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Keywords:

  • crystallization mechanisms;
  • potassium chloride;
  • sulfate ion impurity;
  • magnesium ion impurity;
  • MSMPR crystallizer

Abstract

Extensive experimental investigations into the effect of magnesium and sulfate ionic impurities on cooling crystallization of KCl were carried out in a steady-state Mixed Suspension Mixed Product Removal (MSMPR) crystallizer. The impurities selected for investigation were chosen from those naturally associated with KCl in potash industry. Eighty one experiments were performed in a factorial experimental design scheme. The results exhibited that magnesium ion did not have any significant influence upon crystallizations of KCl, while the sulfate ion enhanced the aggregation rate. The nucleation rate was only slightly affected by the presence of impurities. The size enlargement in presence of sulfate ion was ascribed to an increase in aggregation rate. It was demonstrated that the role of the impurities studied upon KCl crystallization is consistent and predictable and is a function of the chemical character of the impurity species. Based on these results two mechanisms for size enlargement were identified, first due to crystal growth by solid deposition and second due to aggregation. Aggregation was found to be the governing mechanism for producing large crystals.

On a mené des études expérimentales extensives sur l'effet des impuretés ioniques de magnésium et de sulfate sur la cristallisation par refroidissement de KCl en régime permanent dans un cristallisoir d'extraction de produits mélangés en suspension mélangée (MSMPR). Les impuretés retenues pour l'étude ont été sélectionnées parmi celles qui sont naturellement associées au KCl dans l'industrie de la potasse. On a mené 81 expériences dans le cadre d'un plan factoriel d'expérience. Les résultats montrent que l'ion magnésium n'a pas d'influence significative sur les cristallisations de KCl, tandis que l'ion sulfate améliore la vitesse d'aggrégation. La vitesse de nucléation n'est que légèrement influencée par la présence des impuretés. L'accroissement des tallies en présence de l'ion sulfate est imputé à une augmentation de la vitesse d'agrégation. On démontre que le rǒle des impuretés étudiées sur la cristallisation de KCl est cohérent et prédictible et qu'il est fonction du caractère chimique des impuretés. Ces résultats ont permis de déterminer deux mécanismes d'accroissement des tailles, le premier étant dǔ à la croissance des cristaux par le dépǒt de solides, le second à l'aggrégation. On a trouvé que l'aggrégation est le mécanisme responsable de la production des grands cristaux.