DE19631520C2 - Verfahren und Anlage zur soltechnischen Gewinnung von Evaporiten und Aufbereitung von Salzlösungen - Google Patents
Verfahren und Anlage zur soltechnischen Gewinnung von Evaporiten und Aufbereitung von SalzlösungenInfo
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Anlage zur soltechnischen Gewinnung von Evaporiten und Aufbereitung der gewonnenen Salzlösung, insbesondere zur Auflösung von Salzen, Eindampfung und Abkühlung der gewonnenen Salzlösung und Kristallisation von Salzen unter subtropischen klimatischen Bedingungen. DOLLAR A Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Anlage zur soltechnischen Gewinnung von Evaporiten und Aufbereitung von Salzlösungen unter Ausnutzung der Abhängigkeit der Löslichkeit von der Temperatur bei verschiedenen Salzen zu entwickeln, welche unter subtropischen und tropischen klimatischen Bedingungen unter Vermeidung der sich aus der hohen Luftfeuchtigkeit und den erheblichen Niederschlagsmengen ergebenden Nachteilen, eingesetzt werden können. DOLLAR A Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch die Ansprüche 1 und 9 gelöst. Vorteilhafte Ausbildungen der Erfindung sind in den zugehörigen Unteransprüchen 2 bis 8, sowie 10 bis 12 enthalten.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Anlage zur soltechnischen Gewinnung von
Evaporiten und Aufbereitung der gewonnenen Salzlösung, insbesondere zur Auflösung von
Salzen, Eindampfung und Abkühlung der gewonnenen Salzlösung und Kristallisation von
Salzen unter subtropischen und tropischen klimatischen Bedingungen. Die Erfindung kann
auch zur Aufarbeitung natürlich vorkommender Salzlösungen angewendet werden.
Zur Ausdampfung von Wasser aus Salzlösungen ist eine Energiemenge aufzuwenden, die
der Verdampfungswärme von Wasser aus der jeweiligen Salzlösung entspricht. Zur
Realisierung sind dazu aus dem Stand der Technik zwei Technologien bekannt.
Zum einen wird die Salzlösung bis zum Sieden erhitzt, wobei durch Anwendung eines
Vakuums die Siedetemperatur gesenkt werden kann. Diese Art der Wasserverdampfung
wird in speziell konstruierten Eindampfanlagen durchgeführt. Durch Ausnutzung von
Abwärme und Sekundärenergieverwertung wird der Primärenergieeinsatz auf ein
vertretbares Niveau gesenkt.
Die Anwendung von Eindampfanlagen ist geeignet, neben der Aufkonzentrierung der
Salzlösung auch das Wasser als Kondensat zu gewinnen und zu verwerten.
Nur zur Aufkonzentrierung von Salzlösungen wird die solare Eindampfung angewendet.
Dabei wird in großen Eindampfbecken mit Hilfe der Sonneneinstrahlung und einer sehr
niedrigen Luftfeuchte bei Umgebungstemperatur und atmosphärischem Druck aus der
eingeleiteten Salzlösung Wasser ausgedampft. Das ausgedampfte Wasser wird an die
Umgebungsluft abgegeben und ist im Gegensatz zu der o. g. Technologie nicht mehr einer
Verwertung zugänglich.
Es liegt auf der Hand, daß die solare Eindampfung nur unter besonderen klimatischen
Bedingungen möglich bzw. wirtschaftlich sinnvoll ist. Treffen aber günstige klimatische
Bedingungen, wie z. B. am Toten Meer zu, dann ist die solare Eindampfung von
Salzlösungen der Wasserausdampfung in Eindampfanlagen wirtschaftlich überlegen.
Nun ist in vielen subtropischen und tropischen Gebieten der Erde eine ähnlich hohe
Intensität der Sonneneinstrahlung wie am Toten Meer anzutreffen, aber gleichzeitig ist die
Luftfeuchtigkeit für eine effektive Wasserverdampfung zu hoch bzw. die
Niederschlagsmengen kompensieren weitgehend die erzielten Ausdampfmengen an
Wasser. Auch unter Ausnutzung von saisonalen Trockenperioden sind die erforderlichen
Dimensionen der Eindampfbecken so groß, daß eine wirtschaftliche solare Eindampfung
unmöglich ist.
Als Folge davon wird in diesen Fällen auf die Errichtung von Eindampfanlagen ausgewichen,
auch wenn diese, durch die hohen Außentemperaturen bedingt, oftmals energetisch nicht so
günstig arbeiten, wie in Gebieten mit gemäßigtem Klima.
Anwendungsbeispiele, die den oben beschriebenen Stand der Technik in großer
Variationsbreite demonstrieren, gibt es in den Bereichen der NaCl-Siedesalzherstellung,
der Kalidüngemittelproduktion und der Meerwasserentsalzung.
Ferner ist aus der US 42 11 613 ein Verfahren zur Nutzung von geothermischer Energie,
insbesondere zur Erzeugung von Dampf bekannt, wobei durch eine nachgeschaltete
Eindampfung der mineralisierten Wässer eine Auskristallisation von Salz herbeigeführt wird.
Zum Stand der Technik ist ebenfalls die allgemein bekannte Tatsache anzuführen, daß
Wasserverdampfung auch bei der Kühlung von erwärmten Kühlwässern in Kühltürmen
erfolgt. Dieser Wasserverdampfungseffekt tritt natürlich auch bei der wesentlich seltener
praktizierten Kühlung von Salzlösungen in Kühltürmen auf
(DD 139 354 und DD 155 316).
Auch ist es allgemein bekannt, daß Solarzellen zur Erwärmung von Brauchwasser
zunehmend angewendet werden. Zum Stand der Technik auf diesem Gebiet gehört, daß für
größeren Wärmenergiebedarf das Prinzip der Solarzelle auf einen sogenannten Solar Pond
übertragen wird, d. h. ein Becken, gefüllt mit Flüssigkeiten unterschiedlicher Dichte, wandelt
die einfallende Sonnenstrahlung in Wärmeenergie um. Als typische Beispiele, die den Stand
der Technik zum Solar Pond beschreiben,
sind die DE 34 22 481, G 85 27 665.0, sowie die Veröffentlichung "Salt Ponds: Energy
Phenomenom" (Compressed Air Magazine, Jan. 1986) zu nennen.
Die Auflösung von Salzlagerstätten mittels Aussolung ist allgemein bekannt. Weit verbreitet
ist die NaCl-Solung mit Wasser als Lösemittel. Den Stand der Technik für die selektive
Aussolung von Kalilagerstätten bei Einsatz eines erwärmten Lösungsmittels beschreiben die
Druckschriften DD 206 179, DD 208 389, DD 271 731, DD 271 732, DD 277 718, DD 291 601
sowie die Veröffentlichung von Colome und Rose "Operation of a potassium
ore pilot cavern.", SMRI-Meeting, Oktober 1994, Hannover und von Neuber, L.
"Kalisalzgewinnung durch gelenktes Aussolen" in Bergakademie, 17. Jg., Heft 11,
November 1965, S. 664 bis 670.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Anlage zur
soltechnischen Gewinnung von Evaporiten und Aufbereitung von Salzlösungen unter
Ausnutzung der Abhängigkeit der Löslichkeit von der Temperatur bei verschiedenen Salzen
zu entwickeln, welche unter subtropischen und tropischen klimatischen Bedingungen unter
Vermeidung der sich aus der hohen Luftfeuchtigkeit und den erheblichen
Niederschlagsmengen ergebenden Nachteilen, eingesetzt werden können.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch die Ansprüche 1 und 9 gelöst. Vorteilhafte
Ausbildungen der Erfindung sind in den zugehörigen Unteransprüchen 2 bis 8, sowie 10 bis
12 enthalten.
Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren zur soltechnischen Gewinnung von Evaporiten
und Aufbereitung von Salzlösungen wird ein in Abhängigkeit von der jeweiligen Prozeßphase
auszuwählendes Lösungsmittel in einem Solar Pond mittels Solarenergie über
Umgebungstemperatur auf ca. 60°C-80°C erwärmt.
Das erwärmte Lösungsmittel wird einer auszusolenden Kaverne zugeführt, wobei sich die
Kavernentemperatur gegenüber der Lagerstättentemperatur erhöht. Dann erfolgt eine
Aussolung der Kaverne. Die dabei entstehende erwärmte Produktionssole wird einem
Kühlsystem zugeführt und dort bei Umgebungstemperatur unter Wasserverdampfung
abgekühlt, wobei bedingt durch die Abkühlung und Wasserverdampfung eine Kristallisation
von Feststoff und anschließend eine Separation von Feststoff und kalter Mutterlösung
erfolgt.
Besonders vorteilhaft kann dies bei der soltechnischen Gewinnung von Salzen angewandt
werden. In diesem Fall wird das Lösemittel für die soltechnische
Gewinnung zunächst in einem Solar Pond erwärmt und dann der Kaverne zugeführt und die
aus der Kaverne gewonnene höher konzentrierte Salzlösung der Ausdampfung und
Abkühlung zugeführt.
Nach einem herausragenden Merkmal der Erfindung werden die dem Kühlsystem
zugeführten Lösungen in einer Anzahl von Zyklen, die sich aus der Temperaturdifferenz
zwischen Lösung und Umgebung dividiert durch die realisierbare Abkühlspanne pro
Durchlauf über ein Kühlsystem ergeben, auf Umgebungstemperatur abgekühlt, wobei die
notwendige Anzahl von Zyklen bei der Abkühlung durch mehrere parallel betriebene
Kühlsysteme und/oder durch mehrfaches Umwälzen der Lösungen in mindestens einem
Kühlsystem realisiert werden kann.
Insbesondere bei der Gewinnung von Salzen, deren Löslichkeit stark von der Temperatur
abhängt, ist die vorherige Erwärmung des Lösemittels sinnvoll, da dadurch eine
überproportionale Anreicherung der Wertstoffkomponente in der aus der Kaverne
geförderten Salzlösung erfolgt und somit in einer nachfolgenden Eindampfung und
Abkühlung eine überproportionale Auskristallisation der Wertstoffkomponente erreicht wird.
Der Ausdampfungs- und Abkühlungsprozeß wird in besonders vorteilhafter Weise durch die
Einbindung des Auflösungsprozesses verstärkt, da aus einer Salzlösung höherer
Konzentration, die durch eine Auflösung einer Lagerstätte bei höherer Temperatur erreicht
wird, bei der die Ausdampfung der von Wasser begleitenden Abkühlung mehr Salz
auskristallisiert.
Da aufgrund der physikalischen Gesetzmäßigkeiten der Wärmeenergiebedarf bei der
Ausdampfung ca. 10 mal höher ist als bei der Erwärmung einer gleichen Menge an Wasser
bzw. Lösung, kann durch die Führung des Auflösungsprozesses zur Erzeugung der
einzudampfenden Salzlösung auf höherem Temperaturniveau der
Gesamtwärmeenergiebedarf gesenkt werden.
Die erfindungsgemäße Einbindung eines Solar Ponds ermöglicht die ungehinderte Nutzung
solarer Energie, ohne daß eine Beeinträchtigung der Funktion durch Niederschläge auftritt,
wenn die notwendigen Flüssigkeiten unterschiedlicher Dichte aus prozeßspezifischen
Salzlösungen synthetisiert werden, wobei die zu erwärmende Salzlösung die unterste
Schicht mit der höchsten Dichte repräsentiert, und die oberste Schicht mit der geringsten
Dichte Wasser ist. Die Schichtdicke des Wassers ist deshalb variabel zu gestalten.
Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Kombination von Solar Pond und Kühlsystem ist
die große Wärmespeicherkapazität des Solar Ponds, die auch bei geringen oder fehlendem
Sonnenschein - insbesondere nachts - einen durchgängigen Betrieb erlaubt, wobei noch von
der dann niedrigeren Umgebungstemperatur profitiert werden kann. Erfindungsgemäß wird
zur Erhöhung der Wärmespeicherkapazität die Schichtdicke der einzudampfenden Lösung
im Solar Pond variiert.
Ebenfalls keine wesentlich negative Beeinflussung durch Niederschläge ist bei der
erfindungsgemäßen Anordnung der innerhalb des Kühlsystems integrierten Einrichtung,
welche geeignet sein soll, die Übersättigung einer aus einer Kühleinrichtung austretenden
Lösung abzubauen und gleichzeitig die entstehenden Kristallisate einzudicken, zu erwarten,
da die aufkonzentrierte Sole oder eine Suspension aus aufkonzentrierter Sole und
auskristallisierten Salzen kleine Oberflächen bieten bzw. ergiebigen Niederschlägen
kurzfristig wirksam entzogen werden können.
Nach einem besonderen Merkmal der Erfindung wird Wasser als Lösungsmittel eingesetzt,
wodurch eine nichtselektive Aussolung einer Kaverne vorgenommen werden kann.
Insbesondere wird diese Form der Aussolung zur Vorbereitung der Kavernen zur Produktion
angewendet. Dabei fällt eine Produktionssole an, die hinsichtlich ihrer Zusammensetzung die
Relationen der Minerale in der Lagerstätte widerspiegelt. Die bei dieser Ausführungsvariante
nach Abkühlung und Abtrennung anfallende kalte Mutterlösung wird nach einem weiteren
Merkmal der Erfindung
durch Rückführung in den Solar Pond im Kreislauf geführt. Die Lösung kann aber auch ganz
oder teilweise als Abstoßlösung dem Kreislauf einer nebengeschalteten separaten, in
selektiver Aussolungsphase befindlichen Anlage zugeführt werden. Dabei kann es sich nach
einem weiteren Merkmal der Erfindung um eine Einspeisung der Lösung in den Solar Pond
und/oder einer Zuleitung zur erwärmten Produktionssole der selektiven Aussolung handeln.
Wie die kalte Mutterlösung geführt wird, ist abhängig von der Zusammensetzung bzw.
Konzentration der Lösung.
Nach einem besonders bevorzugten Merkmal der Erfindung erfolgt die Phase der selektiven
Aussolung der Kaverne in Abhängigkeit von der Zusammensetzung des Lösungsmittels,
wobei die Zusammensetzung des Lösungsmittels in Abhängigkeit von der
Lagerstättenzusammensetzung, Lagerstättentemperatur und dem zutreffenden
Gleichgewichtssystem der Löslichkeit gewählt wird. Dadurch kann besonders vorteilhaft
Einfluß auf die Zusammensetzung der entstehenden Produktionssole genommen werden.
Zum Schließen des Prozeßkreislaufes wird nach Abkühlung und Abtrennung die anfallende
kalte Mutterlösung in Abhängigkeit von der Konzentration der Prozeßlösung in den Solar
Pond und/oder als Abstoßlösung dem Kreislauf einer weiteren nebengeschalteten separaten
Anlage gegeben.
Nach einem anderen Merkmal der Erfindung kann mit dem Ziel der Eindampfung auf
maximale Konzentration aus der Abstoßlösung durch solare Erwärmung im Solar Pond eine
Eindampfsole erzeugt werden, wobei die erwärmte Eindampfsole einem Kühlsystem
zugeführt wird und dort bei Umgebungstemperatur unter Wasserverdampfung abgekühlt
wird, wobei bedingt durch die Abkühlung eine Kristallisation von Feststoff und eine
Separation von Feststoff und kalter Mutterlösung erfolgt und die kalte Mutterlösung durch
Mischung mit der Abstoßlösung und Rückführung in den Solar Pond solange im Kreislauf
geführt wird, bis eine für die Weiterverwendung geeignete Aufkonzentrierung und
Reduzierung der Lösung erreicht ist. Die damit erreichte Konzentration der Lösung ist
geeignet zur Deponie in ausgesolten Kavernen oder externen Deponiehohlräumen bzw. zum
Verkauf. Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung kann die aus den Kavernen
verdrängte Lösung infolge der Unterschichtung in der Kaverne durch Deponiesole auch
einer Produktionssole eines Prozesses nach Anspruch 1 oder 5 zugesetzt werden.
Die vorstehende Verfahrensbeschreibung läßt bereits die wesentlichen Komponenten der
zugehörigen Anlage erkennen. Im übrigen wird diesbezüglich auf die nachstehende
Figurenbeschreibung verwiesen, die insoweit auch allgemeingültige Merkmale enthält.
Die Erfindung soll durch die nachfolgenden Ausführungsbeispiele näher erläutert werden.
In der Zeichnung zeigen die
Fig. 1: ein Verfahrensschema zur selektiven Aussolung einer Kaverne,
Fig. 2: ein Verfahrensschema mit Wasser als Lösungsmittel zur
nichtselektiven Aussolung,
Fig. 3: ein Verfahrensschema für ein Verfahren, wonach eine im Solar Pond erzeugte
Eindampflösung weiterverarbeitet wird.
Durch das erfindungsgemäße Verfahren wird es möglich, durch Sonnenenergie das
Lösemittel für die soltechnische Gewinnung von Evaporiten aus einer Lagerstätte zu
erwärmen, damit eine höhere Löslichkeit an der zu gewinnenden Wertstoffkomponente zu
realisieren und die aus den Kavernen gewonnene, hochgesättigte Lösung effektiv auf
Umgebungstemperatur abzukühlen, wobei durch die Abkühlung und die Eindampfung
bedingt, die Wertstoffkomponente auskristallisiert.
Entsprechend der Zusammensetzung der Lagerstätte sind als physikalisch-chemische
Grundlagen die jeweiligen Gleichgewichtssysteme der Löslichkeit anzuwenden. Als typische
Beispiele sind hier zu nennen:
- - binäres System NaCl-H2O
- - ternäres System KCl-NaCl-H2O
- - ternäres System NaHCO3-Na2CO3-H2O
- - quartäres System MgCl2-KCl-NaCl-H2O
- - quartäres System NaHCO3-Na2CO3-NaCl-H2O
- - quinäres System MgSO4-MgCl2-KCl-NaCl-H2O
- - quinäres System CaCl2-MgCl2-KCl-NaCl-H2O
- - hexäres System CaSO4-MgSO4-MgCl2-KCl-NaCl-H2O
Bei der Anwendung der soltechnischen Gewinnung von Evaporiten und der Aufbereitung der
gewonnenen Salzlösung zu marktfähigen Produkten sind unterschiedliche
Konzentrationsniveaus in den Prozeßlösungen entsprechend den jeweiligen Prozeßphasen
anzutreffen.
Dies sind im Normalfall:
- - Prozeßlösungen aus der Produktionsphase der Kavernen und der Soleaufbereitung
- - gering konzentrierte Prozeßlösungen aus der Vorbereitungsphase der Kavernenentwicklung und der nichtselektiven Aussolung der Lagerstätte bzw. Spüllösungen aus der Soleaufbereitung und
- - hochkonzentrierte Prozeßlösungen aus der Produktionsphase für den Verkauf oder Deponie.
Die nachfolgenden Einzelbeispiele erläutern das erfindungsgemäße Verfahren für die
obengenannten typischen Prozeßphasen. Es ist zu beachten, daß aufgrund der Vielzahl der
möglichen Varianten, die sich aus
- - einer unterschiedlichen Lagerstättenzusammensetzung,
- - einer unterschiedlichen Lagerstättentemperatur und
- - dem zutreffenden Gleichgewichtssystem der Löslichkeit
ergeben, die Ausführungsbeispiele jeweils nur einen speziellen Anwendungsfall
beschreiben.
Bei der Gewinnung von Carnallit (MgCl2 × KCl × 6H2O) mit dem Ziel der KCl Produktion aus
einer beispielhaften Lagerstätte ist neben dem Carnallit (ca. 30-
80%) als wesentliches Begleitmineral Halit (NaCl) anzutreffen.
Weiterhin sind als Begleitminerale Sylvin (KCl) und Tachydrit (CaCl2 × 2MgCl2 × 6H2O) zu
beachten.
Diese Lagerstättenzusammensetzung bestimmt generell und insbesondere bei der
Gewinnung durch Aussolung die Zusammensetzung aller Prozeßlösungen und damit auch in
welchem Gleichgewichtssystem der Löslichkeit die Erwärmungs-, Auflösungs-, Abkühlungs-,
Ausdampfungs-, und Kristallisationsvorgänge ablaufen.
Im vorliegenden Fall trifft das System CaCl2-MgCl2-KCl-NaCl-H2O zu.
Das anzuwendende Grundprinzip der Extraktion von KCl aus dem Carnallit bei gleichzeitiger
Mitgewinnung des begleitenden Sylvins ist die gezielte Ausnutzung der Abhängigkeit der
Löslichkeit des KCl's von der Temperatur in einem Kreislaufprozeß von Erwärmung und
Auflösung sowie Abkühlung und Kristallisation.
Das erfindungsgemäße Verfahren wird anhand von Fig. 1 näher erläutert.
In zur Produktion vorbereitete Carnallitkavernen werden mit einem Volumenstrom von 40-
80 m3/h pro Kaverne ein an KCl ungesättigtes carnallitspezifisches Lösemittel 1 mit
folgender Zusammensetzung
- - CaCl2: 13 g/1000 g H2O
- - MgCl2: 300 g/1000 g H2O
- - KCl: 76 g/1000 g H2O
- - NaCl 56 g/1000 g H2O
- - Dichte: 1,240 g/cm3
eingepumpt.
Durch das Einpumpen des erwärmten Lösemittels mit 60-80°C wird die
Kavernentemperatur gegenüber der Lagerstättentemperatur (ca. 28°C) auf
ca. 50-60°C erhöht.
Bedingt durch die Temperaturerhöhung erfolgt in der Kaverne 2 eine Auflösung des
Carnallits, die durch die Wahl der speziellen Lösemittelzusammensetzung selektiv ist, d. h.
Halit geht nur in stark eingeschränktem Umfang in Lösung.
Es wird eine Produktionssole 3 folgender Zusammensetzung aus der Kaverne
gewonnen:
- - CaCl2: 15 g/1000 g H2O
- - MgCl2: 306 g/1000 g H2O
- - KCl: 85 g/1000 g H2O
- - NaCl 60 g11000 g H2O
- - Dichte: ca. 1,258 g/cm3
- - Temperatur: ca. 55°C
Die Begleitminerale Sylvin und Tachydrit werden aufgrund ihrer guten Löslichkeit mit
aufgelöst.
Die aus der Kaverne 2 gewonnene Produktionssole 3 wird nunmehr einem Kühlsystem
zugeführt, welches aus einem Kühlturm 4 und einem Kristallisator/Eindicker 5 besteht, die
zusammen das Kühlsystem bilden. In diesem Kühlsystem wird die Produktionssole 3,
vorzugsweise in einer Anzahl von Zyklen, die sich aus der Temperaturdifferenz zwischen
Produktionssole und Umgebung dividiert durch die realisierbare Abkühlspanne pro Durchlauf
über einen Kühlturm ergeben, auf Umgebungstemperatur abgekühlt. Dabei kann die
notwendige Anzahl von Zyklen bei der Abkühlung durch mehrere parallel betriebene
Kühlturm-/Kristallisator-/Eindicker-Einheiten oder durch eine Einheit mit mehrfachem
Umwälzen der Lösungsmengen über den Kühlturm und den Kristallisator/Eindicker realisiert
werden.
Basierend auf dem technischen Grundprinzip der Abkühlung im Kühlturm 4 erfolgt
gleichzeitig eine Wasserverdampfung.
Bedingt durch die Abkühlung und gleichzeitige Wasserverdampfung erfolgt im
Kristallisator/Eindicker 5 die Kristallisation von Feststoff entsprechend dem
Löslichkeitsgleichgwicht im System CaCl2-MgCl2-KCl-NaCl-H2O.
Im Kristallisator/Eindicker 5 erfolgt die Separation von kristallisiertem Feststoff 6 und kalter
Carnallit-Mutterlösung 7.
Die Zusammensetzung ist wie folgt:
- - KCl: 1,5 t pro 100 m3 Produktionssole
- - NaCl 1,3 t pro 100 m3 Produktionssole
- - Temperatur: ca. 35-40°C
- - CaCl2: 16 g/1000 g H2O
- - MgCl2: 317 g/1000 g H2O
- - KCl: 71 g/1000 g H2O
- - NaCl 48 g/1000 g H2O
- - Dichte: ca. 1,265 g/cm3
- - Temperatur: ca. 35-40°C
Der kristallisierte Feststoff ist ein KCl/NaCl-Gemisch, welches zwischengespeichert und in
nachfolgenden Prozeßstufen zu marktfähigen Produkten aufbereitet wird.
Zum Schließen des erforderlichen Prozeßkreislaufes wird nach der Abkühlung und
Abtrennung des KCl's die Carnallit-Mutterlösung 7 einem Solarpond 8 zugeführt. Im
Solarpond wird mittels Sonnenenergie die Carnallit-Mutterlösung auf 60-80°C erwärmt,
wobei sich eine Untersättigung an KCl einstellt.
Damit kann die erwärmte Carnallit-Mutterlösung wieder als Lösemittel 1 den Kavernen zur
Auflösung des Carnallites zugeführt werden.
Durch die Führung des Prozesses im Kreislaufbetrieb kommt es zu einer Aufkonzentrierung
der Prozeßlösungen an MgCl2. Dies ist nur in bestimmten Prozeßphasen, z. B. nach
Spülpausen, wünschenswert. Daher besteht die Notwendigkeit, die bei der
Carnallitauflösung in den Prozeß eingetragene MgCl2 Menge wieder aus dem Prozeß
auszuführen. Dies wird durch den Abstoß (9) von kalter Carnallit-Mutterlösung gelöst.
In Abhängigkeit von der erzielten Eindampfung während der Abkühlung der Produktionssole
3 im Kühlturm 4 ergibt sich die Möglichkeit, in den beschriebenen Kreislaufprozeß Lösungen
mit geringerem MgCl2, die oftmals an KCl höher konzentriert sind, zum Beispiel
Abstoßlösung 10 aus einem Prozeßzyklus, wie im Ausführungsbeispiel 2 dargelegt,
einzuspeisen. Diese sollten in Abhängigkeit vom KCl-Gehalt an zwei verschiedenen Stellen
dem Prozeß zugeführt werden. Im Fall
höherer KCl-Gehalte wird die Zuführung von Lösungen mit geringerem MgCl2 in die
Produktionssole 3 erfolgen. Im Fall niedriger KCl-Gehalte wird die Zuführung von Lösungen
mit geringerem MgCl2 in die Carnallit-Mutterlösung 7 vor dem Solar Pond vorgenommen. Die
Entscheidung über höhere oder niedrige KCl-Gehalte ist mit Hilfe einer Bilanzrechnung des
Mischungsprozesses der Lösungen mit geringerem MgCl2 mit der Carnallit-Mutterlösung zu
treffen.
Wird entsprechend der Bilanzierung KCl auskristallisiert, ist der Fall "höherer KCl-Gehalt"
gegeben und die Zugabe erfolgt zur Produktionssole 3, ist dagegen keine KCl-Kristallisation
bei der Mischung der Lösungen mit geringerem MgCl2 mit der Carnallit-Mutterlösung zu
erwarten, ist der Fall "niedriger KCl-Gehalt" gegeben und die Zugabe erfolgt zur Carnallit-
Mutterlösung 7.
Bei einer Abstoßlösung 10 mit nachfolgender Zusammensetzung ist der Fall "höherer KCl-
Gehalt" gegeben.
- - CaCl2: 3 g/1000 g H2O
- - MgCl2: 168 g/1000 g H2O
- - KCl: 121 g/1000 g H2O
- - NaCl 137 g/1000 g H2O
- - Dichte: ca. 1,235 g/cm3
- - Temperatur: ca. 35-40°C
Auf der Basis einer Wasserbilanz des Prozesses können 25 m3 dieser Abstoßlösung 10
pro 100 m3 Produktionssole der Produktionssole 3 vor dem Einspeisen in das
Kühlsystem zugegeben werden. Dadurch ändern sich die oben angegebenen Mengen
an kristallisiertem Feststoff 6 und Carnallit-Mutterlösung 7 wie folgt:
- - KCl: 2,7 t pro 100 m3 Produktionssole
- - NaCl 2,9 t pro 100 m3 Produktionssole
- - Temperatur: ca. 35-40°C
- - CaCl2: 15 g/1000 g H2O
- - MgCl2: 300 g/1000 g H2O
- - KCl: 76 g/1000 g H2O
- - NaCl 56 g/1000 g H2O
- - Dichte: ca. 1,261 g/cm3
- - Temperatur: ca. 35-40°C
Der Kreislaufprozeß ist nunmehr nicht nur technisch, sondern auch hinsichtlich der
MgCl2 und Wasserbilanz geschlossen.
Verallgemeinert bedeutet das, daß im Ausführungsbeispiel 1 der Erwärmungs-,
Aufsättigungs-, Abkühlungs-, Eindampfungs- und Kristallisationszylus mit dem
vorrangigen Ziel der Aufsättigung, Eindampfung und Abkühlung auf einem konstanten
MgCl2-Konzentrationsniveau realisiert wird.
Das Ausführungsbeispiel 2 soll eine weitere Variante der Anwendung des erfin
dungsgemäßen Verfahrens ebenfalls am Beispiel der bereits im Ausführungsbeispiel 1
angegeben Carnallitlagerstätte erläutern.
Daher treffen die theoretischen Grundlagen, wie in Ausführungsbeispiel 1 eingangs
beschrieben, auch für das Ausführungsbeispiel 2 zu.
Das Ausführungsbeispiel 2 wird anhand von Fig. 2 näher erläutert.
Generell werden zur Vorbereitung der Kavernen zur Produktion Anfangshohlräume
ausgesolt. Dies geschieht mittels Wasser mit einem Volumenstrom von 5-25 m3/h pro
Kaverne.
Vor dem Einpumpen des Wassers 11 in die Kaverne wird dieses einem Solar Pond 18
zugeführt. Im Solar Pond wird mittels Sonnenenergie das Wasser 11 auf 60-80°C
erwärmt.
Durch das Einpumpen des erwärmten Wassers mit 60-80°C wird die
Kavernentemperatur gegenüber der Lagerstättentemperatur (ca. 28°C) auf
ca. 50-60°C erhöht.
In der Kaverne 12 erfolgt eine Auflösung des Carnallites, die durch die Wahl des
Lösemittels Wasser nichtselektiv ist, d. h. auch der Haut geht weitestgehend in Lösung.
Es wird eine Produktionssole 13, die hinsichtlich der Zusammensetzung die Relationen
der Minerale in der Lagerstätte widerspiegelt, gewonnen. Als typisch kann unter
Einbeziehung der weiter unten dargestellten Alternative folgende durchschnittliche
Zusammensetzung der Produktionssole 13 angenommen werden:
- - CaCl2: 3 g/1000 g H2O
- - MgCl2: 127 g/1000 g H2O
- - KCl: 90 g/1000 g H2O
- - NaCl 140 g/1000 g H2O
- - Dichte: ca. 1,19 g/cm3
- - Temperatur: ca. 55°C
Die Begleitminerale Sylvin und Tachydrit wurden aufgrund ihrer guten Löslichkeit mit
aufgelöst.
Die aus der Kaverne 12 gewonnene Produktionssole 13 wird nunmehr einem Kühlsystem
zugeführt, welches aus einem Kühlturm 14 und einem Kristallisator/Eindicker 15 besteht. In
diesem Kühlsystem wird die Produktionssole 13 mindestens in einer Anzahl von Zyklen, die
sich aus der Temperaturdifferenz zwischen Produktionssole und Umgebung dividiert durch
die realisierbare Abkühlspanne pro Durchlauf über einen Kühlturm ergeben, auf
Umgebungstemperatur abgekühlt und, basierend auf dem technischen Grundprinzip der
Abkühlung im Kühlturm 14, gleichzeitig eingedampft. Im Ergebnis der Abkühlung und
Eindampfung sollte vorzugweise eine maximale KCl-Konzentration in der Lösung, die durch
das zutreffende Gleichgewichtssystem der Löslichkeit definiert ist, erreicht werden.
Dabei kann die notwendige Anzahl von Zyklen bei der Abkühlung durch mehrere parallel
betriebene Kühlturm-/Kristallisator-/Eindicker-Einheiten oder durch eine Einheit mit
mehrfachem Umwälzen der Lösungsmengen über den Kühlturm und den
Kristallisator/Eindicker realisiert werden.
Bedingt durch die Abkühlung und gleichzeitige Wasserverdampfung erfolgt im
Kristallisator/Eindicker 15 die Kristallisation von Feststoff entsprechend dem
Löslichkeitsgleichgwicht im System CaCl2-MgCl2-KCl-NaCl-H2O.
Im Kristallisator/Eindicker 15 erfolgt die Separation von kristallisiertem Feststoff 16 und kalter
Carnallit-Mutterlösung 17.
Die Zusammensetzung ist wie folgt:
- - KCl: 0 t pro 100 m3 Produktionssole
- - NaCl 3,3 t pro 100 m3 Produktionssole
- - Temperatur ca. 35-40°C
- - CaCl2: 3 g/1000 g H2O
- - MgCl2: 168 g/1000 g H2O
- - KCl: 121 g/1000 g H2O
- - NaCl 137 g/1000 g H2O
- - Dichte: ca. 1,235 g/cm3
- - Temperatur: ca. 35-40°C
Der kristallisierte Feststoff ist in diesem Fall NaCl, welches zwischengespeichert wird und in
nachfolgenden Prozeßstufen zu marktfähigen Produkten aufbereitet wird. Grundsätzlich
kann im Rahmen der technischen Gestaltung des Verfahrens aber auch ein KCl/NaCl-
Gemisch kristallisieren.
Wenn in bestimmten Produktionsphasen wesentlich geringere Konzentrationen der
Produktionssole 13 im Vergleich zu der oben genannten Zusammensetzung auftreten, kann
alternativ durch eine Rückführung eines Teils oder der gesamten abgekühlten Carnallit-
Mutterlösung 17 in den Prozeßkreislauf eine Aufkonzentrierung bis zum Erreichen einer
maximalen KCl-Konzentration in der Lösung, die durch das zutreffende Löslichkeitssystem
definiert ist, realisiert werden. Die Rückführung der abgekühlten Carnallit-Mutterlösung 17 in
den Volumenstrom des Wassers 11 erfolgt vor dem Solar Pond oder in einem separaten
Solarpond/Kavernen System.
Durch die Führung des Prozesses im Kreislaufbetrieb kommt es zu einer Auf
konzentrierung der Prozeßlösungen. Zur Ausbilanzierung des Prozesses wird kalte
Carnallit-Mutterlösung als Abstoßlösung 10 aus dem Prozeß ausgeführt.
Verallgemeinert bedeutet das, daß im Ausführungsbeispiel 2 der Erwärmungs-,
Aufsättigungs-, Abkühlungs-, Eindampfungs- und Kristallisationszylus mit dem
vorrangigen Ziel der Aufsättigung und Eindampfung bei einem gleitenden
Eingangskonzentrationsniveau an MgCl2 realisiert wird.
Das Ausführungsbeispiel 3 erläutert eine weitere Variante der Anwendung des
erfindungsgemäßen Verfahrens ebenfalls am Beispiel der bereits im Ausführungsbeispiel 1
angegeben Carnallitlagerstätte.
Daher treffen die theoretischen Grundlagen, wie in Ausführungsbeispiel 1 eingangs
beschrieben, auch für das Ausführungsbeispiel 3 zu.
Das Ausführungsbeispiel 3 wird anhand von Fig. 3 näher erläutert.
Zur Ausbilanzierung des Gesamtprozesses hinsichtlich MgCl2 besteht die Notwendigkeit,
MgCl2 aus dem Prozeß auszuführen, wie im Ausführungsbeispiel 1 bereits erläutert. Da
die aus einem Prozeß analog Ausführungsbeispiel 1 kommende Abstoßlösung 9 für die
Deponie im Normalfall noch zu gering konzentriert ist, wird der Erwärmungs-,
Aufsättigungs-, Abkühlungs-, Eindampfungs- und Kristallisationszylus mit dem
vorrangigen Ziel der Eindampfung auf maximale MgCl2 Konzentration gefahren.
Dazu wird Carnallit-Mutterlösung 24 mit Abstoßlösung 9 gemischt und einem Solarpond
19 zugeführt. Im Solar Pond wird mittels Sonnenenergie das Lösungsgemisch auf 60-80
°C erwärmt und somit die Eindampflösung 20 erzeugt.
Die Eindampflösung 20 wird nunmehr einem Kühlsystem zugeführt, welches aus einem
Kühlturm 21 und einem Kristallisator/Eindicker 22 besteht. In diesem Kühlsystem wird die
Eindampflösung 20 mindestens in einer Anzahl von Zyklen, die sich aus der
Temperaturdifferenz zwischen Eindampflösung und Umgebung dividiert durch die
realisierbare Abkühlspanne pro Durchlauf über einen Kühlturm ergeben, auf
Umgebungstemperatur abgekühlt und basierend auf dem technischen Grundprinzip der
Abkühlung im Kühlturm 21 gleichzeitig eingedampft.
Dabei kann die notwendige Anzahl von Zyklen bei der Abkühlung durch mehrere parallel
betriebene Kühlturm-/Kristallisator-/Eindicker-Einheiten oder durch eine Einheit mit
mehrfachem Umwälzen der Lösungsmengen über den Kühlturm und den
Kristallisator/Eindicker realisiert werden.
Bedingt durch die Abkühlung und gleichzeitige Wasserverdampfung erfolgt im
Kristallisator/Eindicker 22 die Kristallisation von Carnallit entsprechend dem
Löslichkeitsgleichgwicht im System CaCl2-MgCl2-KCl-NaCl-H2O.
Im Kristallisator/Eindicker 22 erfolgt die Separation von kristallisiertem Feststoff 23 und kalter
Carnallit-Mutterlösung 24.
Nach der Durchführung von ca. 10 Eindampfzyklen (Erwärmung, Eindampfung Abkühlung,
Kristallisation und Fest/Flüssigtrennung ist folgende Menge an
kristallisiertem Feststoff angefallen und die Zusammensetzung der Carnallit-Mutterlösung ist
wie folgt:
- - Carnallit: 24,5 t pro 100 m3 Abstoßlösung (9)
- - NaCl 4,5 t pro 100 m3 Abstoßlösung (9)
- - Temperatur: ca. 35-40°C
- - CaCl2: 32 g/1000 g H2O
- - MgCl2: 560 g/1000 g H2O
- - KCl: 3 g/1000 g H2O
- - NaCl 4 g/1000 g H2O
- - Dichte: ca. 1,355 g/cm3
- - Temperatur: ca. 3540°C
Der kristallisierte Feststoff ist in diesem Fall ein Carnallit/NaCl-Gemisch, welches
zwischengespeichert wird und in nachfolgenden Prozeßstufen zu marktfähigen Produkten
aufbereitet wird.
Durch die Führung des Prozesses im Kreislaufbetrieb kommt es neben der Auf
konzentrierung zu einer erwünschten Reduzierung der Prozeßlösungen auf ca. 50%. Die
obengenannte Konzentration ist geeignet zur Deponie der Carnallit-Mutterlösung 24 in
ausgesolte Carnallitkavernen oder in externe Deponiehohlräume. Auch ein Verkauf 25
dieser hochkonzentrierten Sole ist möglich.
Bei der internen Deponie in ausgesolte Carnallitkavernen fällt infolge der Unterschichtung
und Verdrängung in der Kaverne eine Lösung an, die der Produktionssole 3 im
Ausführungsbeispiel 1 entspricht und dort zusätzlich eingespeist werden kann.
Claims (12)
1. Verfahren zur soltechnischen Gewinnung von Evaporiten und Aufbereitung von
Salzlösungen, zum Einsatz unter subtropischen und tropischen Klimabedingungen
dadurch gekennzeichnet, daß
ein in Abhängigkeit von der jeweiligen Prozeßphase auszuwählendes Lösungsmittel in einem Solar Pond mittels Solarenergie über Umgebungstemperatur auf ca. 60°C- 80°C erwärmt wird,
ein in Abhängigkeit von der jeweiligen Prozeßphase auszuwählendes Lösungsmittel in einem Solar Pond mittels Solarenergie über Umgebungstemperatur auf ca. 60°C- 80°C erwärmt wird,
- - das erwärmte Lösungsmittel einer auszusolenden Kaverne zugeführt wird, wobei sich die Kavernentemperatur gegenüber der Lagerstättentemperatur erhöht und eine Aussolung der Kaverne erfolgt,
- - die erwärmte Produktionssole einem Kühlsystem zugeführt und dort bei Umgebungstemperatur unter Wasserverdampfung abgekühlt wird, wobei bedingt durch die Abkühlung eine Kristallisation von Feststoff und anschließend eine Separation von Feststoff und kalter Mutterlösung erfolgt.
2. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß
Wasser als Lösungsmittel eingesetzt wird und eine nichtselektive Aussolung der
Kaverne erfolgt.
3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, daß
die durch Abkühlung und Separation entstehende kalte Mutterlösung durch
Rückführung in den Solar Pond im Kreislauf geführt wird und/oder als Abstoßlösung
dem Kreislauf einer nebengeschalteten separaten in selektiver Aussolungsphase
befindlichen Anlage zugeführt wird.
4. Verfahren nach den Ansprüch 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, daß
die durch Abkühlung und Separation entstehende kalte Mutterlösung als Abstoßlösung
dem Solar Pond und/oder der erwärmten Produktionssole einer nebengeschalteten,
separaten in selektiver Aussolungsphase befindlichen Anlage zugeführt wird.
5. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Phase der selektiven Aussolung der Kaverne in Abhängigkeit von der
Zusammensetzung des Lösungsmittels erfolgt, wobei die Zusammensetzung des
Lösungsmittel in Abhängigkeit von der Lagerstättenzusammensetzung,
Lagerstättentemperatur und dem zutreffenden Gleichgewichtssystem der Löslichkeit
gewählt wird.
6. Verfahren nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet, daß
die durch Abkühlung und Separation entstehende kalte Mutterlösung durch
Rückführung in den Solar Pond im Kreislauf geführt wird und/oder als Abstoßlösung
dem Kreislauf einer weiteren nebengeschalteten, separaten Anlage zugeführt wird.
7. Verfahren nach den Ansprüchen 5 oder 6,
dadurch gekennzeichnet, daß
- - die Abstoßlösung in einem Solar Pond mittels Solarenergie über Umgebungstemperatur auf ca. 60°C-80°C erwärmt wird, wobei eine Eindampfsole entsteht,
- - die erwärmte Eindampfsole einem Kühlsystem zugeführt und dort bei Umgebungstemperatur unter Wasserverdampfung abgekühlt wird, wobei bedingt durch die Abkühlung eine Kristallisation von Feststoff und eine Separation von Feststoff und kalter Mutterlösung erfolgt,
- - die kalte Mutterlösung durch Mischung mit der Abstoßlösung und Rückführung in den Solar Pond solange im Kreislauf geführt wird, bis eine für die Weiterverwendung geeignete Aufkonzentrierung und Reduzierung der Lösung erreicht ist.
8. Verfahren nach den Ansprüchen 5 bis 7,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Lösung in bereits ausgesolten Kavernen und/oder externen Deponiehohlräumen
deponiert wird, wobei die aus den Kavernen verdrängte Lösung der Produktionssole
eines Prozesses nach Anspruch 1 oder 5 zugesetzt wird.
9. Anlage zur soltechnischen Gewinnung von Evaporiten und Aufbereitung der
gewonnenen Salzlösung zum Einsatz unter tropischen und subtropischen
Klimabedingungen, bestehend aus mindestens einem Solar Pond und mindestens
einem Kühlsystem, wobei das Kühlsystem einen Kühlturm umfaßt, der mit einem
Kristallisator oder Eindicker technisch verknüpft ist, die geeignet ist, die Übersättigung
einer aus dem Kühlturm austretenden Lösung abzubauen und gleichzeitig die
entstehenden Kristallisate einzudicken.
10. Anlage nach Anspruch 9,
dadurch gekennzeichnet, daß
der Solar Pond Prozeßlösungen unterschiedlicher Dichte mit variierbarer Schichtdicke
umfaßt, wobei die oberste Schicht mit der geringsten Dichte Wasser ist.
11. Anlage nach einem der Ansprüche 9 bis 10,
dadurch gekennzeichnet, daß
Solar Pond und/oder Kühlturm und/oder unterhalb des Kühlturms angeordnete
Kristallisator oder Eindicker über entsprechende Zuführ- bzw. Verbindungleitungen mit
mindestens einer Salzlagerstätte und/oder mindestens einem Deponiehohlraum
verbunden sind.
12. Anlage nach einem der Ansprüche 9 bis 11,
dadurch gekennzeichnet, daß
einzelne zur Anlage gehörende Einrichtungen bei mehreren
nebeneinandergeschalteten Anlagen miteinander in Verbindung stehen.
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19631520A DE19631520C2 (de) | 1996-08-03 | 1996-08-03 | Verfahren und Anlage zur soltechnischen Gewinnung von Evaporiten und Aufbereitung von Salzlösungen |
US08/905,498 US6022080A (en) | 1996-08-03 | 1997-08-04 | Process and system for the solution mining of evaporites and preparation of saline solutions |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19631520A DE19631520C2 (de) | 1996-08-03 | 1996-08-03 | Verfahren und Anlage zur soltechnischen Gewinnung von Evaporiten und Aufbereitung von Salzlösungen |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE19631520A1 DE19631520A1 (de) | 1998-02-05 |
DE19631520C2 true DE19631520C2 (de) | 2001-10-18 |
Family
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Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19631520A Expired - Fee Related DE19631520C2 (de) | 1996-08-03 | 1996-08-03 | Verfahren und Anlage zur soltechnischen Gewinnung von Evaporiten und Aufbereitung von Salzlösungen |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US6022080A (de) |
DE (1) | DE19631520C2 (de) |
Families Citing this family (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7097386B2 (en) * | 2003-11-13 | 2006-08-29 | Freeport-Mcmoran Energy Llc | Simultaneous development of underground caverns and deposition of materials |
JP5578767B2 (ja) * | 2008-01-28 | 2014-08-27 | 克己 飯田 | 蒸発装置 |
US7857396B2 (en) * | 2008-06-17 | 2010-12-28 | Pinnacle Potash International, Ltd. | Method and system for solution mining |
CN102205977A (zh) * | 2011-04-26 | 2011-10-05 | 江苏省东泰盐业有限公司 | 一种矿卤结晶体盐的生产方法 |
US9895728B2 (en) * | 2015-06-15 | 2018-02-20 | Athabasca Oil Corporation | Salt cavern washing with desalination and recycling of water |
CN106761742B (zh) * | 2016-11-23 | 2019-04-16 | 西安科技大学 | 一种深部孤岛工作面沿空掘巷围岩稳定性控制方法 |
CA3038390C (en) | 2018-05-29 | 2022-06-14 | Buffalo Potash Corp. | Horizontal line drive selective solution mining methods |
CN114229871B (zh) * | 2021-12-06 | 2024-02-13 | 宜宾海丰和锐有限公司 | 提高酮法水合肼副产盐水蒸发***稳定性的方法 |
CN116443897B (zh) * | 2023-04-17 | 2024-06-18 | 山东菜央子盐场有限公司 | 盐光互补高效制卤*** |
Citations (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DD139354A1 (de) * | 1978-10-23 | 1979-12-27 | Gerhard Beyer | Verfahren zum kuehlen von salzloesungen |
US4211613A (en) * | 1977-11-28 | 1980-07-08 | Milton Meckler | Geothermal mineral extraction system |
DD155316A1 (de) * | 1980-10-15 | 1982-06-02 | Gerhard Beyer | Vorrichtung zur kuehlung gesaettigter salzloesungen |
DD206179A1 (de) * | 1981-07-24 | 1984-01-18 | Ingomar Fitz | Verfahren zur heisssolung von lagerstaetten |
DD208389A1 (de) * | 1982-07-08 | 1984-05-02 | Kali Veb K | Verfahren zur lenkung des waermeregimes in kavernen |
DE3422481A1 (de) * | 1984-06-16 | 1985-12-19 | Akzo Gmbh, 5600 Wuppertal | Verfahren und vorrichtung zur waerme- und stoffuebertragung in einem sonnenteich |
DD271731A1 (de) * | 1988-05-02 | 1989-09-13 | Kali Veb K | Verfahren zur gelenkten aussolung von kalisalzlagerstaetten |
DD271732A1 (de) * | 1988-05-02 | 1989-09-13 | Kali Veb K | Verfahren zur reduzierung der waermeverluste bei der heisssolung von carnallititlagerstaetten |
DD277718A1 (de) * | 1988-12-08 | 1990-04-11 | Kali Veb K | Verfahren zur erhoehung der triebkraft der aufloesung von carnallitit beim solprozess |
DE8527665U1 (de) * | 1985-09-27 | 1990-12-20 | Gassner, Helmut, Dipl.-Ing., 8000 München | Salzgradient-Solarteich |
DD291660A5 (de) * | 1990-01-15 | 1991-07-04 | Fahrzeugelektrik Pirna,De | Tastenverriegelung, insbesondere fuer elektrische kippschalter in kraftfahrzeugen |
Family Cites Families (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US2161800A (en) * | 1937-04-10 | 1939-06-13 | Cross Roy | Mining potash |
US3386768A (en) * | 1966-09-29 | 1968-06-04 | Int Salt Co | Mining and refining soluble minerals |
US4072472A (en) * | 1973-12-12 | 1978-02-07 | Lukes Jerome A | Production of high purity salt from high sulfate salt deposits |
US4475771A (en) * | 1983-03-28 | 1984-10-09 | Duval Corporation | Cyclic solution mining of borate ores |
DD235559A1 (de) * | 1985-03-25 | 1986-05-14 | Freiberg Bergakademie | Verfahren zur kcl-kristallisation durch entspannungsverdampfungskuehlung |
DE206179T1 (de) | 1985-06-15 | 1987-05-21 | Showa Denko K.K., Tokio/Tokyo | Gegossenes produkt mit einer gedruckten schaltungsplatte. |
-
1996
- 1996-08-03 DE DE19631520A patent/DE19631520C2/de not_active Expired - Fee Related
-
1997
- 1997-08-04 US US08/905,498 patent/US6022080A/en not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4211613A (en) * | 1977-11-28 | 1980-07-08 | Milton Meckler | Geothermal mineral extraction system |
DD139354A1 (de) * | 1978-10-23 | 1979-12-27 | Gerhard Beyer | Verfahren zum kuehlen von salzloesungen |
DD155316A1 (de) * | 1980-10-15 | 1982-06-02 | Gerhard Beyer | Vorrichtung zur kuehlung gesaettigter salzloesungen |
DD206179A1 (de) * | 1981-07-24 | 1984-01-18 | Ingomar Fitz | Verfahren zur heisssolung von lagerstaetten |
DD208389A1 (de) * | 1982-07-08 | 1984-05-02 | Kali Veb K | Verfahren zur lenkung des waermeregimes in kavernen |
DE3422481A1 (de) * | 1984-06-16 | 1985-12-19 | Akzo Gmbh, 5600 Wuppertal | Verfahren und vorrichtung zur waerme- und stoffuebertragung in einem sonnenteich |
DE8527665U1 (de) * | 1985-09-27 | 1990-12-20 | Gassner, Helmut, Dipl.-Ing., 8000 München | Salzgradient-Solarteich |
DD271731A1 (de) * | 1988-05-02 | 1989-09-13 | Kali Veb K | Verfahren zur gelenkten aussolung von kalisalzlagerstaetten |
DD271732A1 (de) * | 1988-05-02 | 1989-09-13 | Kali Veb K | Verfahren zur reduzierung der waermeverluste bei der heisssolung von carnallititlagerstaetten |
DD277718A1 (de) * | 1988-12-08 | 1990-04-11 | Kali Veb K | Verfahren zur erhoehung der triebkraft der aufloesung von carnallitit beim solprozess |
DD291660A5 (de) * | 1990-01-15 | 1991-07-04 | Fahrzeugelektrik Pirna,De | Tastenverriegelung, insbesondere fuer elektrische kippschalter in kraftfahrzeugen |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
NEUGER, L.: "Kalisalzgewinnung durch gelenktes Aussolen" In: Bergakademie, 17. Jg., Heft 11, November 1965, S. 664-670 * |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE19631520A1 (de) | 1998-02-05 |
US6022080A (en) | 2000-02-08 |
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