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Keywords:

  • evaporative cooling crystallization;
  • modeling;
  • KCl-NaCl-H2O;
  • CSD;
  • crystal purity;
  • co-precipitation

Abstract

Previous work on the modeling of potash crystallizers has been mainly limited to the estimation of crystal size distribution (CSD) in the presence of only one solid component (KCl). In the present study, an attempt has been made to develop a model that incorporates NaCl as a second component that may co-precipitate along with KCl under certain operating conditions. Addition of water to prevent co-saturation or as a means of internal fines dissolution is also taken into consideration. External fines dissolution using a heat exchanger is incorporated in the model. In addition to the CSD, the model is able to predict crystal impurity resulting from co-saturation with NaCl. The predictive capability of the model is tested using limited dynamic experimental data obtained from a 1 m3 pilot plant continuous evaporative crystallizer and the steady-state experimental data from a two-stage evaporative Swenson DTB industrial potash crystallizer circuit. In both cases, a good agreement between the model predictions and the experimental data was noticed.

Les travaux antérieurs sur la modélisation des cristallisoirs de potasse se sont principalement limités à l'estimation de la distribution de taille des cristaux (CSD) en présence d'un seul composant solide (KCl). Dans la présente étude, on propose un modèle qui introduit le NaCl comme second composant pouvant co-précipiter avec le KCl dans certaines conditions de fonctionnement. On prend également en considération l'addition d'eau afin d'empêcher la co-saturation ou comme moyen de dissolution des fines internes. La dissolution des fines externes à l'aide d'un échangeur de chaleur est introduite dans le modèle. Outre la CSD, le modèle est capable de prédire l'impureté des cristaux résultant de la co-saturation avec le NaCl. La capacité prédictive du modèle est vérifiée à l'aide de données emperiques expérimentales limitées provenant d'un cristallisoir à évaporation continu pilote de 1 m3 et de données expérimentales en régime permanent provenant d'un cristallisoir de potasse industriel DTB de Swenson. Dans les deux cas, on a noté un bon accord entre les prédictions du modèle et les données expérimentales.