Die vorliegende Erfindung betrifft em Verfahren zur Salz¬ gewinnung gemäss Oberbegriff des Patentanspruches 1 und eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäss Ober¬ begriff des Patentanspruches 9.

Aus R.B.Richards, Grainer Salt (D.Kaufmann, Sodium Chlorid, 1960, Chapter 12) ist ein Verfahren zur Gewinnung von Salz aus einer in einem offenen Absetz- oder Verdunstungsbecken befindlichen Salzsole bekannt. Um den Verdunstungsprozess zu beschleunigen, wird die Sole auf eine Temperatur knapp unter¬ halb der Siedepunktes erwärmt, typischerweise auf 90-100°C. Dabei sind zwei unterschiedliche Vorgehensweisen bekannt. In der ersten Art wird die Salzsole mittels Heizrohren erwärmt, welche innerhalb des Absetzbeckens verlaufen. In der anderen Art wird die Sole kontinuierlich in einem Kreislauf durch eine externe Heizeinheit geleitet und in das Verdunstungs¬ becken zurückgeführt. Eine derartige Variante des Grainer- Verfahrens ist in US-A-2 ' 660 ' 236 beschrieben.

Eine weitere Variante des Grainer-Verfahrens ist in US-A- 2'555' 340 offenbart. Hier wird nicht mittels eines Wärme ^¬ tauschers geheizt, sondern die zu erwärmende Sole wird einem direkten Dampfstrahl ausgesetzt.

Das Grainer-Verfahren weist mehrere Nachteile auf. Der aufzu¬ bringende Energiewert ist relativ hoch, insbesondere da die Salzsole auf eine Temperatur knapp unterhalb des Siedepunktes erwärmt wird. Deshalb wurde dieses Verfahren vorallem in Michigan eingesetzt, wo in den Sägewerken Warme in Form von Dampf zur Verfugung stand. Ferner hangt die Wirksamkeit des Verfahrens stark von den klimatischen Bedingungen ab. In Gebieten mit hohen Temperaturen und/oder hoher Luftfeuchtig¬ keit wird das Grainer-Verfahren aus wirtschaftlichen Ueber- legungen nicht angewendet, da die Salzausbeute die Kosten zur Betreibung der Anlage nicht rechtfertigen. Ein weiterer Nach¬ teil ist, dass das gewonnene Salz plattchenformig und fein¬ kornig, das heisst mit einem Durchmesser von weniger als 2 mm, ist.

Aus FR-A-2 ' 447 '218 ist ferner ein Verfahren zur Salzgewinnung offenbart, welches die Bildung von grosseren Salzkristallen ermöglicht als das bekannte Grainer-Verfahren, trotzdem jedoch einen höheren Ertrag erbringt als die lediglich durch Sonneneinstrahlung betriebenen Salinen. Auch hier wird ein offenes, der Sonneneinstrahlung ausgesetztes Verdunstungs¬ becken verwendet, jedoch wird zusatzlich in eine untere Schicht des Verdunstungsbeckens eine erwärmte Nährlösung mit vorgegebener Konzentration eingeleitet, um die Loslichkeit in dieser unteren Schicht zu verandern.

EP-A-0' 009' 506 beschreibt ein Verfahren zur Salzgewinnung in einem Turm aus einem permeablen Material, über den Meerwasser mittels einer Sprinkleranlage versprüht wird. Der verdampfte Anteil wird gesammelt, mit Rohsalz versetzt und wiederholt über den Turm gesprüht. Dieses Verfahren ist aufwendig und massig effizient.

In DE-A-36' 12 ' 188 ist ferner eine solare Meerwasser-Ent¬ salzungsanlage beschrieben, welche ein geschlossenes, von ausseren Umwelteinflüssen unabhängiges System bildet. Meer¬ wasser wird in einem Warmespeicher aufgewärmt und anschliessend mittels einer Spruhvorrichtung über Gradier¬ werke versprüht. In den Gradierwerken verdunstet das Wasser, welches aufsteigt und sich an den Wanden der Anlage wieder abkühlt und als salzfreies Kondensat aufgefangen wird. Diese Anlage hat den Vorteil, dass sie lediglich Sonnenenergie benotigt. Sie ist jedoch wegen der schwachen Salz-Konzentra¬ tion des eingeleiteten Meerwassers zur Salzgewinnung nicht geeignet.

Es ist deshalb Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zur Salz¬ gewinnung zu schaffen, welches mit kostengünstiger Energie eine hohe Effizienz erzielt und Schwankungen in den klimati¬ schen Bedingungen ausgleicht.

Diese Aufgabe lost ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 sowie eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruches 9.

Es ist ferner eine Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zur

Salzgewinnung zu schaffen, welches ferner nicht nur die

Abwarme einer Industrieanlage verwendet, sondern auch den Grad ihrer Ruckkuhlung regelt.

Diese Aufgabe lost ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruches 2.

Die im erfindungsgemässen Verfahren verwendete Salzsole, welche über das Verdunstungsbecken versprüht wird, ist

konzentriert, bevorzugterweise gesattigt. Das Verfahren lasst sich jedoch auch mit ungsattigter oder vorverdampfter Sole durchfuhren. Die Salzsole kann vorgangig gereinigt sein oder in ungereinigter Form verwendet werden. Salzsole, welche mit dem ASR-Verfahren der Anmelderin zur Reduktion von gelöstem Kalziumsulfat-Anhydrid (CaS0 ₄ ) vorbehandelt ist, ist besonders geeignet. Das erfindungsgemässe Verfahren lasst sich mit allen Arten von Salzsolen durchfuhren, wobei die unten angeführten Beispiele Natriumchlorid (NaCI) betreffen.

Das erfindungsgemässe Verfahren wird wie das Grainer- Verfahren mit offenen Salzsolebecken durchgeführt, so dass der Verdunstungsprozess durch Sonneneinstrahlung und Wind- emwirkung verursacht wird. Mindestens ein Teil der Sole wird erwärmt, wobei die hierfür notwendige Energie von der Abwarme industrieller Anlagen irgendwelcher Art herrührt. Ein Teil davon wird über das Verdunstungsbecken versprüht, der Rest wird direkt in das Verdunstungsbecken zuruckgeleitet. Bevor¬ zugterweise wird auch der restliche Teil der Salzsole erwärmt, um den Verdunstungsprozess zu beschleunigen. Diese Erwärmung kann gemeinsam mit dem zu versprühenden Anteil der Salzsole und in derselben Heizvorrichtung oder in einer hier¬ von getrennten Vorrichtung erfolgen. Die getrennte Heizvor¬ richtung ist bevorzugterweise entweder ein externer oder em innerhalb des Verdunstungsbeckens verlaufender Wärmetauscher.

Durch das zusätzliche Versprühen von erwärmter Sole über dem Verdunstungsbecken lassen sich die schwankenden Umwelt¬ einflusse, wie Umgebungstemperatur, Luftfeuchtigkeit und Windgeschwindigkeit ausgleichen, indem die Menge der ver¬ sprühten Sole entsprechend den gemessenen Klimadaten ange¬ passt wird. Somit lassen sich, dank dem erfindungsgemässen Verfahren, offene Salzgewinnungsanlagen auch in klimatisch

für die offene Salzproduktion nicht optimalen Lagen betreiben.

Das erfindungsgemässe Verfahren erlaubt des weiteren den Bau von tieferen Verdunstungsbecken als bei den konventionellen, offenen Salinen. Da die Verdunstungsbecken somit eine kleinere Oberflache aufweisen, sind sie weniger stark dem Regen ausgesetzt. Dies wiederum ermöglicht den Bau von Salz- gewmnungsanlagen regenanfalligeren Gegenden und ermöglicht zudem die Verwendung der Verdunstungsbecken als Salzlager. Die Verwendung des Verdunstungsbeckens als Salzlager wird auch dadurch ermöglicht, dass im Gegensatz zum Grainer- Verfahren eine kontinuierliche Ernte des Salzes nicht zwingend notwendig ist.

Zusätzlich zu der erwärmten Sole wird m einer bevorzugten Variante des Verfahrens nicht erwärmte Sole versprüht. Dies ist vorallem dann der Fall, wenn die Ruckkuhlung der Abwarme bereits den gewünschten Wert erzielt, die klimatischen Bedingungen jedoch eine zusätzliche Steigerung der Salzproduktion durch Versprühen von Sole ermöglichen.

Bevorzugterweise werden mehrere Verdunstungsbecken in Serie geschaltet, wobei der Ueberlauf eines Beckens in das nachst- liegende Becken erfolgt. Dadurch lasst sich in den einzelnen Becken Salz von unterschiedlicher Qualltat erzeugen. In einer anderen Variante ist das Verdunstungsbecken unterteilbar gebaut. Die einem Verdunstungsbecken entnommene, aufgewärmte Sole lasst sich zudem wiederum in dasselbe oder auch in eine anderes Becken zuruckspruhen. Ferner hat sich gezeigt, dass em standiger Ueberlauf oder eine Rückführung zu einer Solereinigungsanlage einer kleinen Menge an Sole aus dem Verdunstungsbecken die Konzentration von insbesondere gut wasserlöslichen Verunreinigungen im gewonnenen Salz minimiert .

Dank der versprühten Salzsole lasst sich nicht nur die Salz- produktion beeinflussen, sondern die Warmeabfuhr oder Ruck- kuhlung der Industrieanlage wird geregelt, wobei das Ver¬ dunstungsbecken zur Salzgewinnung als Spruhkuhlteich der Ruckkuhlung wirkt.

Welche Menge an Salzsole versprüht werden soll, berechnet sich aus einem optimierten Gleichgewicht der folgenden zwei Bedingungen: einerseits soll die Abwarme der Industrieanlage abgeführt werden, das heisst im allgemeinen, dass das durch Abwarme erhitzte Kuhlwasser auch bei widrigen klimatischen Bedingungen auf eine definierte Temperatur ruckgekuhlt werden soll. Andererseits soll der Verdunstungsprozess zur Salz¬ gewinnung entsprechend den klimatischen Bedingungen optimiert werden.

Im erfindungsgemässen Verfahren lasst sich mit niedrigeren Temperaturen als beim Grainer-Verfahren arbeiten, so dass die verschiedensten Industriezweige zur Lieferung der Abwarme in Frage kommen. Typischerweise betragt die Temperatur der Ab¬ warme 40°-100° C. Die Salzsole wird somit auf Temperaturen im Bereich von 35° - 80° C aufgewärmt. Da die Salzsole auf eine deutlich unterhalb des Siedepunktes liegende Temperatur er¬ wärmt wird, wird bei der Verdunstung grobkörniges Salz erhalten. Typische Korngrossen sind 2-10 mm. Die Salzkorner weisen im allgemeinen eine kubische Gestalt auf. Das im er ^¬ findungsgemässen Verfahren gewonnene Salz ist deshalb einfacher weiterzuverarbeiten als das aus dem Grainer- Verfahren erhaltene, feinkornige Salz. Für die Weiterver ^¬ arbeitung geeignet ist insbesondere das unter dem Namen SALEX bekannte Aufbereitungsverfahren der Anmelderin.

Ein Anwendungsbeispiel des erfindungsgemässen Verfahrens ist die Kopplung einer Ruckkuhlung der Abwarme eines mit Methan¬ gas betriebenen Elektrizitätswerks und die Gewinnung von Salz aus einem Salzbergwerk. Das Salz wird mittels Wasser aus den Salzkavernen geschwemmt und als Salzsole in die Verdunstungs¬ becken geleitet, wo das Wasser mittels dem erfindungsgemässen Verfahren verdunstet wird. Die nun geleerten Kavernen werden zur Methangaslagerung verwendet, wobei die bei der Strom¬ erzeugung anfallende Abwarme zur Erwärmung der Salzsole ein¬ gesetzt wird.

In der beiliegenden Zeichnung ist schematisch eine Salzge¬ winnungsanlage dargestellt, welche nach dem erfindungs¬ gemässen Verfahren arbeitet.

Die Salzgewinnungsanlage umfasst ein oder mehrere offene Ver¬ dunstungsbecken 1. Bevorzugterweise weisen die Verdunstungs¬ becken eine betrachtlich grössere Ausdehnung in der einen Richtung auf als in der anderen. Sie sind bevorzugterweise so angeordnet, dass die allgemeine Windrichtung quer zur Längs¬ richtung der Verdunstungsbecken verlauft.

Das mindestens eine Verdunstungsbecken 1 wird zu Beginn des Verfahrens mit Salzsole 2 gefüllt. Die Salzsole weist dabei eine Konzentration von 3 bis 26 Gewichtsprozent Natrium- chlorid (NaCI), bevorzugterweise annähernd 26 Gewichtsprozent NaCI auf. Mindestens ein Teil der Salzsole 2 wird über Leitungen 3 aus dem Verdunstungsbecken 1 in eine externe Heizeinheit 4 geleitet, welche mit der Abwarme einer Industrieanlage betrieben wird.

In dieser Heizeinheit 4, welche bevorzugterweise durch einen Wärmetauscher gebildet ist, wird die Salzsole je nach der zur Verfugung stehenden Energie auf 35° bis 80°C erwärmt. Die Heizeinheit 4 wird in diesen Beispielen mittels des Kuhl¬ wassers eines Blockheizkraftwerkes betrieben. Typischerweise betragt die Temperatur des zu kühlenden Kuhlwassers circa 90°C und lasst sich mittels dem erfindungsgemässen Verfahren auf 20°-50°C ruckkuhlen.

Ein Teil der erwärmten Salzsole wird über eine Ruckleitung 3' in das Verdunstungsbecken 1 zuruckgeleitet. Der restliche Teil wird über regelbare Ventile in einer Spruhleitung 5 zu einer Spruhvorrichtung 6 gepumpt, wo die erwärmte Salzsole über dasselbe oder em benachbartes Verdunstungsbecken 1 ver¬ sprüht wird. Zusätzlich wird in Abhängigkeit der klimatischen Bedingungen nichterwarmte Sole über das Verdunstungsbecken 1 versprüht. Hierfür ist eine Bypass-Leitung 3' ¹ vom Verdunstungsbecken zur Spruhvorrichtung vorhanden, welche die Heizvorrichtung umgeht. Das Salz 7 kristallisiert am Boden des Verdunstungsbeckens 1 und kann, nachdem die restliche Salzsole aus dem Verdunstungsbecken abgepumpt worden ist, entfernt werden. Es kann jedoch auch bis zum Ende des Zyklus, das heisst bis das gesamte Wasser verdunstet ist, im Becken belassen werden. Dadurch lasst sich das Verdunstungsbecken als Salzlager verwenden.

Die klimatischen Umweltbedmgungen, das heisst die Umge ^¬ bungstemperatur, die Luftfeuchtigkeit und die Windgeschwin ^¬ digkeit werden gemessen und in einer Steuereinheit regel ^¬ massig ausgewertet. Diese Steuereinheit regelt die Ventile und/oder die Pumpen der Spruhleitung, um so die Menge der versprühten Salzsole diesen gemessenen Werten anzupassen und den Verdunstungsvorgang zu optimieren. Durch die Regelung der

Durchflussmenge wird auch die Tropfchengrosse des Sprühregens den klimatischen Bedingungen, insbesondere der Wind- emwirkung, angepasst. Die Tropfchengrosse und die Verteilung des Sprühregens lassen sich zudem durch die wahlweise Ver¬ wendung von verschieden geformten Spruhdusen und die gezielte Aktivierung einzelner von mehreren, über dem Verdunstungs¬ becken verteilten Spruhdusen wählen.

Die Menge der versprühten Salzsole wird bevorzugterweise jedoch auch entsprechend der zu erzielenden Ruckkuhlung der Abwarme geregelt. Hierfür wird der Grad der Ruckkuhlung, insbesondere die Temperatur des ruckgekuhlten Kuhlwassers der Industrieanlage, gemessen und bei der Auswertung der gemessenen klimatischen Werte berücksichtigt. Die effektiv versprühte Menge an Salzsole hangt hauptsächlich von ökonomi¬ schen Berechnungen ab. Das heisst, einerseits wird die Steigerung der Salzgewinnung durch das Versprühen dem Energieverbrauch der Spruhanlage, insbesondere der Strom für die Pumpen, gegenübergestellt. Andererseits muss mindestens soviel Salzsole versprüht werden, damit der Anteil der Abwarme, welcher nicht über das Verdunstungsbecken reduziert werden kann, über die Spruhanlage abgeführt wird.

Das mindestens eine Verdunstungsbecken ist bevorzugterweise mit einer Oberflachendrainage, beispielsweise einem Ueber- laufwehr, für Regenwasser versehen. Das leichtere Regenwasser kann somit abfliessen, ohne sich allzu stark mit der Salzsole zu vermischen.

Im folgenden smd Beispiele aufgeführt, welche die gesteigerte Effizienz des erfindungsgemässen Verfahrens belegen:

Beispiel 1 :

Eine Anlage im Landesinnern weist eine Flache von circa 34' 000 m ² (3.4 ha) und eine Tiefe von circa 2 m auf und ist in drei ungefähr gleich grosse Becken unterteilt. Würde diese Salzgewinnungsanlage lediglich mittels naturlicher Verdunstung durch Sonnen- und Windeinwirkung betrieben, wurde die Salzproduktion bei circa 15' 000 Tonnen pro Jahr liegen. Wird eine Abwärme von 20 MW zur Erwärmung der Salzsole im Verdunstungsbecken eingesetzt und wird die Salzsole mit einer Durchflussmenge von circa 450 mVh durch den Wärmetauscher geleitet, so steigert sich die Salzgewinnung um 85' 000 Tonnen pro Jahr. Wird ein Teil der durch den Wärmetauscher geleiteten, erwärmten Salzsole über dem Verdunstungsbecken versprüht, wobei die klimatischen Bedingungen berücksichtigt werden, so wird eine weitere Steigerung der Produktion um 55' 000 Tonnen pro Jahr erzielt.

Beispiel 2:

Eine Anlage wird unter folgenden klimatischen Bedingungen betrieben:

Temperatur: 10°C

Relative Luftfeuchtigkeit: 80%

Windgeschwindigkeit: 8 km/h

20 MW Abwarme wird an Salzsole weitergegeben, welche mit einer Durchflussmenge von 450 mVh versprüht wird. Die dadurch zusätzlich verdunstende Wassermenge beträgt circa 7' 500 kg/h, wobei dem System für die Verdunstung circa 5 MW zusätzliche Wärme entzogen worden ist. Aus diesem Zahlenbeispiel wird ersichtlich, dass nicht nur die Salzgewinnung wesentlich gesteigert werden kann, sondern dass zudem die Abfuhr der Abwarme der Industrieanlage selbst in kleinen Kuhlteichen effizient erfolgt.

Dieselbe Anlage nach Beispiel 2 ist nun folgenden klima¬ tischen Bedingungen ausgesetzt: Temperatur: 35°C Relative Luftfeuchtigkeit: 20% Windgeschwindigkeit: 16 km/h

Die Abwarme kann bei diesen Bedingungen auch ohne Versprühen über das Verdunstungsbecken abgeführt werden. Werden zusätzlich 450 m ³ /h ungewarmte Salzsole versprüht, so betragt die zusätzlich verdunstete Wassermenge circa 42' 000 kg/h. Die zusätzlich umgewandelte Energie betragt 28 MW. Die Salzgewinnung wird dadurch wesentlich gesteigert.