Способ очистки сернокислых растворов Советский патент 1980 года по МПК C01B17/90 C01G23/06 

(54) СПОСОБ ОЧИСТКИ СЕРНОКИСЛЫХ РАСТВОРОВ

Изобретение относится к способам очистки разбавленных сернокислых растворов, содержащих по крайней ме ре, один из металлов, железо, титан, алюминий. Известен способ регенерации серно кислых растворов, содержащих сульфат железа, алюминия и других элементов, путем многостадийного упаривания в присутствии затравки из кристаллов, выделенных на предыдущих стадиях. При этом на первой стадии упаривание серной кислоты ведут до 47%, а на второй - до 78%. Определение примесей осуществляют путем охлаждения упаренного раствора до 25-ЗООс 1 . Известен также способ очистки сернокислых растворов, в частности гидролизной кислоты от примесей желе за, включающий упаривание исходного раствора в присутствии избытка сульфата аммония при температуре 20-С, кристаллизацию примесей при охлаждеНИИ упаренного раствора до 40с. Образующиеся при этом железоаммонийные квасцы отделяют от. раствора и исполь зуют в качестве говового продукта, а раствор далее упаривают до 220 С, получая концентрированный раствор серной кислоты 2j. Недостатком известных способов является то, что они не предусматривают очистку растворов от титана, а кроме того, большие энергетические затраты, обусловленные необходимостью охлаждения раствора до 20-40 С, а затем повторного нагрева его до 220 С. Целью изобретения является одновременная очистка сернокислых растворов от титана, а также снижение энергетических затрат. Поставленная цель достигается описываемым способом, заключающимся в том, что исходный сернокислый раствор упаривают до содержания свободной серной кислоты 50-59% в присутствии избытка сульфата аммония при температуре 100-120с с введением затравки из кристаллов выделяемых примесей, после чего раствор выдерживают при этой температуре в течение 2-3 час при перемешивании и затем отделяют выпавшие кристаллы примесейОтличительными признаками предйагаемого способа является то, что упариваНие сернокислых растворов ведут

при содержании свободной серной кислоты 50-59% в присутствии затравки из кристаллов выделяемых примесей, а также кристаллизация последних при температуре упаривания в течение 2-3 час.

При указанных условиях наибольшая часть железа и титана выпадает в виде конического осадка, в котором можно различить кристаллы желеэо-аммониевого сульфата и кристаллы двойной соли сульфатов аммония и титанила вместе с третьей твердой фазой, которая, вероятно, является тройным сульфатом железа, титанила и аммония

Кроме того, -установлено также, что с этим осадком выходят и другие примеси, например, магний в виде сульфата и фосфор.

Наличие затравки, остающейся от предыдущей операции, количество которой составляет 0,5-3% веса раствора, является условием для быстрого осаждения комплексного осадка.

Выбор концентрации серной кислоты 50-59%.обусловлен тем, что при концентрации меньше 50% и более 59% растворимость выделяемых сульфатов увеличивается, что может привести к неполному выделению примесей в осадок.

Увеличение времени выдержки раствора свыше 3 час при температуре упаривания не приводит к значительному . увеличению количества образующегося осадка.

При концентрации свободной серной кислоты в исходном растворе меньше 44-47% последний предварительно упаривают при 80°С до достижения указанной концентрации H SO Согласно изобретению можно обрабатывать жидкие отходы, являющиеся результатом различных стадий способ обработки остаточных серных .растворов,, содержащих сульфат железа (ui) и/или сульфат титанила. Эти жидкие отходы могут .иметь различные составы, а раствор, подвергаемый обработке, может являться результатом смешвания по крайней мере двух из них.

Пример. Упариванию подвергают смесь жидких отходов в количестве 1000 г следующего состава: 0,94% А1«0л в виде сульфата алю-. миния

0,30% FejO-j в виде сульфата железа (Ш)

0,37% TiOj в виде сульфата титанила

2,47% NH-j, в виде сульфата аммони 41,4% SOojoew, которых 32,6% в виде свободной H2S04v После добавления 11,6 г затравки являющейся результатом предыдущей операции, раствор упаривают при , что приводит к потере 267 г воды, после чего концентрация свободной HjSC повышается до 54,3%.

Далее упаренный-раствор при перемешивании выдерживают в течение 3 час, после чего отделяют выпавший осадок.

На 1000 Т исходного раствора методом фильтрации было отделено 656 г раствора, который теперь содержал лишь 0,39% TiOj; 0,1U FcgO, 1,10 . Выделенный осадок имеет состав: 44,9% титана, 74,8% железа и 23% Al,jOj.

Пример2. В качестве исходного раствора берут 2 зфлюента, полученные в результате обработ-ки силико-глиноземистых руд серной кислотой с концентрацией свободной Н и ,- 50,6.

Первый эфлюент содержит: 1,1U , 0,41 Fe/pOj, 0,5 TiOg ,

3, NHj, (9,7 - ъоыл (s меси в виде сульфатов и для всех примеров).

Второй эфлюент содержит,%: 0,75 AljOj-, 0,35 - РегОз, 0,34 1,82 - 32,8 - 5050.614, .

К первому эфлюенту добавляют затравку из расчета 21 г на 979 .г раствора и все это выдерживают в течение 3 час при 80с. К полученной суспензии добавляют 869 г второго эфлюента на 1000 г суспензии и температуру смеси повышают до 110 Си поддерживают ее в течение 3 час при перемешивании, после чего суспензию фильтруют.

Эффективность .извлечения для Т i 0 составила 73%, для FegO - 9,1% и лишь 18,7% для AljOj.

Пример 3. Берут два эфлюента первый из которых содеришт,%: 1,4AljOj, О, - ГезОз, 0,51-Ti0.2-, 0,57МдО , 0,23 - Р Of. 3,0 - NH,

3 37,8 - Н2504с-воБ.

Второй эфлюент содерясит , %;

0,7 А12Р5 ,

0,3 Fe.,0,

О,23 Тi02 ,

1,6 - NH, 0,31 - MgO, 0,12 Р2 0, i40,2 - своВ

В первый эфлюент вводят затравку от предыдущей операции из расчета 22 г на ЮОО г и выдерживают при ЗО-с в течение 3 час. Далее к суспензии добавляют 1131 г второго эфлюент и температуру доводят до 110 С и под вакуумом выпаривают 551 г воды. Затем концентрированную суспензию при перемешивании выдерживают.в течение 3 час при 110°С. Таким образом йа . 978 г первого эфлюента и 113 г второго эфлюента было отделено 1331 г раствора, который содержит,%: 1,29 - 0,14 - ,; 0,16 1102, 0,52 - МдО; 0,22 - P/iOj, 3-j28 NH3,; 53,7 - H-2S04CB06 Эффективность извлечения составила,%:74,.7 -Ti02-9-6,5 25,9 MgO, 18,7 - 20,6 - А120з. Формула изобретения Способ очистки сернокислых растворов от примесей .железа, включающий упарийание исходного раствора при температуре порядка , в присутствии избытка сульфата аммония, кристаллизацию и отделение при месей, отличают, ййся тем, что, с целью одновременной очистки от титана и снижения энергетических затрат, упаривание исходного раство 86 ра ведут до содержания свободной серной кислоты 50-59% с введением затравки из кристаллов выделяемых примесей, а кристаллизацию последних осуществляют при температуре упаривания в течение 2-3 час. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Хазин Л,Г. Двуокись титана:. Л.,Химия, 1970, с. 78. 2.Авторское свидетельство СССР № 199133, кл. С 01 G 23/06, 1967.