung der negativen Lösungswärme des Kaliumchlorids erforderlich ist. In jedem Fall liegt die Temperatur der wäßrigen, gesättigten Lösung, die aus dem Bohrloch abgepumpt wird, selten über 75'C oder unter 25-C.It is often useful, if possible, to use temperatures, which are normally achieved when loosening in the cavity. The temperatures, in which the solution forms (taking into account the heat of solution), can between 35 and 55 ° C. It can also use higher temperatures to form the Solution can be used by heating the well charge more than is necessary to compensate for the negative heat of dissolution of the potassium chloride. In any case, the temperature of the aqueous, saturated solution, which is from the Borehole is pumped out, rarely above 75'C or below 25-C.
Der Grad der Abkühlung soll ausreichen, um die Abscheidung einer wirtschaftlichen Menge Kaliumchlorid aus der Lösung zu bewirken. Daher hängt die jeweilige Abkühlungstemperatur von verschiedenen Umständen ab. Im allgemeinen wird die Lösung auf 0 bis 25'C abgekühlt. Es lassen sich auch niedrigere Temperaturen anwenden, vorausgesetzt, daß ein Gefrieren der Lösung vermieden wird.The degree of cooling should be sufficient for the deposition to be economical Amount of potassium chloride out of the solution. Therefore, the respective cooling temperature depends on various circumstances. In general, the solution is cooled to 0-25.degree. Lower temperatures can also be used, provided that there is freezing the solution is avoided.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird das Abscheiden des festen KCl aus der Lösung in der Weise durchgeführt, daß man die Lösung in ein Becken fließen läßt, das der Atmosphäre ausgesetzt ist. Die Kühlung wird dadurch bewirkt, daß man die Lösung in dem offenen Becken auf eine so niedrige Temperatur kommen läßt, wie sie der umgebenden Atmosphäre, dem Flüssigkeitsdurchsatz und .der Beckenfläche entspricht. Man verwendet ein Becken mit möglichst großer Oberfläche und einer Tiefe von weniger als 3 m, vorzugsweise einer Tiefe von 0,60 bis 0,90 m.In a preferred embodiment of the invention, the deposition of the solid KCl from the solution carried out in such a way that the solution in a Flows basin exposed to the atmosphere. The cooling is thereby causes the solution in the open basin to be at such a low temperature can come as it does the surrounding atmosphere, the liquid throughput and .der Pelvic area corresponds. A basin with the largest possible surface is used and a depth of less than 3 m, preferably a depth of 0.60 to 0.90 m.
In Gebieten mit warmem Klima, wo ein Abkühlen in offenen Becken nicht möglich ist, muß man natürlich zu anderen Hilfsmitteln greifen, obwohl diese weniger wirtschaftlich sind. Es ist auch möglich, unter atmosphärischen Bedingungen mit Hilfe von Wärmeaustauschern und Kühlmitteln oder mit anderen bekannten Vorrichtungen, welche die Wirksamkeit oder Geschwindigkeit des Abkühlens fördern, stärker und/ oder schneller abzukühlen. Beispielsweise kann das Abkühlen an der Atmosphäre dadurch beschleunigt und verbessert werden, daß die Flüssigkeiten im Becken belüftet werden. Die Flüssigkeit kann in die Atmosphäre versprüht werden, um sich bei Zurückfallen abzukühlen.In areas with a warm climate, where cooling in open pools is not possible is possible, one naturally has to resort to other aids, although these are less so are economical. It is also possible to use in atmospheric conditions Help from heat exchangers and coolants or with other known ones Devices that promote the effectiveness or speed of cooling, to cool down stronger and / or faster. For example, the cooling at the Atmosphere are accelerated and improved by the fact that the liquids in the Basin to be ventilated. The liquid can be sprayed into the atmosphere, to cool off if you fall back.
Um gute Ergebnisse zu erzielen, sollte die gesättigte wäßrige Sole, die aus dem Bohrloch kommt, kein festes Natriumchlorid enthalten. Ist ein geringer Teil festes Natriumchlorid in der Sole, so emfiehlt es sich, dieses vor dem Abkühlen auf mechanischem Wege zu entfernen. Da jedoch die Löslichkeit des Natriumchlorids in der Sole mit fallender Temperatur zunimmt, kann eine gewisse Menge ungelöstes Natriumchlorid in der aus dem Bohrloch kommenden Sole gelassen werden.In order to achieve good results, the saturated aqueous brine, coming out of the well do not contain solid sodium chloride. Is a minor one If there is some solid sodium chloride in the brine, it is advisable to add this before cooling to be removed mechanically. However, since the solubility of sodium chloride In the brine increases with falling temperature, a certain amount of undissolved can be Sodium chloride can be left in the brine coming out of the well.
Ein wichtiges Merkmal des neuen Verfahrens ist die beschriebene Rückführungeinerungesättigten wäßrigen Lösung von KCl und NaCl in das Bohrloch, welche sowohl Natriumchlorid als auch Kaliumchlorid in einem Gewichtsverhältnis zu lösen vermag, das etwa dem Gewichtsverhältnis der Salze in dem Rohsalzlager entspricht. Infolge dieser Maßnahme gibt es praktisch keine selektive Lösung. Dies ist sehr wichtig, da sich herausgestellt hat, daß ein selektives Herauslösen von Kaliumchlorid die Geschwindigkeit, mit der sich dieses Salz an den Grenzflächen des Hohlraums löst, allzuschnell herabsetzt. Schließlich wird immer weniger Kaliumchlorid gelöst, so daß der Hohlraum seinen Wert als Kaliumchloridquelle praktisch verliert.An important feature of the new process is the described recycling of unsaturates aqueous solution of KCl and NaCl into the borehole, which contains both sodium chloride as can also dissolve potassium chloride in a weight ratio which is approximately the same as the weight ratio corresponds to the salts in the crude salt store. As a result of this measure there is practical not a selective solution. This is very important as it has been found that one selective leaching of potassium chloride the speed with which this Salt dissolves at the boundary surfaces of the cavity, degrades it too quickly. In the end less and less potassium chloride is dissolved, so that the cavity has its value as a source of potassium chloride practically loses.
Die Rückführung der Mutterlauge aus dem Abkühlbecken zu dem Bohrloch ist ebenfalls von großer Wichtigkeit für eine wirtschaftliche Durchführbarkeit des Verfahrens. Um die Mutterlauge auf diese Weise zu verwenden und um beide Salze innerhalb des Hohlraums in dem Gewichtsverhältnis zu lösen, wie , sie in dem Lager vorkommen, muß die Mutterlauge mit Wasser verdünnt werden. Nach einer bevorzugten Ausführungsform wird die Mutterlauge für ihre Rückführung in das Bohrloch derart zubereitet, daß zunächst ein wesentlicher Teil abgetrennt und dann Wasser in einer Menge zugegeben wird, die der entfernten Menge plus der Zunahme der in dem vergrößerten Hohlraum zurückbleibenden Menge entspricht. Die genaue Menge des abgezogenen Teils und des Frischwassers ist natürlich je nach dem Kalium-und Natriumchloridgehalt der Mutterlauge und des Lagers verschieden. An Hand des Chloridsalzgehalts der Mutterlauge, des Verhältnisses von Kaliumchlorid und Natriumchlorid in dem Lager, der Löslichkeit dieser beiden Salze bei der Bohrlochtemperatur und der verschieden großen Mengen, die in dem Hohlraum zurückgehalten werden, wird die richtige Zusammensetzung der Bohrlochbeschickung ermittelt, um damit alle Bedingungen für das Lösen beider Salze aus dem Lager in dem Gewichtsverhältnis, wie sie in dem Lager vorkommen, erfüllen zu können.The return of the mother liquor from the cooling pool to the well is also of great importance for the economic feasibility of the Procedure. To use the mother liquor in this way and to have both salts inside to solve the cavity in the weight ratio as they occur in the bearing, the mother liquor must be diluted with water. According to a preferred embodiment the mother liquor is prepared for its return into the borehole in such a way that first separated a substantial part and then added water in an amount becomes that of the amount removed plus the increase in the enlarged cavity amount remaining. The exact amount of the peeled part and the Fresh water is of course dependent on the potassium and sodium chloride content of the mother liquor and the camp different. Based on the chloride salt content of the mother liquor, des Ratio of potassium chloride and sodium chloride in the bearing, solubility of these two salts at the borehole temperature and the different amounts, that are retained in the cavity will be the correct composition of the Borehole loading determined to meet all conditions for the dissolution of both salts from the warehouse in the weight ratio as they occur in the warehouse to be able to.
Vorzugsweise verdünnt man die Mutterlauge mit Wasser, das im wesentlichen frei von KCl und NaCI ist. Man kann auch mit Wasser verdünnen, das hinsichtlich des KCl- und NaCI-Gehalts weniger konzentriert ist als die abgezogene Mutterlauge.The mother liquor is preferably diluted with water, which is essentially is free of KCl and NaCl. One can also dilute with water that with regard to of the KCl and NaCl content is less concentrated than the mother liquor drawn off.
Jedes Sylvinit-Rohsalzlager kann nach dem neuen Verfahren abgebaut werden. Solche Lager bestehen in der Hauptsache aus KCI und NaCI, können aber auch noch verschiedene andere lösliche und sogar unlösliche Bestandteile enthalten. Der Abbau ist im allgemeinen auf solche Lager beschränkt, die wenigstens 15 Gewichtsprozent,meistensjedoch25 Gewichtsprozent KCI enthalten. Wenn lösliche Stoffe vorhanden sind, die die Löslichkeit von NaCI und KCI in Wasser verändern, so muß ihre Wirkung nach den hier beschriebenen allgemeinen Richtlinien bei der Bildung der umlaufenden Sole in dem erforderlichen Sättigungs- bzw. Nichtsättigungsgrad in Betracht gezogen werden.Every sylvinite crude salt store can be mined using the new process will. Such bearings mainly consist of KCI and NaCI, but can also contain various other soluble and even insoluble components. Of the Degradation is generally limited to stocks that are at least 15 weight percent, but most often 25 Contains weight percent KCI. If soluble substances are present, the solubility change of NaCI and KCI in water, their effect must be as described here general guidelines in the formation of the circulating brine in the required The degree of saturation or unsaturation must be taken into account.
Die Verwendung von mehreren Bohrlöchern und Hohlräumen ist in dem neuen Verfahren möglich. Wenn man beispielsweise einen Hohlraum mit zwei Bohrlöchern in Verbindung bringt, so ist es möglich, ungesättigte Sole durch ein Bohrloch einzuführen und gesättigte Sole aus einem anderen Bohrloch abzuziehen. Eine solche Verwendung von zwei Bohrlöchern vermeidet den Wärmeverlust infolge Wärmeaustausches zwischen Bohrlochbeschickung und abgezogener Sole. Die verdünnte Mutterlauge kann auch in ein Bohrloch eingeführt werden, das mit einem anderen als dem ursprünglichen Hohlraum in Verbindung steht, z. B. wenn das ursprüngliche Bohrloch stillgelegt und der Abbau mit einem neuen Bohrloch wieder begonnen wird.The use of multiple boreholes and cavities is in that new procedures possible. For example, if you have a cavity with two holes brings in connection, it is possible to introduce unsaturated brine through a borehole and withdraw saturated brine from another borehole. Such a use of two boreholes avoids heat loss due to heat exchange between Well feed and brine withdrawn. The diluted mother liquor can also be used in a borehole may be introduced with a cavity other than the original one is in communication, e.g. B. when the original well is closed and mining is started again with a new borehole.
Der aus der Mutterlauge jeweils abgezogene Teil kann verworfen oder weiterverarbeitet werden, um das eine Salz oder beide Salze nach bekannten Verfahren zu gewinnen.The portion withdrawn from the mother liquor in each case can be discarded or further processed to one or both salts by known methods to win.
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