Способ получения водорастворимых солей бария из твердых отходов после выщелачивания плава сульфида бария Советский патент 1993 года по МПК C01F11/24 C01F11/38 

Изобретение относится к способам получения водорастворимых солей бария из твердых отходов после выщелачивания плава сульфида бария и может найти применение в химической промышленности.

Целью изобретения является повышение степени извлечения бария.

Пример 1. 289 кг сухого шлама, содержащего, мас.%:

BaS04-21,98BaS водораствор. -3,7.

ВаСОз-23,7

остальное - примеси Рв20з, SI02, СаО С

суспендируют в воде в соотношении Т:Ж 1:3-4.

В полученную суспензию вводят 124,66 кг карбоната натрия, что соответствует «изб. 3,5 по отношению к сумме BaS и BaS04 в шламе.

Полученную реакционную смесь выдерживают в автоклаве при температуре 213°С в течение 1 ч. После охлаждения автоклавного продукта до 70°С отделяют твердую

фазу и промывают горячей водой от иона S04 . Получают 291 кг автоклавного продукта, содержащего, масс.%: ВаСОз - 45,9, BaSO - 0,8, остальное - примеси РеаОз, SI02, СаО, С.

Степень извлечения бария в раствор на стадии азотнокислотной обработки рассчитывают по данным химического анализа шлама с использованием материальных расчетов:

Приход бария с авто- Осталось бария в клавным продуктом шламе после азотно- на азотнокислотную кислотной обработ- обработку:ки:

В пересчете на ВаСОз с ВаСОз291-0,459 ВаСОз- 1730,115

433..9

с BaS04 29V0.008 Ва( - 173.0,004 0,.37.197/261 0.52

BaS04- 1.37

сл

с

оо

ю

Сл

VJ

Ч)

2 135,54

Итого 22,39

Степень извлечения бария в раствор по отношению к общему Ва в шламе:

а ,8348%.

Шлам обезвреживают известными методами и используют в производстве цемента.

Раствор нитрата бария после отделения шлама подкисляют азотной кислотой до снижения рН с 11,5 до 7 и подвергают контрольной фильтрации, после чего путем упа- риванияперерабатываютв

кристаллический продукт.

Пример 2. 241 кг сухого шлама, содержащего, мас.%: BaS04 - 21,98; BaS - 3.7; ВаСОз - 23,7, остальное примеси Ре20з, SI02. СаО, С, суспендируют в воде до Т:Ж 1:3.

В полученную суспензию вводят 103,88 кг карбоната натрия, что соответствует коэффициенту избытка 3,5 по отношению к сумме BaS и ВаЗОл в шламе.

Полученную реакционную смесь выдерживают в автоклаве при температуре 213°С в течение 1 ч. После охлаждения реакционной массы до 70°С твердую фазу отделяют и промывают горячей водой от иона S04 . Получают 241 кг автоклавного продукта, содержащего, мас.%; ВаСОз - 48,4; BaS04 - 0,5, остальное примеси Рв20з, SI02, СаО, С.

Степень превращения бария в кислото- растворимую форму:

а

48,4-100 : 38ДП);5:

99%

Далее полученный автоклавный продукт суспендируют в воде до соотношения Т:Ж V4 и обрабатывают суспензию 369,5 кг азотной кислоты с мэсс.д.НМОз - 23,3%, что соответствует коэффициенту избытка от стехиометрии по отношению к ВаСОз в автоклавном продукте (Условия азотнокислот- ной обработки t 80°С, т 20 мин, рН 5,2).

Далее проводят нейтрализацию суспензии и очистку образовавшегося раствора нитрата бария от примесей Fe и Са путем обработки суспнезии 17%-ным раствором гидроксида бария до рН 12,0 при температуре 95°С, в течение 0,5 ч.

Шлам отделяют от раствора, промывают горячей водой (t 80°C) от водорастворимого бария, получают 120,5 кг сухого шлама с масс.долей компонентов, %: Ва(МОз)2 - 3,8. ВаСОз- 10,1.

Расчет степени извлечения бария в раствор:

На стадию азотно- кислотной обработки с автоклавным продуктом поступает бария: с ВаСОз 241-0,484

116,644 BaS04 241.0,005.0,8455 1,02

Осталось бария в

шламе

ВаСОз 120,5 х

хО,101 12.17

СВа( 120,5

-0,038x197/261 3,46

с BaS04 1,02

2 117,663

Всего 16,646

5

0

5

0

5

0 5

0

„ - (117.663-16.646).100 ор- о о/ а -117, °

Полученный шлам направляют на обезвреживание и полную утилизацию.

Раствор нитрата бария после отделения шлама подкисляют азотной кислотой до рН 6-7 и фильтруют.

Пример 3 (выход за пределы).

291 кг атоклавного продукта, полученного по примеру I, (ВаСОз-45,9%, BaS04- 0,5%) суспендируют в воде до Т:Ж 1:4 и обрабатывают суспензию 344 кг азотной кислоты с мае.долей НМОз - 32,3%, что соответствует коэффициенту избытка 1,3 от стехиометрии по отношению к ВаСОз в автоклавном продукте (Условия азотнокислот- ной обработки t 80°С, г 20 мин, рН 6,1).

Далее проводят нейтрализацию суспензии и очистку образовавшегося раствора нитрата бария от примесей Fe и Са, путем обработки суспензии 17%-ным раствором гидроксида бария до рН 12,0 при температуре 95°С в течение 0,5 ч до рН 11,8.

Шлам отделяют от раствора, промывают горячей (т 80°С) водой от водорастворимого бария, получают 186,2 кг сухого шлама с массовой долей компонентов, %:

Ba(NOs)2 - 4,5 ВаСОз-16,1

Расчет степени извлечения бария в раствор:

с ВаСОз 291.0,459 ВаСОз 186,2.0,161 133,,98

.197, Ba(N03)2 186,2-0.045х 233„197

291-0,008

1,968

251 - 632 BaS04 1,968

Итого 135,5372 38,27

(135.537-38.27) 100

02

135.537

71,76%

П р и м е р 4 (выход за пределы по карбонату натрия).

291 кг автоклавного продукта, полученного как в примере 1 (ВаСОз - 45,9%, BaSO - 0,8%) суспендируют в воде до Т:Ж 1:4 и обрабатывают суспензию 449,6 кг азотной кислоты в массовой долей HN03 32,3%, что соответствует коэффициенту избытка 1,7 от стехиометрии по отношению к содержанию ВаСОз в автоклавном продукте (Условия азотнокислотной обработки t 78°С, т 20 мин.рН 6,0).

Далее проводят нейтрализацию суспензии и очистку раствора нитрата бария от примесей Fe и Са путем обработки 169,9 кг шлама в пересчете на сухое вещество с массовой долей компонентов, %: Ва(.8; ВаСОз- Ю.З.

Выход бария в раствор - 84,9%.

Увеличение расхода кислоты нецелесообразно, т.к. дальнейшее растворение карбоната бария затруднено примесями, и в увеличении степени извлечения бария не происходит.

Пример 5 (выход за пределы по температуре).

289 кг сухого шлама, содержащего в мас.%: BaSO/i - 21,96; BaS водораствор. - 3.7; ВаСОз - 23.7. остальное примеси РеаОз, Si02, CaO, С суспендируют в воде в соотношении Т:Ж 1:3. В полученную суспензию вводят 124,66 кг карбоната натрия, что соот- ветствует Кизб. 3,5 по отношению к сумме BaS + BaSOn в шламе. Полученную реакционную смесь выдерживают в автоклаве при температуре 190°С в течение 1 ч. После охлаждения автоклавной суспензии до 70°С отделяют твердую фазу и промывают горячей водой от иона S04

Получают 294 кг автоклавного продукта; содержащего, мае %: ВаСОз 43,38; BaS04 - 3,2; остальное примеси Не20з. SI02, СаО. С. Степень превращения бария в кислотс раст- воримую форму:

43.38 100,

43,38 + 3,2-0,8455 УЧ 1Ч.

Расчет степени извлечения бария в pacj твор:

с ВаСОз 234-43,38 - 127.55

cBaS04294 0,032 0,8455-7,9550

Ј 135.5

Осталось бария в шламе (при условии сохранения данных по кислотной обработке) с ВаСОз -19,9

с Ва(ЫОз)2 -0,52

BaSOn -7,95

28.37

Степень извлечения бария по отношению к общему барию в шламе:

и

(135.5-28.37)-100

ШЛЯ

--79%

Пример 6 (выход за пределы Киэб соды).

В суспензию шлама, как в примере 2. вводят 92,8 кг карбоната натрия, что соответствует коэффициенту избытка 3,3 по отношению к сумме BaS и BaSOi в шламе.

Полученную реакционную смесь выдерживают в автоклаве при температуре 213°С в течение 1 ч (как в примере 2).

Получают 244 кг автоклавного продукта, содержащего в мас.%:

ВаСОз - 44,3; ВаЗОз - 4,1. остальное примеси Рв20з. 5Ю2, СаО, С.

Степень превращения бария в кислото- растворимую форму

44,3-100

а 92 7%

Повышение BaSO/i в автоклавном продукте при прочих равных условиях приведет к снижению степени извлечения бария до 79,5%.

а

(117.663 -24.088)-100

117,663

79,5%

Пример 7 (с соляной кислотой).

280 кг сухого шлама, содержащего, мас.%: 21,98 3,7 BaS: 23,7 ВаСОз (остальное примеси Рв20з, 5Юз. СаО, С) суспендируют в воде в соотношении Т.Ж 1:3.

В полученную суспензию вводят 120,7 кг карбоната натрия, что соответствует коэффициенту избытка 3,5 по отношению к сумме BaS и BaS04 в шламе. Полученную реакционную смесь выдерживают в автоклаве при температуре 213° ±3°С в течение 1 ч.

После охлаждения реакционной массы до 70°С твердую фазу отделяют и промывают водой от ионов S04 .

Получают 276 кг автоклавного продукта, содержащего, мас.%:

ВаСОз - 47,8; BaSO-j - 0,5; остальное примеси СаО, Рв20з, SI02. С.

Степень превращения бария в кислото- растворимую форму:

47.8-100 ЭЭ11 47.8+0.5-0.8455

Водную суспензию 276 кг автоклавного продукта при соотношении Т:Ж 1:3 обрабатывают 266,8 кг соляной кислоты с масс.долей HCI - 27,5%, что соответствует коэффициенту избытка 1,5 от стехиометрии по отношению к ВаСОз, содержащемся в автоклавном продукте (Условия солянокис- лотной обработки t 80°С, г 30 мни, рН 5,5).

После обработки суспензии острым па- ром в суспензию вводят растпор гидроксида бария с массовой долей Ва(ОН)2 17% до рН 11,8 (Условия обработки суспензии гид- роксидом бария t 96°С, т- 0,5 ч).

Оставшуюся твердую фазу - шлам - отделяют от раствора, промывают горячей водой (t 80-85°C) от водорастворимого бария.

Получают 168,2 кг шлама в пересчете на сухое вещество.

Массовая доля компонентов в шламе, %:

BaCl2-5,0; ВаСОз- 10,7.

Степень извлечения бария в раствор - 85%.

Расчет произведен по аналогии с примерами 13.

Шлам обезвреживается известными спосоОами и используется в производстве цемента.

Раствор хлорида бария после отделения шлама подкисляют соляной кислотой до достижения значения рН рапного 7-8, подвергают контрольной фильтрации и перерабатывают путем упаривания в кристаллический хлорид бария.

Как видно из представленных примеров, степень извлечения бария из шлама в раствор зависит от расхода минеральной кислоты, от расхода карбоната натрия и температуры взаимодействия в автоклаве, но не зависит от вида кислоты.

Таким образом, способ по изобретению позволяет повысить степень извлечения бария до 99%.

Формула изобретения

Способ получения водорастворимых солей бария из твердых отходов после выще- лачивания плава сульфида бария, включающий взаимодействие водной суспензии отходов с реагентом, разделение на твердую и жидкую фазы продукта взаимодействия, обработку барийсодержащей фазы минеральной кислотой, очистку раствора соли бария, отличающийся тем, что, с целью повышения степени извлечения бария, в качестве реагента используют карбонат натрия с коэффициентом избытка 3,5 от стехиометрии по отношению к сумме сульфида и сульфата бария в шламе, причем взаимодействие ведут в автоклаве при 200- 213°С. а минеральной кислотой обрабатывают автоклавный продукт при избытке кислоты 1,4-1,6 от стехиометрии по отношению к содержанию карбоната бария в автоклавном продукте.

Сущность: обработка водной суспензии отходов карбонатом натрия с коэффициентом избытка 3,5 от стехиометрии по отношению к сумме сульфида и сульфата бария в шламе в автоклаве при температуре 200- 213°С. Автоклавный продукт обрабатывают минеральной кислотой, взятой с избытком 1,4-1,6 от стехиометрии по отношению к содержанию карбоната бария в автоклавном продукте. Степени извлечения бария из шлама составила 99%.