Überlegungen. zur Aufbereitung der Abstoßlösungen des Werkes Werra. Dr. Heiner Marx Dr. Heinz Scherzberg Dipl.-Chem. Stephan Kaps

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1 Überlegungen zur Aufbereitung der Abstoßlösungen des Werkes Werra Dr. Heiner Marx Dr. Heinz Scherzberg Dipl.-Chem. Stephan Kaps Werra-Weser-Konferenz Kreishaus Kassel

2 K-UTEC AG Salt Technologies Gründung des KFI der DDR 1955 Gründung der K-UTEC GmbH 1992 Übertragung des operativen Geschäftes an die K-UTEC AG 2008 Vorstand Beschäftigte 85 Dr. Heiner Marx Dr. Volker Asemann Competence in Salt

3 K-UTEC AG Salt Technologies Firmenstruktur K-UTEC AG Salt Technologies Dr. Heiner Marx Vorstand Dr. Volker Asemann Vorstand Chemisch-physikalische Verfahrenstechnik Chemisch-physikalische Analytik Geomechanik/Bergbau und Geophysik Entsorgungs- und Versatztechnik 3

4 K-UTEC AG Salt Technologies Chile Bolivia Brazil Peru Argentina China Thailand Laos India Iran Tunisia Egypt Ghana Eritrea Ethiopia USA Russia K-UTEC weltweit 4

5 Zielstellung Rückstandsfreie Aufbereitung der Abstoßlösungen aus dem Werk Werra V E R M E I D U N G Einleitung in den Vorfluter Werra / Weser Verpressung in den Untergrund 5

6 Prognose Salzwasseranfall ab 2016 Basis Phase 3 aus Einleitantrag Werra, Erläuterungsbericht vom Standort Bezeichnung Volumen Durchschnittliche Zusammensetzung [m³/a] KCl [g/l] MgCl 2 [g/l] MgSO 4 [g/l] NaCl [g/l] Hattorf HA Kieseritwaschwasser HA Hartsalzabstoßlösung HA Haldenwasser Summe Hattorf Wintershall WI Kieseritdeckwasser WI Q-Lösung WI E-Lösung WI Haldenwasser Summe Wintershall Werk Werra Abstoßlösungen HA + WI Neuhof-Ellers NE Haldenwasser Summe HA + WI + NE

7 Prognose Salzwasseranfall ab 2016 Basis Phase 3 aus Einleitantrag Werra, Erläuterungsbericht vom Abstoßlösung, gesamt KCl MgSO 4 MgCl 2 NaCl Gesamt 354,3 kt/a 446,8 kt/a 795,7 kt/a 866,1 kt/a 2.462,9 kt/a Volumen ca m³/a 7

8 Prognose Salzwasseranfall ab Abstoßlösungen Werk Werra vs. Natursolen / Abstoßlösungen genutzt bzw. Nutzung angedacht Bezeichnung / Herkunft der Salzlösung Wertkomponenten [g/l] Nebenkomponenten [g/l] KCl MgSO 4 Na 2 SO 4 CaCl 2 NaCl MgCl 2 Hattorf Deutschland 47,7 59, ,2 131,6 Wintershall + Neuhof Ellers Deutschland 57,3 73, ,0 99,6 Salinenmutterlauge Österreich Atacama Chile Great Salt Lake USA Rann of Kutch (Bittern) Indien Cañamac Peru

9 Mischung der Lösungen - pro Standort / an einem Standort Ausgleich von Schwankungen / Konstantes Verhältnis Kalium : Sulfat Menge und Zusammensetzung der Mischlösungen weitgehend ähnlich Rohstoffquelle mit hohem Sulfatanteil Produktion von K 2 KSO 2 SO 4 4 9

10 Aufkonzentrierung der Mischlösungen durch Eindampfen Weiterverarbeitung der Kristallisate zu K 2 SO 4 und Nebenprodukten Verkauf und/oder Versatz des anfallenden NaCl Eindampfen der Restlösung auf > 430 g/l MgCl 2 und Versatz Abhängig von der Methode zum Abbau des Überschusses an Sulfat 3 V E R F A H R E N S V A R I A N T E N 10

11 - Grundprozess Kieseritwaschwasser Fabriklauge Haldenlauge Mischen Eindampfen NaCl Ausrühren von Kainit Flotation NaCl Eindampfen > 430 g/l MgCl 2 MgCl 2 -Lösung Bildung + Zersetzung von Schönit K 2 SO 4 11 Versatz

12 - Prozessvariante A Kieseritwaschwasser Fabriklauge Haldenlauge Mischen Eindampfen NaCl KCl Ausrühren von Kainit Flotation NaCl Eindampfen > 430 g/l MgCl 2 MgCl 2 -Lösung Bildung + Zersetzung von Schönit K 2 SO 4 12 Versatz

13 - Prozessvariante B Kieseritwaschwasser Fabriklauge Haldenlauge Kühlen Na 2 SO 4 Mischen Eindampfen NaCl Ausrühren von Kainit Flotation NaCl Eindampfen > 430 g/l MgCl 2 MgCl 2 -Lösung Bildung + Zersetzung von Schönit K 2 SO 4 13 Versatz

14 - Prozessvariante C Kieseritwaschwasser Fabriklauge Haldenlauge Mischen Eindampfen NaCl Ausrühren von Kainit Flotation NaCl Eindampfen > 430 g/l MgCl 2 MgCl 2 -Lösung Bildung + Zersetzung von Schönit Schönit Kalzinierung K 2 SO 4 K-Mg-Dünger 14 Versatz

15 - Stand der Technik: Industrielle Anwender I Eindampfen von NaCl-Lösungen - K+S (Deutschland) DEUSA (Deutschland) AKZO Nobel (Niederlande) Salinen Austria (Österreich) Eindampfen von MgCl 2 -Lösungen ( 430 g/l) - K+S (Deutschland) Kombinat Kali (Sondershausen, DDR) ORIANA (Kalush, Urkraine) Ausrühren von Kainit und anderen Doppelsalzen - K+S (Deutschland) mit nachfolgender Flotation des NaCl SQM (Chile) Great Salt Lake Minerals Ltd (USA) Italkali (Sizilien, Italien) 15

16 - Stand der Technik: Industrielle Anwender II Herstellung von K 2 SO 4 über Schönit - K+S (Deutschland) Kombinat Kali (Dorndorf, DDR) Great Salt Lake (USA) SQM (Chile) Archean (Indien); im Bau SALSUD (Peru); in Planung Tiefkühlen von Lösungen und Kristallisation - Kombinat Kali (Merkers, Deutschland) von Glaubersalz / Herstellung von wasserfreiem EMISAL (Ägypten) Na 2 SO 4 aus Glaubersalz ALKIMIA (Tunesien) Herstellung von K-Mg-Düngern - K+S ORIANA (Kalush, Ukraine) INTREPIT (USA) Dickstoffversatz von MgCl 2 -Lösungen - K+S; GTS; GSES; NDH-E (Deutschland) 16

17 - Stand der Technik: Patente (Auswahl) 11/1961 DE Henne; Ratsch / WINTERSHALL AG Verfahren zur Herstellung von Kaliumsulfat 01/1962 DE Henne; Ratsch / WINTERSHALL AG Verfahren zur Herstellung von Kainit aus bei der Herstellung von Chlorkalium oder Kaliumsulfat anfallenden Mutterlaugen 08/1962 DE Henne; Budan; Ratsch / WINTERSHALL AG Verfahren zur Herstellung von Kaliumsulfat 08/1962 DE Henne; Ratsch / WINTERSHALL AG Verfahren zur Herstellung von Kaliumsulfat und hochprozentigem Chloralkalium 10/1963 DE Henne; Budan; Ratsch / WINTERSHALL AG Verfahren zur Herstellung von Kaliumsulfat durch Umsetzung von Kaliumchloridloesung mit Kalimagnesia 11/1963 US 3,110,561 Henne; Ratsch; Budan / WINTERSHALL AG Process for the production of potassium sulphate 07/1964 DE Henne; Ratsch / WINTERSHALL AG Verfahren zur Herstellung von Kaliumsulfat 08/1965 US 3,203,757 Henne; Ratsch / WINTERSHALL AG Process for the production of potassium sulphate 17

18 - Kennziffernübersicht der Verfahrensvarianten Variante A Variante B Variante C Verdunstung H 2 O kt/a Zufuhr KCl kt/a Produkte K 2 SO 4 kt/a Na 2 SO 4 kt/a K-Mg-Dünger kt/a NaCl kt/a 572 ca Versatz NaCl kt/a 286 ca MgCl 2 kt/a

19 - Massenbilanz Variante A 354,3 kt KCl 446,8 kt MgSO kt Dampf 1076 kt H 2 O 120 kt Kalisalz (95%) 795,7 kt MgCl 2 (0,4t/ t verd. H 2 O) 114 kt KCl 866,1 kt NaCl 6050 kt H 2 O 349,1 kt KCl 405,3 kt MgSO4 Eindampfung 1825 kt Dampf + K 550 kt Produkt 2 SO 4 -Fabrik (0,4t/t verd.h 2 O) Flotation 4562,4 kt 531 kt K 2 SO 4 H 2 O Verdampfung 9,5 kt KCl 5,1 kt KCl 5,4 kt KCl 40,8 kt MgSO kt NaCl 38,0 kt MgSO kt H 2 O 782,2 kt MgCl kt NaCl (verunreinigt) + 22 kt MgCl₂ 281,1 kt MgCl 2 Verdampfung 8,5 kt NaCl 572 kt NaCl-Gehalt >99% 4,1 kt NaCl 1462,4 kt H 2 O 582,7 kt H 2 O m³ = 2299 kt m³ = 911,3 kt primäre Endlauge sekundäre Endlauge gemäß Edelsole-Spezifikation gemäß Wintershall-Patent (Auslegeschrift ) 3 g/l KCl 8 g/l KCl 24 g/l MgSO 4 56 g/l MgSO g/l MgCl g/l MgCl 2 5 g/l NaCl 6 g/l NaCl 860 g/l H 2 O 858 g/l H 2 O

20 Pos. Investition - Investitionskosten 1 Variante A Kosten 1. Grundstück / Erschließung (15 ha) T 2. Verbundleitung / Stapeltanks T 3. Dickstoffversatzanlage T 4. Anbindung KCl-Einfuhr (in Pos. 2. enthalten) EDA 1 (6 Linien) EDA 2 (2 Linien) VKA 3-stufig (2 Linien) Kühlsystem Flotation (2 Linien) T T T T T 6. KNZ-Anlage T 7. SOP-Produktion T 8. Trocknung T 20

21 - Investitionskosten 2 Variante A Pos. Investition Kosten 9. Kompaktierung T Schuppen (je t) T 11. Verladung T 12. Sozialgebäude und Straßen T 13. Labor, Magazin, Werkstätten T 14. Bahn / Logistik T 15. GT-Kraftwerk T 16. Dampferzeuger T 17. Sonstiges (10 % von Pos. 1 bis 16.) T Summe Investitionskosten T 21

22 Bezeichnung Preis pro Einheit Verbrauch / pro Jahr - Betriebskosten Variante A Betriebskosten / pro Jahr Gas 34 /MWh GWh 57,8 Mio. CO 2 -Zertifikate 4,5 /t CO kt 1,6 Mio. KCl-Zukauf 120 /t 120 kt 14,4 Mio. Bindemittel 5 % CaO zu 85 /t 161 kt 13,7 Mio. Versatzkosten 8 /t kt 29,3 Mio. Instandhaltung 3 % der Investitionskosten 528,2 Mio. 15,8 Mio. Personalkosten ,7 Mio. Summe Betriebskosten 150,3 Mio. 22

23 Produkt Preis Menge / pro Jahr - Erlöse Variante A Erlös / pro Jahr K 2 SO /t 550 kt 220 Mio. NaCl (> 99 %) 55 /t 572 kt 31,5 Mio. Summe Erlöse 251,5 Mio. 23

24 - Gewinn Variante A Erlöse 251,5 Mio. Betriebskosten 150,3 Mio. Gewinn 101,2 Mio. 24

25 Fazit Eine rückstandsfreie Aufbereitung der Lösungen ist technisch möglich. Nächster Schritt: Technisch-wirtschaftliche Bewertung der 3 Varianten. 25