СПОСОБ ОЧИСТКИ НИТРАТА СТРОНЦИЯ Советский патент 1994 года по МПК C01F11/38 

Изобретение относится к производству соединений стронция и может найти применение при комплексной переработке апатита в сложные удобрения с попутным получением солей стронция.

В соединениях стронция, выпускаемых промышленностью, нормируется содержание бария. В частности, в карбонате стронция по ГОСТ 2821-75 с изменением N 1 содержание карбоната бария должно составлять 0,5-1,5% (при содержании карбоната стронция 95%), что соответствует отношению Ba/Sr 0,006-0,018. В соответствии с требованиями к карбонату стронция, выпускаемому иностранными фирмами, отношение Ba/Sr составляет 0,01. Во многих видах исходного стронциевого сырья отношение Ba/Sr существенно выше. Например, в стронциевом концентрате, выделяемом в процессе азотно-кислотной переработки апатита и являющемся исходным сырьем для получения карбоната стронция, отношение Ba/Sr составляет 0,035. Поэтому в производстве соединений стронция обязательной стадией является их очистка от бария.

Целью изобретения является упрощение способа при сохранении высокой степени очистки.

П р и м е р 1. Опыты проводят со смесью нитратов стронция и бария, полученной в производстве сложных удобрений в процессе комплексной азотно-кислотной переработки апатита. Результаты анализа смеси, мас.%: стронций 22; барий 0,7; азотная кислота 17.

Компонентный состав, мас.%: Нитрат стронция 53 Азотная кислота 17 Нитрат бария 1,4 Вода 29,5
1000 г смеси нитратов обрабатывают при 50^оС водой, взятой в количестве 1500 г, и получают 2500 г (1700 см³) раствора смеси нитратов, содержащего, мас.%: Стронций 9,7 Барий 0,34 Азотная кислота 7,5
Компонентный состав раствора, мас.%: Нитрат стронция 23,3 Нитрат бария 0,7 Азотная кислота 7,5 Вода 68,5 Отношение Ba/Sr в растворе 0,035.

В реактор с мешалкой вносят 300 см³ раствора, добавляют 45 см³ 58%-ной азотной кислоты. Содержимое реактора перемешивают в течение 30 мин, выпавший барийсодержащий осадок отфильтровывают на вакуумной воронке. Удельная производительность фильтрования 7 м³/м² ˙ч по фильтрату. Получено 25,1 г осадка и 324 см³ (432 г) фильтрата, очищенного от бария раствора нитрата стронция.

Состав осадка, мас.%: Нитрат бария 11,6 Нитрат стронция 80,2 Азотная кислота 1,0 Вода 7,2
Состав раствора, мас. % : Нитрат стронция 17,5 Нитрат бария 0,10 Азотная кислота 15,6 Вода 66,8
Отношение бария к стронцию в очищенном растворе 0,001. Доля стронция, перешедшего в барийсодержащий осадок, 21,6%.

Результаты опыта представлены в табл. 1 (опыт 1.1).

Проведено еще 13 опытов, аналогичных опыту, описанному в примере 1, в которых изменяют концентрацию раствора смеси нитратов, расход и концентрацию азотной кислоты, температуру при обработке.

Результаты опытов представлены в табл. 1 (опыты 1.2-1.6 по предлагаемому способу, опыты 1.7-1.14 - для обоснования пределов).

П р и м е р 2. Барийсодержащий осадок, состав которого приведен в примере 1, представляющий собой смесь нитратных солей бария и стронция, дополнительно обрабатывают разбавленной азотной кислотой с целью извлечения из него стронция. В стакан помещают 10 г осадка и 38 г разбавленной азотной кислоты с концентрацией 16 мас.% Содержимое стакана перемешивают при комнатной температуре в течение 30 мин и расфильтровывают на вакуумной воронке.

Удельная производительность фильтрования 5 м³/м² ˙ч. После опыта получают 1,9 г осадка и 36 см³ раствора. Состав осадка, мас.%: нитрат бария 51,5; нитрат стронция 18,7; азотная кислота 4,8; вода 25,0.

Состав раствора, мас.%: нитрат бария 0,5; нитрат стронция 16,6; азотная кислота 14,0; вода 68,9. Отношение Ba/Sr в растворе 0,04. Степень извлечения стронция в раствор 94,9 отн.%.

Указанный раствор может быть рециркулирован в голову технологического процесса, т.е. добавлен к исходному раствору, поступающему на очистку.

Проведено еще 6 опытов, в которых изменяют концентрацию и расход разбавленной азотной кислоты. Результаты опытов по примеру 2 представлены в табл. 2 (опыты 2.1-2.7).

Проведен опыт, воспроизводящий условия прототипа. Для этого 100 г смеси [50 г Sr(NO₃)₂ + 50 г Ba(NO₃)₂] нитратов стронция и бария обрабатывают при 80^оС 100 см³ азотной кислоты с концентрацией 8 мас.%, перемешивают смесь в течение 1 ч, охлаждают до комнатной температуры и отделяют барийсодержащий осадок. К фильтрату добавляют 7,5 г нитрата кальция, упаривают на 1/10 часть первоначального объема, охлаждают и отделяют осадок. При этом получают 39 см³ раствора нитрата стронция, очищенного от бария. Состав раствора, г/дм³: стронций 108,7; барий 0,21. Отношение Ba/Sr в растворе 0,0019. При этом выход стронция в очищенный раствор 20,4% относительно взятого.

Как следует из приведенных данных, остаточное содержание бария по отношению к стронцию в опытах по изобретению составляет 0,0003-0,003, а в опытах по прототипу 0,002, т.е. находится на одном уровне с прототипом, а в ряде опытов значительно ниже.

При этом способ по изобретению обеспечивает необходимую полноту очистки за одну стадию и, таким образом, в отличие от прототипа исключает необходимость в добавке к раствору азотно-кислого кальция с последующей упаркой раствора и повторным отделением барийсодержащего осадка, а также удаления введенного кальция, исключаются также операции охлаждения раствора перед отделением осадков.

Изобретение может быть использовано в производстве сложных удобрений из апатита по азотно-кислотной технологии с попутным получением солей стронция, очищенных от бария. Цель изобретения - упрощение способа при сохранении высокой степени очистки. Способ включает обработку смеси нитратов стронция и бария азотной кислотой, отделение щелевого продукта от барийсодержащего осадка. Обработке азотной кислотой подвергают водный раствор смеси нитратов с концентрацией по стронцию 9 - 12%, азотную кислоту берут с концентрацией 50 - 60% в количестве 15 - 30 объемов раствора и обработку ведут при 30 - 50°С. Для повышения степени очистки берут 15 - 20 объемов азотной кислоты на 100 объемов раствора, а для уменьшения потерь стронция с барийсодержащим осадком 25 - 30 объемов. Для уменьшения потерь стронция барийсодержащий осадок можно подвергнуть дополнительной обработке, например, разбавленной азотной кислотой с последующим отделением нитрата стронция, причем кислоту берут с концентрацией 16 - 20% в количестве 3,8 - 5,0 мас.ч. на 1 мас.ч. барийсодержащего осадка. Способ позволяет упростить процесс очистки. 3 з.п. ф-лы, 2 табл.

1. СПОСОБ ОЧИСТКИ НИТРАТА СТРОНЦИЯ, включающий обработку смеси нитратов стронция и бария азотной кислотой, отделение целевого продукта от барийсодержащего осадка, отличающийся тем, что, с целью упрощения способа при сохранении высокой степени очистки, обработке подвергают водный раствор смеси нитратов с концентрацией по стронцию 9 - 12%, азотную кислоту берут с концентрацией 56 - 60% в количестве 15 - 30 объемов на 100 объемов раствора. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что, с целью получения особо чистого продукта, азотную кислоту берут в количестве 28 - 30 объемов на 100 объемов раствора. 3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что, с целью уменьшения потерь стронция, азотную кислоту берут в количестве 15 - 20 объемов на 100 объемов растора. 4. Способ по пп. 1 - 3, отличающийся тем, что, с целью уменьшения потерь стронция, барийсодержащий осадок подвергают дополнительной обработке разбавленной азотной кислотой с концентрацией 16 - 20%, взятой в количестве 3,8 - 5,0 мас.ч. на 1 мас.ч. барийсодержащего осадка, с последующим отделением раствора нитрата стронция.