CN107250043A - 用于增强冷却池性能以及在溶液开采操作中盐产量的方法及*** - Google Patents

Abstract

一种冷却池***及使用一个或多个水下坝改善冷却池***的冷却性能的相关方法，以提高冷却池***的冷却性能，并增加盐沉淀或回收。将一个或多个水下坝纳入现有的冷却池***，与没有任何水下坝的同一个冷却池***相比，可以将流出温度降低1‑5°F。另外或替代地，可以控制池深度以增强流动混合和对流冷却。随着整个冷却池***的温度降低，从盐水溶液中沉淀出更多的含钾盐，从而在相同的冷却过程中增加产量或回收。

Description

用于增强冷却池性能以及在溶液开采操作中盐产量的方法及 ***

相关申请

本申请要求2014年12月18日提交的美国临时申请号62/093,823的优先权，其全文内容通过引用合并在此。

技术领域

本申请总体涉及用于从盐溶液(例如盐水源)中回收盐的冷却池***。更具体地说，本申请旨在调节冷却池深度和/或放置一个或多个水中的堤坝以增强表面对流并且控制流动混合，从而增加从盐溶液(例如盐水)的盐回收或盐产量。

背景技术

盐回收或沉淀用于各种行业以回收悬浮或溶解在流体中的期望或可用的天然存在的盐产物。例如，氯化钾或钾盐是一种天然存在并可用于各种应用的盐，例如用于肥料、食品和药物。钾肥通常通过两种方法生产，常规采矿技术和溶液开采，取决于沉积深度和地质。在对于常规采矿技术而言沉积物沉积过深或过稀薄的情况下，通常采用溶液开采，与常规采矿相比，溶液开采通常会产生最小的表面干扰和少量浪费。溶液开采的其他优点包括：杂质可以容易地除去，允许生产用于其他用途的高级盐，包括食品、化学制品和药物的制造。另外，通过将它们重新注入溶液开采洞穴中，容易地处理任何杂质(即不溶物)。

在溶液开采中，将加热的流体，例如加热的水或加热的饱和盐水，泵送到保持钾盐或含钾的盐的沉积物中的孔穴中，所述盐包括钾盐(即氯化钾)、卤盐(即氯化钠)、和硫酸钠。由于这些盐的高溶解性，将盐溶解在加热的流体中，同时留下其它盐。然后，将包含含钾盐的加热流体泵送到表面以进行回收和进一步处理。

许多溶解采矿作业利用太阳能蒸发池蒸发水以回收含钾盐。在一些地方，与矿井位置相关联的低环境温度基于流体和环境空气之间的对流冷却来提供冷却流体的能力。当流体冷却时，盐的饱和极限达到并且开始盐沉淀。当盐从溶液中沉淀出来时，它们沉降到冷却池的底部，在那里可以使用浮动表面疏浚来从冷却池舀取并除去沉淀物。含钾盐可以随后被引导至处理设施，在那里他们可以进行处理以用于运输和销售。

由于冷却池的热特性直接影响从溶液中沉淀的盐的量，所以改善现有冷却池***的冷却性能是有利的，而不需要大量投资或中断生产。

发明内容

在本发明的代表性实施例中，根据本发明的冷却池***可以包括一个或多个水下坝，以增加冷却池***内的冷却性能。冷却池***可用于从盐溶液，如盐水中回收盐。盐水可以提供自任何盐的水或溶液的来源，例如溶液开采的输出、盐水体或任何其它盐溶液源。为了简单起见，通常提及溶液开采；然而，根据实施例的冷却池***的输入可以由任何已知的盐溶液源提供。

一般而言，与现有的不带任何水下坝的冷却池***相比，在已有的冷却池中的一个或多个水下坝可以将流出温度降低约1°F至约5°F。通常，本发明的水下坝体作为挡板来增加冷却池***内的湍流和垂直混合，使得高温盐水通常在冷却池的较低水平处停滞并分层以暴露于表面以通过表面对流除热。随着整个冷却池***的温度降低，更多的含钾盐从盐水溶液中沉淀出来，从而在相同的冷却过程中增加了产量。

在一个代表性的实施例中，冷却池***包括一个或多个冷却池。冷却池***可以在一个或多个冷却池中包括一个或多个水下坝。在一些实施例中，一个或多个水下坝可以具有长度为约25英尺至约100英尺的坝长。在一些实施例中，一个或多个水下坝可以包括全宽度坝，或者替代地，仅在部分地横过冷却池的宽度延伸的楔形坝。在一些实施例中，一个或多个水下坝可以具有从坝的顶部到池表面测量的约1英尺至约4英尺的水下深度。

在另一个代表性实施例中，本发明的冷却池***可以包括串联布置的多个冷却池。冷却池***可以包括在一个或多个冷却池中的一个或多个水下坝。在一些实施例中，一个或多个水下坝可以具有从坝的顶部到池表面测量的约1英尺至3英尺的水下深度。鉴于与下游池相比上游池中的沉淀量，本发明的一些实施例中上游池具有一个或多个增加水下深度的水下坝，相较之下，下游池中一个或多个水下坝具有减少的水下深度。

在另一个代表性的实施例中，本发明可以包括一种用于在冷却池***内增加冷却并因此降低沉淀的方法。该方法可以包括在一个或多个冷却池内形成一个或多个水下坝。在一些实施例中，成形方法可以包括在一个或多个冷却池内形成一个或多个全宽度坝，而在替代实施例中，成形方法可包括形成不跨越全宽度的一个或多个楔形坝的一个或多个冷却池。在一些实施例中，成形方法可以包括形成一个或多个水下坝，以便具有深度约1英尺至约3英尺的水下深度。在一些实施方案中，形成方法可以包括疏浚沉淀沉积物以形成一个或多个水中的坝。在一些实施例中，成形方法可以包括将浆料泵送到冷却池中以形成一个或多个水中的坝。在其他实施例中，一个或多个水中的堤坝可以利用其它构造材料形成，例如，包括例如砾石、岩石、巨石、聚合物材料如聚乙烯块、副产物或诸如不需要的或不可用的沉淀物等的废弃物等等或其组合。

在本发明的代表性替代实施例中，可以构造一个冷却池***，其包括一个或多个用于冷却盐水溶液的冷却池，以使含钾盐沉淀出溶液。每个冷却池包括在池底和池表面之间限定的池深度。在一些实施例中，沉积在池底部的产物层或沉淀盐的顶表面限定了池底。可以选择性地增加或减少池深度，以通过增加或减小流速来改变每个池的冷却行为，从而增加或减少雷诺数。通过增加盐水溶液混合，池冷却可以通过改变池表面的对流和蒸发热损失来调节。在一些实施例中，可以选择性地调节池深度以利用基于季节性变化(例如较冷和/或干燥的环境空气)的较高驱动力，或者换句话说，在那一年特定季节存在的较高驱动力。

在另一个代表性实施方案中，用于改变冷却池***中的含钾盐的沉淀速率的方法可以包括选择性地调节池深度以改变流速和雷诺数的步骤。在一个代表性实施例中，该方法可以包括减少池深度以增加流速和雷诺数的步骤。通过增加雷诺数，增强盐水溶液混合，导致池表面的导热和蒸发热损失增加，从而提高冷却，提高含钾盐沉淀。在另一代表性实施例中，该方法可以包括增加池深度以降低流速和雷诺数的步骤。通过降低雷诺数，减少盐水溶液混合，从而降低池表面的导热和蒸发热损失，从而抑制冷却并降低含钾盐沉淀。在一些实施例中，选择性调节池深度的步骤可以进一步包括季节性地调节池深度以根据影响冷却池性能的周围环境条件(即空气温度、相对湿度、风速等)来控制含钾盐沉淀，目标是根据客户的产品需求，最大化池的产量或优化产量。

在另一个代表性的实施例中，一种控制冷却池性能的方法，例如但不限于在溶液开采操作中，可以包括定制冷却池的池深度以选择性地增加或减少含钾盐沉淀。

在又一个代表性的实施例中，用于季节性地调节冷却池***中的沉淀速率的方法可以包括基于影响冷却池性能的环境天气条件(例如温度，相对湿度和风速)的变化选择性地调节池深度。

上述材料和方法不限于钾盐和含钾盐的溶液开采。根据实施方案的材料和方法可以与需要盐回收或沉淀的任何类型的溶液开采过程和***，或盐水或盐溶液的其它来源一起使用。本发明的各种代表性实施例的以上概述并不旨在描述本发明的每个所示实施例或每个实现。相反，选择和描述实施例，使得本领域技术人员可以理解和理解本发明的原理和实践。下面的详细描述中的附图更具体地举例说明了这些实施例。

附图说明

现在通过举例的方式描述本发明的各种实施例，以参照附图进一步理解本公开，其中：

图1是根据本发明实施例的冷却池的俯视图。

图2是图1的冷却池的局部剖视图。

图3是根据本发明实施例的冷却池***的示意图。

图4是根据本发明的实施例的具有各种水中坝的冷却池***的正视图。

图5是根据本发明的实施例的冷却池的正视图。

图6是具有浮动疏浚的图5的冷却池的正视图。

图7是根据本发明的替代实施例的具有浆料喷射***的冷却池的正视图。

图8是根据本发明的实施例的冷却池***的俯视图。

图9是根据本发明的替代实施例的冷却池***的俯视图。

图10是沿图9的2-2线的图9的冷却池***的剖视图。

图11是根据本发明实施例的冷却池***的示意图。

虽然本发明能被修改为各种修正和替代形式，但是其细节已经通过附图中的示例示出并且将被详细描述。然而，应当理解，示意图不是将本发明限制于所描述的特定实施例。相反，示意图涵盖落入由所附权利要求限定的本发明的精神和范围内的所有修正、等同物和替代物。

具体实施方式

本公开的实施例总体上涉及与盐溶液源或盐水源一起使用的冷却池***，例如来自溶液开采、盐水体、结晶器回路或返回流或任何其它合适的盐水源，在其中需要回收盐。更具体地，所述实施例涉及放置一个或多个水下坝和/或调节冷却池深度。单独或组合使用的所述池深度和冷却坝***增强了所述池的表面对流和/或控制流动混合，从而增加了盐的产量。

冷却水坝

现在参考图1，本发明的典型冷却池100可以包括具有池长度104和池宽度106的线性池102。通常，所述冷却池100可以包括具有盐水入口流110的上游端108和具有盐水出口流112的下游端111。通常，所述盐水入口流110包括在饱和状态下或接近饱和的加热的盐水溶液，其从钾盐孔穴、结晶器溢出流或其它类似的精炼溢出流中泵出，并且可以包括含钾盐，包括例如钾盐(即碳酸钾)、卤盐(即氯化钠)和硫酸钠以及各种杂质，如氯化钙、硫酸钙、氯化镁、硫酸镁等。所述盐水出口流112通常包括冷却的盐水溶液，其中随着加热的盐水溶液冷却，商业实用的含钾盐通过沉淀除去。

如图1所示，冷却池100可以包括跨过池宽度106的一个或多个水下坝120。所述水下坝120可以包括跨越所述整个池宽度106延伸的全宽度堤坝122。或者，所述水中堤坝可以包括延伸穿过池宽度106的一部分并且具有坝开口126的楔形坝124。每个所述水下坝120具有坝长度128。在本发明的各种实施例中，坝长度128可以是从约25英尺到约100英尺的宽度。

现在参考图2，冷却池100通常具有池表面130、池底132和池深度134。所述水下坝120通常具有上游壁136、下游壁138和上坝表面140。在所述池底132和所述上坝面140之间限定坝高度142。水下深度144被限定在所述池表面130和所述上坝表面140之间。在本发明的各种实施例中，水下深度144可以为约1英尺至约3英尺。在冷却池100内，盐水溶液146通常具有各种盐水分层水平，邻近所述池底132具有更高浓度或更致密的盐水溶液148，以及靠近所述池表面130的较低浓度的较小密度的盐水溶液150。

在其最简单的形式中，如图1所示，通过使盐水入口流110在上游端108进入所述线性池102来进行冷却池100的操作。通常，盐水入口流110可以从溶液开采操作或孔穴来提供，并且包括溶解的含钾盐。当盐水入口流110沿着池长度104从上游端108行进到下游端111时，邻近池表面130的所述盐水溶液146经历对流冷却，使得盐水溶液146冷却。当盐水溶液146冷却时，所述盐水溶液146内的含钾盐的溶解度极限下降，使得超过溶解度极限的含钾盐沉淀出溶液并积聚在所述池底132上。

为了使冷却最大化，跨越池宽度106形成一个或多个水下坝120。通常，所述水下坝120通过增加所述盐水入口流110到达水下坝120时的雷诺数来破坏盐水分层水平，从而增加所述盐水溶液146的湍流和混合。通过增加湍流和混合，相较所述盐水溶液150具有更高温度的较浓的所述盐水溶液148被垂直混合并促使其升至所述池表面130。由于所述环境空气和较浓的盐水溶液148之间的温差增加，所述盐水溶液146的冷却速率增加。随着盐水溶液146的所述冷却速度增加，所述盐水溶液146的溶解度极限进一步降低，导致含钾盐的沉淀增加。

现在参考图3，根据本发明实施例的冷却池***200可以包括多个冷却池100，例如上游冷却池202和下游冷却池204。应当理解，冷却池***根据与冷却池***200的设计相关的因素可以包括任何数量的冷却池100，这些因素诸如是可用空间、资本资源和各种盐水溶液参数。通常，池***200包括盐水入口流206、中间池流208和盐水出口流211。此外，冷却池***200可包括进入所述上游冷却池202和下游冷却池204其中一个或两个的一个或多个精炼溢出流212。精炼溢出流212可以包括来自结晶器或其他精炼工艺的经处理的流，并且可以包括超出来自钾盐孔穴的未加工入口流的盐水浓度。

如图3所示，一个或多个水下坝120可以位于所述整个冷却池***200中，以加速盐水溶液146的冷却。如图3和图4所示，对于每个所述水下坝120可以使用各种不同的构造。例如，上游冷却池202可以包括第一水下坝220和第二水下坝222。如图所示，所述第一和第二水下坝220、222中的每一个为跨越所述上游冷却池202的整个池宽度106的全宽度水坝122。通常，所述第一和第二水下坝220、222可具有约25英尺至约100英尺之间的坝长度。下游冷却池204可包括第三水下坝224和第四水下坝226。如图所示，第三水下坝224可以包括楔形坝124。第四水下坝226可以基本上包括两个减小宽度的坝226a、226b，例如两个25英尺宽的堤坝，其占据具有100英尺坝长度的单个水下坝的空间。

如图4所示，冷却池***200内的各种所述水下坝可被构造成具有取决于它们在冷却池***200内的位置并且基于预期的产量或池“装载”而变化的水下深度144。例如，当盐水溶液146从上游位置移动到下游位置时，所述含钾盐将沉淀，从而随着所述盐水溶液146向下游移动而降低浓度。然而，上游位置和环境空气之间较大的温差在所述上游位置提供更大量的冷却，并导致沉淀的含钾盐在上游位置比在下游位置更快地聚集。当所述盐水溶液146的浓度从上游到下游位置下降时，所述盐水溶液146的冷却导致盐水溶液146保持饱和。为了保持所述冷却池***200的通过量，对于上游水坝而言，与下游坝相比，具有较大的水下深度144可能是有利的，以便为上游坝上的含钾盐提供更多的积聚面积。例如，第一水下坝220可以具有约5英尺的水下深度144，第二水下坝222可以具有约3.5英尺的水下深度144，第三水下坝224可以具有约2英尺的水下深度144和第四水下坝226可以具有约1英尺的水下深度144。为了促进对流冷却，保持最小水下深度144是有利的，尽管这个优点必须与预期的池负荷(含钾盐沉淀物积聚)和可用的疏浚能力相权衡。

水下坝120通常可以以各种方式形成。例如，如图5所示，冷却池100可以具有已经沉积并堆积在池底132上的沉淀层300。利用如图6所示的浮动挖泥机302，所述沉淀层300可以被疏通，以便从所述沉淀层300本身形成上游壁136、下游壁138和上坝表面140。随着时间的推移，浮式挖泥船302可用于改造新的水下坝120，其中较旧的水下坝被疏浚并运送进行处理。在图7所示的替代实施例中，一个或多个浆料流304可以用于喷射可以沉降到所述池底132上并形成所述水下坝120的浆液306。

现在参考图8，为现有的冷却池***400动态地建模了水下坝120的用途和优点。冷却池***400通常包括分别显示为冷却池401、402、403、404、405、406、407、408、409、410和411的总共11个冷却池。冷却池***400包括盐水入口流420、精炼溢出流422和出口流424。所述冷却池***400的冷却性能为以下表1所述的三种不同情况进行了建模：

表1

*对于每种情景，特征包括盐水入口流420和再循环流422的流速、温度和盐水溶液浓度。在情景2和3中，水下坝120各具有全宽度结构。此外，在情景之间环境温度、空气温度和风速保持一致。每个池的池深度134为9英尺。

与基线情景1相比，情景2和3的冷却性能和产量增加百分比(沉淀产量)总结在下表2中：

表2

情景	出口流424温度(°F)	产量增加(增加％)
			1	31.6	N/A
2	28.7	5.3％
			3	28.0	8.1％

如表1和表2所示，所述水下坝120在冷却池***中的使用增加了冷却池***的冷却能力，导致从冷却池***回收的含钾盐的量增加。此外，具有减小水下深度的所述水下坝120的结构可以进一步增加冷却产量和产物回收。然而，水下深度必须与其他操作条件进行比较，包括疏浚能力和生产能力，以确定任何特定冷却池***内水下坝120的最佳设计。

池深度

现在参考图9和图10，本发明的代表性的冷却池1000可以包括线性池1002，具有池长度1004和池宽度1006。通常，所述冷却池1000可以包括具有盐水入口流1010的上游端1008和具有盐水出口流1012的下游端1011。通常，所述盐水入口流1010包括从钾盐孔穴、结晶器溢流和/或其它类似的精炼溢出流中泵送的饱和或接近饱和的加热盐水溶液，并且可以包括含钾盐，包括例如硅藻土(即，碳酸钾)，卤盐(即氯化钠)和硫酸钠以及各种杂质如氯化钙、硫酸钙、氯化镁、硫酸镁等。所述盐水出口流1012通常包括冷却的盐水溶液，其中商业上实用量的含钾盐已经在加热盐水溶液冷却时通过沉淀除去。

现在参考图10，冷却池1000通常具有池表面1030和池底1032。一层产物沉淀在池底部1032上，从而限定了一个具有地板高度1049的池底1048。在冷却池1000内，位在池底1048之上的盐水溶液1046的高度在从池表面1030测量到池底1048的顶表面1047，从而限定池深1034。盐水溶液通常具有各种盐水分层水平，其中靠近池底1048的顶部1047具有更高浓度或更致密的盐水溶液1046a并且靠近池表面1030具有较低浓度或较不致密的盐水溶液1046b。

在其最简单的形式中，并且如上关于冷却坝实施例所述，如图9所示，冷却池1000通过使盐水入口流1010在上游端1008处进入线性池1002进行操作。通常，盐水入口流1010可以从溶液开采操作或孔穴提供，并且包括溶解的含钾盐。当所述盐水入口流1010沿着所述池长度1004从所述上游端1008行进到所述下游端1011时，所述盐水溶液1046，具体地在分层***中，所述靠近池表面1030的较不致密的部分经历对流冷却，使得所述盐水溶液1046冷却。当所述盐水溶液1046冷却时，所述盐水溶液1046中的含钾盐的溶解度极限下降，使得超过溶解度极限的含钾盐从溶液中沉淀出来并积累在池底1032作为池底1048。在一个具体实施例中，随着池底1048的构建，并且其高度1049增加，作为调节池深度的替代方法，产物1048或其一部分不被移除。在又一替代实施例中，池底1048的一部分形成如上所述的一个或多个水下坝120。

为了提高所述冷却池1000的冷却性能，增加分层之间，或者靠近池底1048的顶部1049的较致密的盐水溶液1046a和靠近所述池表面1030的较低浓度或密度较小的盐水溶液1046b之间的混合可以得到促进。可以增加混合以增加雷诺数，使得所述冷却池1000内的流动更加形成湍流，这又导致通过对流增加的热损失。增加雷诺数的一种方法可以包括增加所述盐水溶液1046通过所述冷却池1000的流速。利用具有固定池宽度1006的所述冷却池1000，可以通过减小所述池深度1034同时保持所述盐水入口流1010和所述盐水出口流1012的流量来增加盐水溶液1046的速度。

在实际的处理环境中，如图11所示，用于沉淀含钾盐的冷却池***1050通常包括多个互连的冷却池1000。例如，冷却池***1050可以包括总共十一个冷却池1000，包括冷却池1051、1052、1053、1054、1055、1056、1057、1058、1059、1060和1061。冷却池1051、1052、1053、1054、1055、1056、1057、1058、1059、1060和1061可以串联、并联或以串并联组合的布局来布置。冷却池***1050可以包括多个盐水入口流1010，其包括例如第一入口流1064和第二入口流1066。每个入口流1064和1066可以包括例如直接来自采矿孔穴的盐水流，即来自孔穴(CRF)的原料，来自结晶器/精炼溢出流(XLRO/F)的盐水流或它们的组合。在某些实施方案中，第一和第二入口流都是CRF和XLRO/F的组合。

在图11所示的一个具体实施例中，在每个通过一个或多个冷却池之后，将第一和第二入口流1064和1066组合成单个流1060b。具体如图11所示，流1064通过冷却池1051、1052、1053、1054、1055和1056，并以流1056a离开池1056。流1066通过冷却池1057、1058、1059和1060，并且以流1060a离开池1060。然后将流1056a和1060a合并为进入池1061的流1060b，之后作为出口流1012离开***1050。

不同池深度1034的影响在以下阐述的非限制性实施例中被进一步演示。

实例1：

在第一个例子中，冷却池***1050用冷却池1051、1052、1053、1054、1055、1056、1057、1058、1059、1060和1061建模，池深度1034为9英尺、6.5英尺和5英尺。为了建模的目的，在每一个冷却1051、1052、1053、1054、1055、1056、1057、1058、1059、1060和1061的中假定有效池深度1034相等。该模型是在夏季和冬季加工条件下构建的，夏季结果列于表3，冬季结果见表4。

表3：假设夏季加工条件的结果。

表4：假设冬季加工条件的结果。

表3和表4中总结的夏季和冬季模型的结果表明，设计为具有较浅池深度1034的单个冷却池1000的冷却池***1050表现出增加的冷却性能。与具有增加深度的可比较的冷却池相比，较浅的冷却池1000具有较高的速度。较高的速度导致冷却池1000内的雷诺数更高，从而增强垂直分层盐水体积的整个盐水溶液1046的流动混合。利用增加的流混合，在池表面1030盐水温度增加导致在池表面130更大的导电性和蒸发热损失。通过冷却池***1050在池表面1030处增加的热损失直接影响盐水出口流1012，最终导致减少的盐水出口流温度。

实例2：

在实施例2中，在与出口流160a组合之前，将与第一入口流1064相关联的冷却池***1050的一部分进行建模。参考图10，池深度对与其相应的冷却池1051、1052、1053、1054、1055和1056相关联的各种盐水出口流1051a，1052a，1053a，1054a，1055a和1056a的盐水出口流温度的影响和在夏季和冬季条件下都建立了模型。冷却池1050、1051、1052、1053、1054和1055用9英尺，6.5英尺和5英尺的池深度1034建模。对于建模的目的，池深度1034被假定为在每一个所述冷却池1051，1052，1053，1054和1055的相等。在夏季和冬季处理和环境条件下，建立了作为池中的大量液体(母液)的盐水作为传热机制的模型，夏季结果列于表5，冬季结果见表6。

表5：第一进口流1064冷却假定夏季加工条件。

表6：第一进口流1064假设冬季加工条件的结果。

实例3

在实施例3中，在与所述出口流1056a组合之前，对温度分布进行建模，其涉及到与通过冷却池***1050一部分的第二输入流1066相关的冷却的。参考图3，对于在夏季和冬季条件下与它们相应的冷却池1057、1058、1059和1060相关联的各种盐水出口流1057a，1058a，1059a和1060a来说，池深度对盐水出口流温度的影响进行建模。冷却池1057、1058、1059和1060用9英尺，6.5英尺和5英尺的池深度1034建模。为了建模目的，在每个冷却池1057、1058、1059和1060中假设池深度1034相等。第二输入流1066的模型是在夏季和冬季处理条件下构建的，夏季结果如表7所示，冬季结果见表8。

表7：第二输入流1066假设夏季处理条件的结果。

表8：第二输入流1066假设冬季处理条件的结果。

在比较上述三个实例的池深度1034对冷却性能的影响时，夏季与冬季结果的比较表明，相对于盐水出口流1012的冷却性能在夏季月份对池深度1034的变化较不敏感。夏季月份环境空气温度显著升高导致较低的传热驱动力，从而对冷却性能产生不利影响。

根据表3和表4所示的所述***1050的总体冷却性能，对夏季和冬季两者期间深度为5英尺、6.5英尺和9英尺时含钾盐的产量进行建模。预计产量水平列在表9中。

表9：含钾盐产量％增益

根据表9的产量数据，全年控制或满足产量目标的一种方法是调整池深度1034，而不是增加入口流1010，包括例如第一入口流1064和第二入口流1064的输入流量。

如贯穿上文描述的，本发明的冷却池***利用一个或多个水下坝和/或变体在冷却池中的深度，以增加冷却性能和从盐水中的产物回收，该盐水包括但不限于，溶解采矿操作中的孔穴未处理盐水流、溶解采矿或传统采矿作业中的结晶器溢流和/或精炼溢流、盐水体或任何其他盐水源。应当理解，所述冷却池***的设计可以根据可用面积，资本支出和盐水流参数进行各种修改和替代形式。意图不是将本发明限制于所描述和示出的特定实施例，而是覆盖落入本公开的精神和范围内的所有修改、等同物和替代方案。

Claims (26)

1.一种冷却池***，包括：

至少一个冷却池，冷却池含有盐水进入流和排出流，所述冷却池限定有池长度、池宽度和池深度；以及

至少一个水下坝，其定位成横跨所述池宽度的至少一部分，所述至少一个水下坝具有位于池面之下的上坝面。

2.如权利要求1所述的冷却池***，其中所述至少一个水下坝延伸横跨整个所述池宽度。

3.如权利要求1所述的冷却池***，其中所述至少一个水下坝仅延伸横跨所述池宽度的一部分，所述至少一个水下坝限定出坝缺口。

4.如权利要求1所述的冷却池***，其中所述上坝面定位在所述池面之下约1英尺至约5英尺的深度。

5.如权利要求1所述的冷却池***，其中所述池中具有盐溶液，所述盐溶液中浓度更高的盐水层沉积在池底附近，并且所述至少一个水下坝导致了雷诺数的增加或者所述盐溶液的垂直混合使得所述浓度更高的盐水层被迫趋向所述池面。

6.如权利要求1所述的冷却池***，其中所述至少一个冷却池包含至少一个上游冷却池和一个下游冷却池。

7.如权利要求6所述的冷却池***，其中所述上游冷却池包含至少一个水下坝，并且所述下游冷却池包含至少一个水下坝。

8.如权利要求7所述的冷却池***，其中所述上游冷却池中所述至少一个水下坝的水下深度为约3英尺到约5英尺。

9.如权利要求8所述的冷却池***，其中所述下游冷却池中所述至少一个水下坝的水下深度为约1英尺到约4英尺。

10.一种增加冷却池***冷却性能的方法，包括：

向冷却池***中注入盐水供应流；并且

在冷却池***中形成一个以上水下坝以增加所述冷却池***中的湍流或者垂直混合。

11.如权利要求10所述的方法，其中形成一个以上水下坝还包括：

清理所述冷却池***中的沉积层来限定所述一个以上水下坝。

12.如权利要求10所述的方法，其中形成一个以上水下坝还包括：

向所述冷却池***喷洒浆状流以限定所述一个以上水下坝。

13.如权利要求10所述的方法，其中形成一个以上水下坝还包括：

形成上游水下坝，以及

形成下游水下坝。

14.如权利要求13所述的方法，其中所述上游水下坝的水下深度为池面下约3英尺到约5英尺。

15.如权利要求14所述的方法，其中所述下游水下坝的水下深度为池面下约1英尺到约3英尺。

16.一种增加冷却池***盐回收的方法，包括:

在一个以上冷却池中增加盐水流的雷诺数，以此来增加冷却中的盐溶液对流，以此增加盐沉积。

17.如权利要求16所述的方法，其中所述一个以上冷却池的每一个具有在所述池的底面形成的盐沉积层，以及在所述沉积层之上的盐溶液的容量，其中池深度从所述盐沉积层的上表面到所述盐溶液的上表面来测量，

其中增加雷诺数包括：

主动控制所述一个以上冷却池的池深度来优化通过所述冷却池***的盐溶液冷却。

18.如权利要求17所述的方法，其中控制所述池深度包括:

降低所述一个以上冷却池的池深度。

19.如权利要求18所述的方法，其中所述池深度由9英尺降低至6.5英尺。

20.如权利要求19所述的方法，其中所述池深度降低至5.0英尺。

21.如权利要求17所述的方法，其中主动控制所述池深度增加盐沉积量约10％。

22.如权利要求16所述的方法，其中增加雷诺数包括:

在所述池中放置至少一个水下坝。

23.如权利要求22所述的方法，其中所述至少一个水下坝定位成横跨所述池宽度的至少一部分，所述至少一个水下坝具有位于池表面之下的上坝面。

24.如权利要求23所述的方法，其中所述至少一个水下坝横跨整个所述池宽度。

25.如权利要求23所述的方法，其中所述至少一个水下坝仅横跨所述水池宽度的一部分，所述至少一个水下坝限定出坝缺口。

26.如权利要求23所述的方法，其中所述上坝面定位在所述池表面之下约1英尺到约5英尺的深度。