NO332615B1 - Metode for rensing av kalsiumnitratlosninger eller smelter - Google Patents

Abstract

Foreliggende oppfinnelse angår en metode for rensing av kalsiumnitratløsninger eller smelter, og en kalsiumnitratløsning/smelte fremstilt ved nevnte metode.

Description

Oppfinnelsens område

Den foreliggende oppfinnelse angår en prosess for rensing av kalsiumnitrat, CN, løsninger/smelter.

Bakgrunn

I nitrofosfatprosessen blir fosforitt oppløst i overskudd salpetersyre, den oppløste væsken blir avkjølt ned til omtrent 0 °C for å utfelle kalsiumnitrat tetrahydrat.

Det sure bunnfallet blir fjernet ved sentrifugering og nøytralisert med ammoniakk. Vanninnholdet blir justert ved fordampning før granulering eller prilling.

Fosforittmineraler f.eks. apatitt inneholder høye konsentrasjoner av ioner som Si<2+>, Fe<2+>, Fe<3+>, Al<3+>, F", etc. i tillegg til kalsium og fosfor. Kalsiumnitratkrystaller som stammer fra oppløst fosforitter vil derfor omfatte varierende, mengder av urenheter av fluorider, fosfater og silikater. Også partikler av sand, silikater og slam fra oppløsningstrinnet kan være tilstede. Det meste av urenhetene må fjernes for å oppnå et kalsiumnitrat egnet for teknisk anvendelse eller drypp vanningssystemer i drivhus.

Nåværende renseprosesser; produksjonstrinnene i CN i nitrofosfatprosessen er skjematisk vist i figur 1. Rensingen av CN blir utført i trinnene 5 til 7 og inkluderer fortynning av CN smeiten med vann til en tetthet på 1,45-1,48 kg/l ved 60 °C før nøytralisering med ammoniakk til en pH på 5-8.

Nøytraliseringen medfører utfelling av uorganiske komponenter som apatitt, kalsiumfluorid, silikater og silika etc.

For å redusere mengden av uoppløselige komponenter blir løsningen fra trinn 5 blandet med flokkuleringsmidler. Fnokker blir dannet og mye av det uorganiske materialet blir fjernet ved hjelp av dekantersentrifuger.

Supernatanten blir overført til trinn 8 hvor vann blir justert og en smelte blir dannet som inneholder 77 % kalsiumnitrat, CaN, 7 % ammoniumnitrat, AN, og 15 % vann.

Granulering eller prilling resulterer i et fast produkt, (fast CN) som har uoppløselige stoffer i området 2400-900 ppm. Uoppløselige stoffer er en blanding av uoppløselige forbindelser som for eksempel silika, apatitt, kalsiumfluorid, Al-Fe-silikater etc.

Denne renseprosedyren er veletablert og prosessen er enkel å drifte. Imidlertid har den ovenfor beskrevne renseprosessen noen ulemper og mangler. Rensemetoden krever tilsetning av mye vann for å redusere tettheten fra omtrent 1,6 (70 °C) til omtrent 1,45 (70 °C). Dette vannet må så fordampes før granulering/prilling og betydelig tilleggs energi forbruk er påkrevd. Videre er et rensenivå mellom 2400-900 ppm ikke tilstrekkelig for noen tekniske anvendelser. I drivhusmarkedet resulterer dette nivået av uoppløselige stoffer over tid i så mye sedimentering i lagertanker at rengjøringsprosedyrer for utstyret er påkrevd. Og endelig krever den beskrevne prosessen drift av flere dekantersentrifuger for hvilke vedlikehold er kostbart.

Andre renseteknikker: Rensing ved filterpresse (plate og ramme) eller andre typer av filter utstyr (som Candle filter) er velkjente metoder for rensing av saltløsninger til høye renhetsnivåer. Imidlertid, for anvendelse i rensing av kalsiumnitrat fra apatitt vil disse filtersystemene kreve anvendelse av filtreringsstimulerende middel (dvs. diatomitt) for å opprettholde en akseptabel strøm gjennom filterkaken. Mengden av filtreringsstimulerende middel begrenser anvendelsen av dette utstyret til mindre produksjonsvolumer, og siden filterkaken må tas hånd om på en miljømessig forsvarlig måte induseres en høy kostnad. De fleste filter blir også driftet satsvis noe som er en ulempe i en ellers kontinuerlig prosess. En annen ulempe er nødvendigheten av å fortynne CN løsningen som skal renses til under 1,5 kg/l for å oppnå en akseptabel viskositet og filtreringshastighet. Dette øker igjen kostnadene siden alt vannet tilsatt må fjernes for å lake fast CN materiale.

Andre rensemetoder er tilgjengelige for eksempel mikrofiltrerering ved hjelp av keramiske filtre og skivesentrifuger. Mikrofiltreringsmetoden krever store investeringer.

Videre viste det seg i forsøk at skivesentrifuger ga for mye avskalling som resulterte i tilstopping av utstyret.

RU 2228906 (sammendrag) angir en metode for rensing av kalsiumnitratsmelte eller løsning ved å isolere kalsiumnitrat tetrahydrat krystaller på kjøling av fosfatmalm salpetersyre ekstrakt, smelting av krystaller, fortynning av kalsiumnitrat smelte / løsning med 0,5-60% ammoniumnitrat løsning, og nøytralisering av fortynnet løsning med ammoniakk til pH 6,1-7,6 etterfulgt av separasjon av faste urenheter ved bunnfelling av resulterende suspensjon i bunnfellingstank i ett trinn.

RU 2154045 angir en metode for fremstiling av kompleks mineral gjødsel hvori fosforitt kalsinert ved 850-1050 °C blir nedbrutt med ikke-konsentrert salpetersyre, og suspensjon resulterende fra nedbrytningen blir tilsatt i vann i mengde på 0,5-2,5 volum per volum av suspensjon, uoppløselige rester blir fjernet ved å tillate de å bunnfelle, deler av kalsiumnitrat blir fjernet ved avkjøling, løsningen blir ammonisert og prosessert fra NP eller NPK type gjødsel ved fordampning, granulering og tørking, tilsatt vann blir fjernet ved fordampning før krystallisering av kalsiumnitrat. Prosessen med bunnfelling i løselig presipitat blir akselerert mangfoldig, og standardisert gjødsel blir fremstilt fra fosfitt.

JP 2006225175 angår en metode for å fremstille transparent flytende gjødsel inneholdende magnesiumnitrat og kalsiumnitrat som hovedkomponenter hvori salpetersyre blir tilsatt i vann i hvilket dolomitt blir tilsatt under omrøring og blanding av vannet, for å bli nøytralisert for å gi magnesiumnitrat og kalsiumnitrat, og deretter, minst en sort av en komponent valgt fra en gruppe som omfatter en komponent som er en kaliumkomponent, og en forbindelse som er en nitrogenkomponent og en forbindelse som er en sporelementkomponent blir tilsatt og oppløst og etter det, blir et høy molekylært flokkuleringsmiddel tilsatt og blandet under en temperaturbetingelse på 40-80 °C og blandingen tillates å stå for å bunnfelle og separere en uoppløselig andel.

Videre er det i US 4,952,379 A beskrevet en metode for å rense en kalsiumnitrat smelte eller løsning utskilt fra blandingen som oppnås ved oppløsning av fosforitt med salpetersyre. Smeiten inneholder fluor og fosfor som hovedkontaminanter. Mol forholdet fosfor/fluor i råsmelten av kalsiumnitrat blir justert til 3,5>P/F>0,3, muligens ved ekstra tilsetning av en fosforholdig forbindelse, og blandingen blir så nøytralisert med ammoniakk til pH=5-6. Utfellingen som dannes blir fjernet mens filtratet blir avdampet og videre prosessert. Rensingen kan utføres i to stadier, med et P/F forhold i første stadium på 0,3-3 og 1-3,5 i det andre stadiet. Fosforsyre eller en fosforsyre inneholdende løsning er brukt som fosforholdig forbindelse.

Kort beskrivelse av figurene

Figur 1 viser skjematisk CN produksjonstrinn i nitrofosfatprosessen.

Figur 2 viser et pilotanlegg for kontinuerlig rensing av CN smelte/løsning ved bunnfelling.

Figur 3 viser et eksempel på lamellutstyr.

Figur 4 viser et tverrsnitt av et pilotanlegg dvs. tverrsnitt av lamellenheten med forbindelser. Figur 5 viser innholdet av vann uoppløseligheter av renset smelte som forlater lamellseparatoren avhengig av tettheten til smeiten (ved 60-70 °C, inkludert flokkuleringsmiddel) og innmatningsstrømmen av smeiten. Figur 6 viser mengden av vann uoppløselig materiale i CN løsningen som forlater lamellenheten og mol P/mol F forholdet i ubehandlet CN over en periode på 3 dager. Figur 7 viser skjematisk rensingen av CN som stammer fra nitrofosfatprosessen.

O ppsummering av oppfinnelse

En hensikt med foreliggende oppfinnelse er å tilveiebringe en forbedret rensing av CN løsninger/smelter, dvs. Metoden tilveiebringer en CN løsning/smelte hvori mengden av vann uoppløselige stoffer er senket.

En annen hensikt med foreliggende oppfinnelse er å redusere energi forbruket av CN rensetrinnet.

Den foreliggende oppfinnelsen tilveiebringer en metode for rensing av en CN løsning som stammer fra nitrofosfatprosessen omfattende trinnet av bunnfelling av uoppløselig materiale. Det uoppløselige materialet stammer delvis fra den oppløste fosforitten og delvis fra nøytraliseringen av den sure ubehandlede CN løsningen.

Bunnfellingen kan bli utført i ethvert utstyr egnet for det formålet, særlig en tank som inneholder plater eller lameller.

Oppfinnelsen tilveiebringer særlig en metode for rensing av en CN løsning ved bunnfelling etter å ha justert forholdet mol P/mol F til over 0,4 ved hjelp av fosforsyre eller andre fosforkilder oppløselige i sur CN løsning.

Detaljert beskrivelse av oppfinnelsen

Den foreliggende oppfinnelsen tileveiebringer en metode for rensing av kalsiumnitrat løsninger eller smelter, hvori trinnet med bunnfelling er omfattet. Bunnfellingstrinnet er fulgt av sentrifugering av slamfasen. Videre involverer metoden at slammet blir resirkulert ved retur til et trinn for oppløsning av fosforitt.

Metoden i henhold til den foreliggende oppfinnelsen omfatter trinnene av:

a) oppløsning av fosforitt,

b) avkjøling/ krystallisering,

c) filtrering,

d) vaking av krystaller,

e) oppløsning og fortynning til 1,3-1,75 kg/l ved temperaturer mellom 20-90 C °C

f) nøytralisering

g) tilsetning av flokkuleringsmiddel og justering av mol P/mol F forhold

h) bunnfelling

i) sentrifugering av slamfase og eventuelt resirkulering av slam til trinn a)

j) fordampning

k) partikulering.

I en utforming av metoden, omfatter trinn e) ovenfor at smeiten blir fortynnet til omtrent 1,6 kg/l ved 70 °C.

I en annen utforming av metoden, blir mol P/mol F forholdet justert i trinn g) ovenfor til over 0,30 fortrinnsvis over 0,45

I enda en annen utforming av metoden blir bunnfellingen i trinn h) utført i en bunnfellingstank utstyrt med tynne plater, lameller.

Kalsiumnitrat løsning/smelte som er renset ved metoden i følge oppfinnelsen omfatter mindre enn 3 % uoppløselige stoffer.

Kalsiumnitratet produsert ved metoden ifølge oppfinnelsen blir partikulert ved granulering, prilling eller hvilken som helst annen måte for partikulering kjent på fagområdet.

Fra røntgendiffraksjonsanalyser er det kjent at det uoppløselige materialet som utfeller ved nøytralisering av en sur CN løsning hovedsakelig består av fluorapatitt (Ca5(PC«4)3F (70-95%), og mindre mengder av SiC«2 og CaF2. Tettheten av disse materialene er i området 2,2-3,2 g/cm og burde derfor bunnfelles i en CN vann løsning. Det er observert at uoppløselige stoffer bunnfeller sakte og danner en slamfase på bunnen av en beholder når en nøytralisert løsning blir satt til å hvile.

Bunnfellingshastigheten er blant andre faktorer avhengig av tettheten til løsningen og mol P/mol F forholdet. Generelt, dess mer fortynnet løsningen er dess raskere er bunnfellingshastigheten, og et lav mol P/mol F forhold forårsaker en lav bunnfellingshastighet.

Det faktum at dess mer fortynnet løsningen er dess raskere er bunnfellingen følger direkte av Stokes lov;

der

Vs er bunnfellingshastigheten

K er en konstant

pins er tettheten av uoppløselige stoffer

psol er tettheten av løsningen

r\er viskositeten til løsningen

dp er partikkeldiameteren

Den andre faktoren, lavt mol P/mol F forhold som forårsaker lav bunnfellingshastighet, stammer fra det faktum at den vesentlige urenheten som utfeller under nøytralisering er fluorapatitt (CasCPO^F). Ideal forholdet av mol P til mol F for utfelling av nevnte forbindelse er 3. Dersom forholdet er for lavt blir de utfelte apatitt krystallene få og små, dvs. lav hastighet for krystallvekst for apatitt, det gjenværende F utfeller som CaF2, og hele blandingen av uoppløselig materiale bunnfelles signifikant mer langsomt. CaF2og SiC«2 krystallene som danne er små, med stort overflateareal og en mer luftig oppførsel.

Undersøkelser har vist att lavt F innhold og høy mol P/mol F (> 0,7) i en CN løsning gir store apatitt krystaller som bunnfeller raskt. På den andre siden resulterer høye F konsentrasjoner og lav mol P/mol F (< 0,4) ofte i små krystaller med lav bunnfellingshastighet.

Som nevnte ovenfor inneholder fosforitten ulike mengder av F, Si, Al, Fe og andre slag i tillegg til Ca og P. Mengden vil variere med type av fosforitt og vaskeposedyrene som anvendes, Figur 1, trinn 4.

Følgelig vil mol P/mol F av CN krystallene som går inn i fortynnings- og nøytraliseringstrinnet variere med ubehandlet fosfatet som anvendes.

Noen typiske fosforitter som brukes er for eksempel Kola fosfater, Boucraa, (Marocco) og Youssoufia (Marocco) eller blandinger derav. Innholdet av Si, F, Fe, Al, Ca, P etc. varierer fra type til type og også innen den samme typen. Følgelig vil mol P/mol F i en CN løsning som stammer fra nitrofosfatprosessen også variere i stor utstrekning. Under nøytralisering av CN smeiten vil konsistensen av de dannede uoppløselige stoffene og mengden av hver forbindelse variere og kunne inn virke på en bunnfellingsprosess.

I en kontinuerlig bunnfellingsprosess blir et flokkuleringsmiddel tilsatt til CN løsningen/smelten før den innføres i bunnfellingstanken. Tilsetningen ev et flokkuleringsmiddel forbedrer rensingen ved at den anvendte mengden av vann uoppløselige stoffer blir senket og faststoff innholdet i slammet øker dvs. at et mer komprimert slam oppnås. For å oppnå en bedre rensing blir tettheten av CN løsningen /smeiten senket og forholdet mol P: mol F blir økt.

Mengden av uoppløselige stoffer i de rensede løsningene er forbausende langt under hva som er oppnådd ved rense metoden brukt i nåværende CN anlegg, Figur 1, hvori en sentrifuge som gir 500-2000 g (sentrifugalkraft) blir brukt til å fjerne uoppløselige partikler.

En rensemetode som omfatter bunnfelling av uoppløselige stoffer kunne derfor bli benyttet for rensingen av CN i nitrofosfatprosessen .

For å videre forbedre rensingen av en CN løsning/smelte blir en bunnfellingstank utstyrt med metallplater eller lameller brukt. Slikt bunnfellingsutstyr er utviklet og blir brukt i vannrensing. En bunnfellingsenhet med lameller blir forbundet til en tilførselstank for CN løsning/smelte, for eksempel nøytraliseringstanken i et CN anlegg, (trinn 6, Figur 7). Før innføring i bunnfellingsenheten blir CN løsningen/smelten eventuelt tilsatt et flokkuleringsmiddel og/eller mol P/mol F forholdet blir justert. Slammet som resulterer fra bunnfellingen blir tømt til en dekanter sentrifuge for avvanning av slamfasen.

Lamell bunnfellingsenheten er i prinsippet en tank utstyrt med en rekke tynne metall plater (lameller), montert omtrent 0,05-0,1 m fra hverandre. Helningsvinkelen på platene er 40-70 grader. Lamellene øker det totale bunnfellingsarealet i tanken og bunnfellingen blir mer effektiv. Avstanden mellom platene tillater væsken å bevege seg fritt oppover, men uoppløselige partikler blir hindret og tenderer til å avsettes på platene og skli nedover inni den kone slamtanken.

Som nevnt over kan et flokkuleringsmiddel eventuelt bli tilsatt til CN løsningen/smelten før løsningen blir overført til bunnfellingstanken. Flokkuleringsmiddelet tilsatt til løsningen blir først overført til et første blandekammer hvori flokkuleringsmiddelet blir blandet godt inn i løsningen/smelten. Dette kammeret er utstyrt med en roterende agitator eller annet egnet blandeutstyr. Løsningen/smelten som er blandet med flokkuleringsmiddelet strømmer over i et andre kammer som har en sakte gående agitator for å holde de dannede flokkulerte partiklene i suspensjon.

Fra det andre kammeret strømmer smeiten /løsningen inn i lamellbunnfellingstanken og løper inn ved bunnen av platene. Løsningen beveger seg oppover innimellom platene og forlater lamellseparatoren via utløpskanaler plassert over platene. Utløpskanalene har en rekke hull gjennom hvilke væsken må strømme for å forlate lamellene. På denne måten sikrer kanalene at løsningen distribueres jevnt over platene.

De faste partiklene avsatt på platene og sklir ned i slamhopperen som er utstyrt med en svært langsomt roterende skrape. Slamnivået i hopperen blir holdt konstant eller variert ved å pumpe slamfasen til en dekantersentrifuge for avvanning.

I en utforming av foreliggende oppfinnelse blir en metode for rensing av CN løsninger/smelter i nitrofosfatprosessen tilveiebrakt hvori rensetrinnet omfatter bunnfelling av uoppløselige stoffer og fjerning av nevnte uoppløselige stoffer fra bunnen av bunnfellingstanken.

I en annen utforming av oppfinnelsen blir en metode for rensingen av CN løsninger/smelter i nitrofosfatprosessen tilveiebrakt hvori rensetrinnet omfatter bunnfelling av uoppløselige stoffer i en lamellbunnfellingstank.

I en annen utforming av oppfinnelsen blir et flokkuleringsmiddel tilsatt til CN løsningen/smelten før den innføres i bunnfellingstanken. Ulike typer av flokkuleringsmidler kan bli anvendte; fortrinnsvis blir flokkuleringsmiddelet valgt fra Fennopol A3304, Nordfloc A172 og Superfloc AF126.

I enda en annen utforming av oppfinnelsen, blir slammet dannet ved bunnfellingen av uoppløselige stoffer fjernet fra bunnen av bunnfellingstanken og eventuelt utsatt for videre behandling som sentrifugering. I et ekstra sentrifugeringstrinn blir slammet videre separert i, et presipitat dvs. den konsentrerte pelleten av uoppløselige stoffer, og en supernatant dvs. den rensede smeiten.

Tettheten av CN løsningen/smelten som skal renses er I området 1,3-1,75 kg/ 1, fortrinnsvis 1,45-1,65 kg/l, og temperaturen av løsningen/smelten blir holdt i området 25-90 °C, fortrinnsvis 40-80°C.

Forholdet mol P/mol F er et særtrekk ved den ubehandlede CN smeiten og kan bli variert ved å endre fosforitter i NPK anlegget eller ved å tilsette konsentrert fosforsyre til den ubehandlede CN smeiten. Forholdet mol P/mol F kan også bli variert ved å tilsette andre fosfatkilder som er løselige i den sure ubehandlede CN løsningen. Mengden av tilsatt konsentrert fosforsyre vil variere i henhold til mol P/mol F i CN løsningen/smelten, imidlertid, en dosering på 0-9 kg Im CN løsning ville normalt være tilstrekkelig når den er basert på 50 % CaN i løsningen.

Rensing av CN i nitrofosfatprosessen i henhold til den foreliggende oppfinnelsen er illustrert skjematisk i Figur 7.

Rensingen inkludere en ekstra trinn 8, rensing ved bunnfelling. Trinn 7 inkluderer eventuelt tilsetning av et flokkuleringsmiddel og justering av forholdet, mol P/mol F, med tilsetning av fosforsyre eller annen fosfatkilde.

Ved å modifisere trinn 7 til å inkludere justering av mol P/mol F forholdet og å inkludere et bunnfellingstrinn omfattende en dekantersentrifuge for slam behandling blir mange fordeler oppnådd sammenlignet med prosessen angitt i Figur 1.

Blant disse fordelene er besparelsen av en vesentlig mengde energi siden CN løsningen som skal behandles har en tetthet opptil 1,67.1 den eksisterende renseprosessen må CN smeiten (fra trinn 4, Figur 1) fortynnes til en tetthet på omtrent 1,47 kg/l. I prosessen ifølge foreliggende oppfinnelse kan fortynning normalt bli utelatt.

Bunnfellingstrinne tilveiebringer en fast CN omfattende uoppløselig material i en konsentrasjon på typisk 350 ppm. Sammenlignet med den nåværende prosessen, som illustrert i Figur 1, som gir fast CN omfattende 1000 ppm uoppløselig material er dette en vesentlig forbedring.

Med det samme energiforbruket som i prosessen illustrert i Figur 1 kan bruk av prosessen ifølge oppfinnelsen redusere innholdet av uoppløselig materiale til verdier mellom 50 og 100 ppm.

Vedlikeholdskostnader for dekantersentrifugene vil bli vesentlig redusert siden bare 1 liten sentrifuge vil bli brukt i prosessen ifølge oppfinnelsen sammenlignet med tre store sentrifuger i nåværende prosess.

Oppfinnelsen vil nå bli illustrert ved følgende ikke begrensende eksempler.

Eksempler

Med mindre det er indikert at andre flokkuleringsmiddelløsninger er brukt har alle eksemplene blitt utført ved bruk av Nordfloc A172 (levert av SNF). Flokkuleringsmiddelløsningen ble fremstilt i satser ved å løse opp 1 kg flokkuleringsmiddel i lm3 vann i flokkuleringsmiddeltanken. Den resulterende 0,1 % løsningen ble tilført både til den ubehandlede smeiten og slamfasen som går inn i dekanters entrifugen.

Eksempel 1

I laboratorietester ble ulike nøytraliserte CN løsninger (omtrent 1000 ml) fra anlegget blandet med et flokkuleringsmiddel og overført til en gradert sylinder (1000 ml) og tillatt å hvile i 2 minutter. Volumet av slamfasen, dvs. bunnfelt uoppløselig materiale, ble observert. Resultatene er gitt i tabell 1 under:

Sl og S2 indikerer prøve 1 og 2 fra anlegget.

Resultatene i tabell 1 indikerer klart at de uoppløselige stoffene bunnfeller heller raskt forutsatt at noen forhåndsbetingelser er oppfylt. Ikke desto mindre, kan de følgende konklusjoner dras: i) dess med fortynnet løsningen er dess raskere er bunnfellingshastigheten, ii) ved lave mol P/mol F forhold er bunnfellingshastigheten lav, og iii) mengden av uoppløselige stoffer i løsning over slam er svært lav.

Eksempel 2

Testing i pilotanlegg

Testen beskrevet i eksempel 1 er en satsprosess. For å videre teste broken av bunnfelling for å oppnå en renset smelte, dvs. å effektivt rense en CN smelte fra nitrofosfatprosessen ved bunnfelling, ble et pilotanlegg utformet som vist i Figur 2. Pilotanlegget hadde et volum på omtrent 1,5 m<3>og ble laget av pleksiglass for å visuelt observere bunnfellingen.

Beskrivelse av utstyret:

Tank A: Grundig blanding av flokkuleringsmiddelet og ubehandlet CN løsning Tank B: Mild blanding av flokkuleringsmiddel og ubehandlet CN løsning

Volum D: Bunnfellingsareal for vann uoppløselig slam

Volum C: Renset CN løsning

Ubehandlet CN løsning ble pumpet inn i tank A hvor den ble grundig blandet med et egnet flokkuleringsmiddel, Nordfloc A172 (Høyhastighetsblander, kort oppholdstid). Deretter ble løsningen omrørt forsiktig i tank B i 2-6 minutter for å tillate aggregering av større fnokker. Løsningen strømmer inn i område D ved gravitasjon og distribueres gjennom hele tanken, og beveges sakte oppover inn i område C.

Fnokkene (uoppløselig materiale) migrerte ned i område D, den kone delen av tanken og ble avrent ved bunnen. Fra område C ble løsningen tvunget til toppen og over strømmet en vegg, inn i et avløpskammer før den forlater gjennom en utløpsdyse "ren smelte".

Nøytralisert CN løsning fra anlegget ble brukt ("KS smelte" i Figur 2) og flere test løp ble utført under varierte betingelser. Resultatene er gitt i tabell 2 under.

Eksempel 3

I et videre eksempel ble pilotanlegget i Figur 2 erstattet med et mer avansert bunnfellingsutstyr utviklet for vannrensing. En lamell bunnfellingsenhet, (modell

LF, levert av Nordic Water) ble forbundet med nøytraliseringstanken i CN anlegget (trinn 5 i Figur 1) og en dekantersentrifuge for avvanning av slamfasen ble tilkoblet.

I prinsippet er lamellenheten svært lik bunnfellingsutstyret i Figur 2 men enheten er utstyrt med flere plates (lameller), montert omtrent 0,05-0,1 m fra hverandre. Helningen på platene er 55 grader. Det totale projiserte bunnfellings areal er 5 m . Mellomrommet mellom platene tillater væsken å bevege seg fritt oppover, men uoppløselige partikler blir hindret og avsatt på platene og sklir nedover inn i det kone slamområdet.

Et tverrsnitt av pilotanlegget som viser lamellenheten med tilkoplinger/forbindelser er vist i figur 4.

På den øvre, venstre siden av "Lamellenheten" er det en flokkulator bestående av to kamre med et totalt volum på lm<3>. Det første kammeret er lite og utstyrt med en agitator som har høy roteringshastighet for å blande flokkuleringsmiddel og smeiten godt.

Smeiten overstrømmer til det andre kammeret som har en sakte gående agitator for å holde de dannede flokkulerte partiklene suspendert.

Fra det andre kammeret strømmer smelten/løsningen inn i lamelltanker og entrer ved bunnen av platene. Løsningen beveges oppover inn imellom platene og forlater lamellseparatoren via utløpskanaler plassert over platene. Utløpskanalene har en mengde huller gjennom hvilke væsken må strømme for å gå ut av lamellene. På denne måten sikrer kanalene at løsningen distribueres jevnt over platene.

De faste partiklene bunnfeller på platene og sklir ned inn i slamtanken utstyrt med en svært sakte roterende skraper. Slamnivået i tanken blir holdt konstant eller variert ved å pump slamfasen til en dekantersentrifuge for avvanning.

Resultater hvori oppholdstiden og tettheten av ubehandlet CN løsning blir variert er gitt i Figur 5. Figur 5 viser mengden av vann uoppløselig materiale i den rensede CN smeiten som forlater lamellenheten avhengig av tettheten av smeiten (ved 60-70 °C, inkludert flokkuleringsmiddel) og tilførselsstrømmen av smeiten.

Disse resultatene viser at dess lavere tettheten på den ubehandlede CN løsningen dess lavere innhold av uoppløselig materiale av den rensede løsningen dom forlater lamellenheten. Ved en tetthet på mellom 1,58 og 1,60 kg/l (70 °C) vil innholdet av uoppløselig material normalt være lavere enn 300 ppm. Ved tettheter på omkring 1,46-1,47 kg/l blir innhold av uoppløselige stoffer under 50 ppm oppnådd.

Variasjon av oppholdstid mellom 60 og 35 minutter innvirker ikke vesentlig på rensingen av CN løsningen.

Eksempel 4

Effekt av forholdet mol P/mol F av ubehandlet CN løsning.

Lamellbunnfellingsenheten ble forbundet med CN anlegget for å utføre et kontinuerlig bunnfellingsforsøk over tre dager. Forholdet mol P/mol F av det behandlede CN ble variert bed å endre fosforitt i NPK anlegget og ved å tilsette fosforsyre til den ubehandlede CN løsningen. Innholdet av uoppløselig material i renset CN løsning ble målt.

De følgende betingelsene ble brukt:

Strømning: 2,5 m3 CN løsning/time

Oppholdstid: 34 min

Flokkuleringsmiddeldosering: 20 ppm (0,1 % løsning)

Tetthet av smelte: Gjennomsnitt 1580 kg/m3 ved 80 °C (1550-1620)

Innhold av uoppløselig materiale i ubehandlet CN: 1-1,6 %

pH av ubehandlet CN løsning var mellom 5,5 og 6,5.

Strømning av slamfase: 250 liter/time

Resultater er gitt i Figur 6. Mengden av vannuoppløselig materiale i CN løsning som forlater lamellenheten og mol P/mol F forholdet i ubehandlet CN over en periode på 3 dager er vist.

Figur 6 viser at de vannuoppløselige stoffene ble redusert til mellom 150 og 350 ppm i perioden opp til 23. mai, kl. 18.00.1 denne perioden var verdien av forholdet mol P/mol F mellom 0,4 og 0,5.

Fra 23. mai, kl. 18.00 begynte de vannuoppløselige stoffene å øke og forholdet mol P/mol F av det ubehandlede CN sank til 0,3. Fra 24. mai, 04.00 og så videre var det en nedgang av de vann uoppløselige stoffene far omtrent 1000 ppm til omtrent 200 ppm etter hvert som forholdet mol P/mol F jevnt beveget seg mot 0,7.

Sistnevnte utvikling av de vannuoppløselige stoffene ble avbrutt mellom 12.00 og 16.00, 24. mai fordi pH verdiene utviklet seg utenfor det akseptable området, (over 7 på grunn av HNO3blokkering i anlegget).

Når mol P/mol F av den ubehandlede CN løsningen (og den sure CN løsningen fra NPK anlegget) minsket ble de vannuoppløselige krystallene dannet i nøytraliseringstrinnet mindre og lifligere. Følgelig ble mer voluminøst slam dannet i bunnfellingsenheten. Slikt slam bunnfeller mye saktere og de uoppløselige stoffene i CN som forlater lamellen økte.

Mol P/mol F er en egenskap ved den ubehandlede CN og kan bli variert ved å endre fosforitter i NPK anlegget eller ved å tilsette konsentrert fosforsyre.

Behandling av slamfase:

Slamfasen som forlater lamellenheten ble tilknyttet en dekantersentrifuge for å fjerne det tørre materialet av slamfasen. Dekantersentrifugen har en g-kraft på omtrent 550.

Før innføring i sentrifuge ble 25-35 ppm flokkuleringsmiddel tilsatt til slamfasen.

Konsentrert slam (omtrent 15 % av -lamell mating) som forlater sentrifugen ble resirkulert til oppløsningstrinnet dvs. trinn 1 i Figur 1.

CN løsning som forlater sentrifugen (omtrent 85 % av sentrifuge mating) hadde under 450 ppm uoppløselige stoffer og ble blandet med renset CN strøm som forlater lamellenheten eller resirkulert til CN ubehandlet strøm som entrer lamellenheten.

Resultatene viser at en ubehandlet CN løsning som stammer fra nitrofosfatprosessen og som har en tetthet opp til 1620 kg/m3 ved 70 °C, kan bli renset til mellom 200 og 300 ppm av uoppløselig materiale ved hjelp av en bunnfellingstank, fortrinnsvis a en bunnfellingstank som har lamellplater, forutsatt at oppholdstiden er opp til 35 min og forholdet mol P/mol F av CN løsningen er over 0,4, fortrinnsvis over 0,5. Dersom forholdet mol P/mol F er under 0,4 avtar hastigheten av slambunnfeIlingen og gjør rensingen mindre effektiv. Rensing kan fremdeles utføres, men den påkrevde slamstrømmen som forlater bunnfellingstanken vil være mye høyere.

Mol P/mol F kan lett bli variert ved å tilsette konsentrert fosforsyre eller en annen fosfatkilde oppløselig i den sure ubehandlede CN løsningen.

Claims (5)

1. Metode for rensing av kalsiumnitratløsninger eller smelter,karakterisert vedat den omfatter trinnene a) oppløsning av fosforitt, b) avkjøling/ krystallisering, c) filtrering, d) vasking av krystaller, e) oppløsning og fortynning til 1,3-1,75 kg/l ved temperaturer mellom 20-90 °C, f) nøytralisering, g) tilsetning av flokkuleringsmiddel og justering av mol P/mol F forhold, h) bunnfelling, i) sentrifugering av slamfase, j) fordamping, k) partikulering.

2. Metode ifølge krav 1, karakterisert vedat slammet fra trinn i) blir resirkulert ved retur til trinnet for oppløsning av fosforitt, trinn a).

3. Metode ifølge ethvert av kravene 1 til 2, karakterisert vedat i trinn e) blir smeiten fortynnet til omtrent 1,6 kg/l ved 70 °C.

4. Metode ifølge ethvert av kravene 1 til 3, karakterisert vedat i trinn g) blir mol P/mol F justert til over 0,30 fortrinnsvis over 0,45

5. Metode ifølge ethvert av kravene 1 til 4, karakterisert vedat bunnfellingen i trinn h) blir utført i en bunnfellingstank utstyrt med tynne plater, lameller.