Способ очистки расплава или раствора нитрата кальция Советский патент 1992 года по МПК C01F11/36 C05C5/04 

Изобретение относится к способу очистки расплава или раствора нитрата кальция, полученного при разложении природного фосфата азотной кислотой,

После растворения природного фосфата азотной кислотой смесь охлаждают, вследствие чего кристаллизуется нитрат кальция Са (NO j). Эти кристаллы выделяют, промывают и расплавляют. Расплав в основном загряз.нен фосфором, фтором и азотной кислотой и в меньшей степени кремнием, железом, марганцем, магнием, алюминием, сульфатом кальция и др. Неочи.щенный расплав позволяет получить нитрат кальция с применением, в качестве сельскохозяйственного удобрения .Посредством очистки нитрата кальция области его применения расширяются, он может быть использован в теплицах, в качестве добавки в гражданских жидких взрывчатых веществах, в качестве коагулянта для природного каучука, латекса и др. Очищенный нитрат кальция также может быть превращен под действием аммиака и диоксида углерода в нитрат аммония и карбонат кальция, Кроме того, при переработке, в частности выпаривании, очищенного нитрата кальция с пониженным содержанием фтора коррозия оборудования уменьшается. Отсутствие окрашенных примесей в нитрате кальция

J

О 0

со

00 -U

t/4

317

приводит к более качественному контролю химических реакций.

Известно удаление фтора из раствора нитрата кальция путем отгонки фтора в виде фтористого водорода или четырехфтористого кремния. Массовое соотношение между ионами нитрата и ионами кальция в растворе устанавливается ниже 2, 3. Для образования четырехфтористого кремния можно добавлять диоксид кремния, если а природном фосфате содержится слишком мало этого компонента. Посредством этой обработки из раствора удаляется л У0% фтора.

Однако этот способ приводит к потере азота (0,2 кг на 1 кг удаленного фтора), кроме того, он менее технологичен,t

Известен также способ очистки и переработки нитрата кальция, содержащего приблизительно 2% или 0,9% фосфора. До превращения нитрата кальция в нитрат аммония и карбонат кальция фосфор удаляют путем осаждения аммиаком. В результате первоначально

образуется апатит, который удаляется фильтрацией. Апатит может содержать некоторые примеси, например кремний, алюминий, железо и магний.

Для получения желаемой сте- пени осаждения апатита, а также легкой его фильтрации необходимо, чтобы раствор имел низкую вязкость (ниже 10 МПа-с), температуру выше 80 С и значение рН 4,5 при измерении с разбавлением 1:10. Удаленный путем фильтрации апатит может быть возвращен на стадию растворения. Карбонат кальция, полученный из очищенного таким образом нитрата кальция, содержит. 0,05% фтора, т.е. 500 ч./млн. Раствор нитрата кальция содержит 150 ч./млн фтора.

Цель изобретения - повышение степени очистки нитрата кальция.

Цель достигается тем, что в исходном растворе или расплаве нитрата кальция поддерживают отношение фосфора к фтору удовлетворяющим условию 3,,3 путем введения соеди- нения фосфора, а нейтрализацию исходного раствора аммиаком ведут до рН 5- 6, причем наилучшие результаты получаются при рН 5,5.

На фиг. 1 показана схема процесса очистки расплава или раствора нитрата

0

5

0

5

0

5

0

5

кальция, осуществляемого в одну ста- | дню; на фиг. 2 - то же, в две стадии; на фиг. 3 зависимость содержа-, ния фтора в очищенном расплаве от отношения фосфора к фтору в процессе нейтрализации.

Одностадийный способ очистки осуществляют следующим образом.

Расплав нитрата кальция 1 (фиг.1) подают в резервуар 2 для хранения, в котором возможное содержание азотной кислоты устанавливается путем добавления ее через трубопровод 3- Расплав переходит по трубопроводу в емкость 5 нейтрализации. Дополнительное количество фосфора в виде фосфорной кислоты подают по трубопроводам 6 и 4 из емкости 7 для ее хранения. Фосфорную кислоту вводят до установления требуемого отношения P/F. В случае необходимости в нейтрализатор может быть добавлена вода по трубопроводу 8. Аммиак подают по трубопроводу 9. Осаждение примесей происходит в емкости 5. Смесь из последней по трубе 10 подают в блок 11 разделения. Если необходимо проводить разделение при добавлении флокулянта или флотационных агентов, один из них может добавляться через трубопроводы 10 и 12. Очищенный расплав или раствор удаляют по трубопроводу 13 для дальнейшей переработки в гранулированный нитрат кальция или для превращения в нитрат аммония и карбонат -кальция. Шлам, выделенный из смеси, рециркули- рует на стадию подкисления природного фосфата по трубопроводу I .

При двухстадийном способе очистки расплава или раствора нитрата кальция (фиг. 2) первую стадию очистки осуществляют аналогично описанному. Затем очищенный расплав или раствор из блока 11 подают по трубопроводу Т во вторую нейтрализующую емкость 15. Фосфорную кислоту добавляют по трубопроводам 6 и 1 до достижения желаемого соотношения P/F. Аммиак подают в емкость 15 по трубопроводу 9. В емкости 15 происходит дополнительное осаждение примесей. Образовавшуюся смесь подают по трубопроводу 16 во второй блок 17 разделения. По трубопроводам 12 и 16 могут быть добаа- лены флокулянты или флотационные агенты. Очищенный расплав или раствор удаляют по трубопроводу 18 для дальнейшей переработки. Шлам, выделенный

в процессе очистки, по трубопроводам 13 и 19 возвращают на стадию обработки азотной кислотой.

На фиг. 3 показана зависимость концентрации фтора в очищенном расплаве, выраженная в г F/кг Са.от атомного отношения фосфора к фтору в процессе нейтрализации. Эта кривая построена по результатам большого числа экспериментов с расплавами различного состава, полученными при использовании различных типов природного фосфата. На кривой показаны результаты, полученные при одно- и дву стадийной очистке при рН 5,2 на первой и второй стадиях нейтрализации. Величина рН измерена в растворе, состоящем из 1 ч. расплава и 10 ч. воды Концентрация фтора включает как раст воренный фтор, так и фтор в твердой фазе.

Пример 1. Очистку расплава нитрата кальция проводят в одну стадию. В емкость 2 (фиг. 1) подают 16200 кг/ч, расплава нитрата кальция содержащего 8,2 г Р на 1 кг Са и 16,7 г F на 1 кг Са и имеющего отношение P/F, равное 0,3. По трубе 6 добавляют 1300 кг/ч, ьоды и 3&3 кг/ч. фосфорной кислоты. При этом отношени P/F меняется и составляет 2. В смесь под экт 268 кг аммиака л поддерживают рН 5,. Получают осадок, имеющий Б основном, крупные кристаллы. Затем в раствор нитрата кальция добавляют 0,2 кг/ч, полиэлектролита, после чего центрифугируют.

Анализ фильтрата (раствора нитрат кальция) дгл следующие результаты:

г Р/кг Са 0,10

г F/кг Са 0,10

Нерастворимые в

воде примеси, - ч./млн.АОО

Железо, ч./млн 10

Кремний, ч./млн 15

В соответствии с э им способом из расплава нитрата кальция удаляются 99, % фтора и 99,8% фосфора посред- ством использования 25 кг фосфорной кислоты на 1 т Са(ГЮ )г .

При замене фосфорной кислоты на 26 кг/ч, первичного кислого фосфата аммония получают аналогичные результаты по очистке нитрата кальция.

Проведение очистки расплава нитрата кальция, указанного выше состава

5 0

5 0 5

0

5

0

5

по способу-прототипу в одну стадию, при рН 5,2, температуре 60°С и отношении ,3 позволяет получить фильтрат, содержащий 0,25 г Р на 1 кг Са, 1 ,2 г F на 1 кг Са, 3000 ч./млн. нерастворимых в воде примесей и 0 ч./млн железа.

П р и м е р 2. Очистку расплава нитрата кальция проводят-. в две стадии в соответствии со схемой, изображенной на фиг. 2.

В емкость 2 подают 16200 кг/ч, расплава нитрата кальция, содержащего 15 г -F/кг Са и 8 г Р/кг Са, и по трубе 5 добавляют фосфорную кислоту 91 кг/т. После этого отношение P/F в смеси становится равным 0,8. Эту смесь подают в первую емкость 5 нейтрализации, в которую долавляют 175 кг/ч, аммиака, так что рН смеси сохраняется равным 5,2 при 70 С. Затем к смеси добавляют 0,6 кг/ч, полиэлектролита и переводят ее в первую центрифугу 11. Фосфорную кислоту добавляют в таких количествах, что выходящий фильтрат имеет отношение ,5.

Эту смесь переводят во вторую емкость 15 нейтрализации, в которую добавляют 5 кг/ч, аммиака, Осаждение фосфора и фтора проводят- при рН . Раствор нитрата кальция, содержащий осадок, переводят во вторую центрифугу 17. Фильтрат из этой центрифуги представляет собой очищенный нитрат кальция, и его выводят по тру5с 18. Выделенный из нее шлам вместе со шламом из центрифуги 11 смешивают с 215 кг/ч, азотной кислоты для частич- ногг растворения осажденного апатита. Эту ;месь затем возвращают на стадию растворения природного фосфата азотной кислотой,,

Анализ очищенного раствора нитрата кальция дал следующие результаты:

г Р/кг Са0,10

г F/кг Са0,10

Нерастворимые в

воде примеси,

ч./млн.

Железо, ч./млн. 10

Кремний, ч./млн. 15

Марганец, ч./млн 2

С целью уменьшения содержания воды в фильтрате ее удаляют путем выпаривания .

Из представленных примеров следует, что изобретение позволяет более эффективно, чем в прототипе, очистить

расплав или раствор нитрата кальция от примесей. Причем степень очистки по примерам 1 и 2 одинаковая, но количество фосфорной кислоты, используемой в двухстадийном способе, состав- лает 2,3 кг Р на 1 т Са(М03)24Н20, а в одностадийном - 7,9 кг Р на 1 т Са(Н05)2-4НаО.

Количество примесей в продукте уменьшается с увеличением отношения P/F в ходе нейтрализации. Когда очистку проводят при соотношении P/F, рав- номотО.З ДО 1,0, продукт - нитрат кальция - может содержать 0,07-0, нерастворимых в воде примесей. С увеличением количества фосфора до отношения ,0 в очищенном растворе содержится 0,03-0,1% нерастворимых а

170638 8

Формула изобретения;

1. Способ очистки расплава или раствора нитрата кальция, полученного при растворении природного фосфата азотной кислотой, включающий нейтрализацию расплава или раствора аммиаком и отделение осадка примесей, отличающийся тем, что, с целью повышения степени очистки нитрата кальция, в исходном расплаве или растворе поддерживают отношение фосфора к фтору удовлетворяющим условию 3,,3 путем введения соединения фосфора, а нейтрализацию ведут до рН 5-6.

2. Способ по п. 1, о т л и ч а- о щ и и с я тем, что очистку ведут в две стадии, причем поддерживают от - ношение ,3 на первой стёдии воде примесей. Соответствующая тенден-- 0 J ч. юн

ция проявляется и для некоторых друи 3, на второй стадии.

3. Способ по пп. 1 и 2, о т л и- чающийся тем, что отделение примесей веДут в присутствии полиэлек- трог.ита на центрифуге.

гих компонентов (см. таблицу).

Таким образом, изобретение позво- ляет простым способом получить более чистый, чем в известном способе, расплав или раствор нитрата кальция и использовать его в различных областях техники и сельском хозяйстве.

ношение ,3 на первой стёдии J ч. юн

и 3, на второй стадии.

3. Способ по пп. 1 и 2, о т л и- чающийся тем, что отделение примесей веДут в присутствии полиэлек- трог.ита на центрифуге.

1. Способ по пп. 1-3, о т л и ч а- ю щ и и с я тем, что в качестве соединения фосфора используют фосфорную кислоту или раствор, содержащий фосфорную кислоту.

Изобретение относится к способам очистки расплава или раствора нитрата кальция, полученного при разложении природного фосфата азотной кислотой, и может быть использовано в сельском хозяйстве и различных областях техники. Цель изобретения - повышение степени очистки. В исходном растворе или расплаве нитрата кальция поддерживают отношение фосфора к фтору удовлетворяющим условию 3, 0,3 путем введения соединения фосфора. Затем расплав или раствор нейтрализуют аммиаком до величины рН после чего отделяет образовавшийся осадок. Очистку ведут в одну или дае стадии. Лля облегчения отделения примесей процесс проводят в присутствии полиэлектролита. 3 з.п. 0-лы, 1 табл., 3 ил.. $ СО

0,05-0,3

0,,20

0,02

О.ОА-0,15

0,08-0,15

О

0,04

I

п.

1

12

10

.----)

Фиг.(

.

. 30 PI