Способ получения азотнокислого бария Советский патент 1980 года по МПК C01F11/40 

1. Изобретение относится к технолог получения азотнокислого бария и мож быть использовано в химической промышленности. , Известен способ получения азотно кислого бария из раствора сернистог бария. Способ заключается в том, что раствор сернокислого бария пред варительно карбонизуют, полученную пасту углекислого бария смешивают с возвратным маточником азотнокислого бария и oбpaбavывaют азотной кислотой с концентрацией 50-68% и температурой 5О-55°С. Температуру обменной реакции поддерживают 85ЭБ С, реакцию ведут до рН 1,5-2 1 Раствор осветляют, кристаллы азотно кислого бария отделяют, промывают и сушат.Степень извлечения бария в раствор составляет не более 85%. Недостатком известного способа явт ляется невысокая степень извлечения бария из исходного сырья, так как при этом способе извлекаются лмиь водорастворимые соединения, доля неизвлекаемых кислоторастворимых соединений составляет порядка 20%. Кроме того, способ сложен техн логически и дорог в аппаратурноМч оформлении, что снижает его экономичность. Наиболее близким к описываемому изобретению по технической сущности и достигаемому результату является способ получения азотнокислого бария путем водного выщелачивания плава сернистого бария и обработки осветленного раствора 30-35%-ной азотной кислотой при 85-90°С до рН 1,11,8. Полученный раствор азотнокислого бария осветляют и упаривают до выделения кристаллов. Степень извлечения бария из плава составляет не более 75% 2. Этот способ имеет однако ряд недостатков, к которым относятся, например, потери азотной кислоты на побочные реакции, обусловленные высокой окислительной активностью азотной кислоты. Наряду с основным взаимодействием сернистого бария с азотной кислотой протекают и побочные реакции окисления сульфидов бария и водорода с образованием сульфата барИЯ, серы и окислов азота. В результате побочных реакций потери азотной кислоты составл Я1от 6-7%, потери сернистого бария 2-3%. Кроме того, загрязнение раствора азотнокислого бария продуктами побочных реакций - элементарной серой и сульфатом бария повышает вЬзможность загрязнения целевого продукта и усложняет процесс очистки раствора, а загрязнение отбросных газов соединениями азота, в частности окисью азота, которые оказывает вредное воздействие на окружающую среду.

Целью данного изобретения являет;6я повышение степени использования ИсходньЬс реагентов и уменьшение количества вредных выбросов в атмосферу.

Поставленная цель достигается описываемым способом получения азотнокирлого бария путем водного выщелачи1вания плава сернистого бария с последующей обработкой полученной суспензии азотной кислотой концентрации 20-28% до рН 3-5 при 55-80С,отделейия твердого осадка от образовавшегося раствора азотнокислого бария и упариВания его до получения кристаллического продукта, при 55-8О С, отделения твердого осадка от образовавшегося раствора азотнокислого бария и упаривания его дЪ получён ия кристаллического прЬдукта. . - . - . - ,

Отличит ельными признаками способа являются условия обработки суспензии азотной кислотой; концентрация рН растворов, а также температурный режим процесса.

При использовании азотной кислоты с концентрацией более 28% ее потери на побочные реакции увеличиваются, при эфом возрастает количество побочных продуктов (серы и сернокисйбГО бария).

При применении азотной кислоты с концентрацией менее 20% образуются побочные продукты хотя и в меньшем количестве, но в мелкодисперсной формё, следовательно они плохо коагулйруют и плохо отделяются от раствора, что повышает содержание нерастворимого остатка в готовом продукте. Кроме того, применение более разбавенной кислоты нецелесообразно с экономичёской точки зрения, т„к. увелиЧйЖаЙтгся расходы на упаривание и Т райсг1ортировку доподнительного колиества воды.

ПрЬведениб реакции разложения ернистого бария азотной кислотой ри температуре ниже 5 вызывает ристаллизацию растворов азотноислого бария всл(эдствие уменьшения его растворимости.

При проведении процесса обработки при температуре выше 80С имеет есто образование бурой двуокиси азота и переход ее в газовую фазу, то происходит в результате разлоения азотной кислрты. Таким обраЗс л, увеличение температуры свыше увеличивает потери азотной кислоты и приводит к образованию вредных отбросных газов.

При ведении реакции при рН менее 3 резко снижается скорость фильтрации суспензии азотнокислого бария (в 1,5-2 раза). При введении реакЦди при рН более 5 снижается степень извлечения бария из плава в раствор.

Пример .100 г плава сернистого бария с содержанием 79% общих кислотосодержащихсоединений бария в пересчете на BaS выщелачивают горячей водой, взятой в соотношении Т:Ж- 1:5, в течение 30 мин. Полученную суспензию обрабатывают 27%-ной азотной кислотой со скоростью 7,5 мл/мин при б до рН 3.

Отдувку сероводорода и коагуляцию серы, выделившихся в процессе обработки, производят водяным паром.

Нейтрализацию избыточной кислотности и осаждение из раствора примесей (ионов железа и кальция) проводят 13%-ным раствором и сернистого бария до рН 7.

Твердый остаток отделяют, осветленный раствор с содержанием азотнокислого бария 112,36 г упаривают до выпадения кристаллов, которые затем отделяют, промывают горячей водой и сушат при 100-105с. Получено 58,5 г кристаллов высокой степени белизны, 152 г маточников, в котором находится 25,94 г азотнокислого бария,и 212 г промывной воды, содержащей 24,4 г азотнокислого бария.

Степень извлечения бария из плава составляет 92,1%, выход продукта с учетом возврата маточника и промывной воды в цикл 88%. Содержание в в продукте основного вещества достигает 99,56%, нерастворимого в воде остатка 0,047%.

Качество продукта соответствует требованиям ГОСТ 1713-72 на высший сорт.

Потери азотной кислоты составляют 2,45%, сернистого бария 0,76% по отношению к 100% BaS.

Потери азотной кислоты составляют 1,0%, а сернистого бария 0,3% по отношению к 100%-ному BaS.

Таким образрм, описываемый способ позволяет снизить потери азотной кислоты по сравнению с известным способом с 6-7 до 1-2, 5%, т.е. в 2,8-6 раз, снизить потери сернистого бария с 2-3 до 0,3-0,8%, т.е. в среднем в 4,5 раза.

Количество твердых примесей (серы, сернокислого бария и др.т), образующихся в результате побочных реакций,-уменьшается с 84,7 кг/т нитрата бария до 40,8 кг/т нитрата барйя, т.е. более чем в 2 раза.

Количество выделяющейся окиси азота в газовую фазу уменьшается

с 0,05 г/г 100% BaS до 0,021 г/г . 100% BaS.

Ожидаемый экономический эффект от использования способа в промышленности оставит 55 тыс.руб. в год при мощности производства азотнокислого бария 23 тыс. т/год за счет сокращения расхода азотной кислоты на единицу продукции.

Формула изобретения

Способ получения азотнокислого бария путем водного выщелачивания плава сернистого бария, обработки суспензии азотной кислотой, отделения твердого остатка от образовавшегося раствора азотнокислого бария, упаривания его и отделения кристаллов, отличающийся тем, что, с,целью повышения степени использования исходных реагентов 5 и уменьшения количесггва вредных выбросов в атмосферу, обработку азотной кислоты ведут при ее концент рации 20-28% до рН - 3-5 при SS-SO C.

Q Источ ники .информации,

принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР №4541 6, кл. С 01 F 11/40, 1973.

2.Ахметрв Г,Г. Химия и технология соединений бария, Химия, М.,

5 1974, с.90.