Способ получения сульфата калия Советский патент 1981 года по МПК C01D5/08 

Изобретение относится к химической гехнопогии переработки природного минерального сьфья, в частности к способу получения сульфата калия при комплексной п еработке мирабилита и хлористого калия. Известен способ получения сульфата калия в виде бесхлорного сульфатно-калийного удобрения в процессе конверсии мирабилита и хлористого калия в водном растворе fl. Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому эффекту является способ получения сульфата калия путем взаимодействия (ксжверсии) сульфата натрия с хлоридом калия в водном растворе при температуре 3050 С. Способ осуществляют в замкнутом цикле в четьфе. стадии. На первой, из мирабилита, хлористого- калия и маточного щелока о со стадии обогащения при 30 С получают глазерит, который oifZtenaют и подают на обогащение. Вторая стадия - обогащение глазерита при взаимодействии с сульфатным обс отным щелоком, образующимся на стадии разложения обогащенного глазерита. Разложение проводят раствором хлористого калия при ЗО С. Полученный целевой продукт содержит, вес.%: 91,50; Nc|,,99;N аСв 1-2 и Н 2,7. Отходы глаз итовогоматочника утилизируют BbnviopaKHBaHHeM при , либо выпаркой при 1О2105°С 2. Основные недостатки способа состоят в низком выходе целевого продукта (89,0-91,5%) и большой энергоемкости процесса на стадиях разложения мираби.г лита и обогащения глазерита. Цель изобретения - упрощение прсжес-. са, увеличение выхода целевого продукта, снижение энергозатрат и возможности получения аммонизированного рассола, пригодного для выделения кальцинированной соды. Поставленная цель достигается за счет того, что конверсию проводят в орисутствин газообразного аммиака с концентрацией 15-25% и 4-15% на первой и второй ступенях соответственно, Введение в систему К ,N a//SO , С2, Н, газообразного аммиака резко понижает растворимость сульфата калия, в то время как растворимость хлористого натрия почти не уменьшается. Вследствие этого создаются благоприятные условия для полного смещения конверсии в сторону образования осадка сульфата калия и aммoниз фoвaннoгo насыщенного раствора хлористого натрия. Кроме того, при конверсии мираб илата с хлористым калием в BOfWOM растворе за счет теплоты растворения солей и эндо термического эффекта реакции конвертируе мая масса охлаждается от 2О-25С до . Проведение процесса в присутствии газообразного аммиака, За счет теплоты его растворения, повышает температуру раствора до 2О-5О С, что исключает дополнительные затраты тепловой энергии. Таким образом, при конверсии м{фабилата и хлористого калия в способе полу чения сульфата калия аммиак дает тройной эффект: как раствфитель, как источник тепловой энергии, а также исключает образование промышленных отходов, так как карбонизацией полученного аммонизированного маточника можно получить каль цинированную соду. Способ осуществляют в три стадии. На первой стадии маточник, полученный на второй стадии предыдущего цикла, смешивается с мирабилитом и подвергается аммонизации газообразным аммиаком чтобы маточник содержал наименьшее количество сульфата и хлористого калия и наибольшее количество хлористого натрия и соответствовал кондиции аммонизирован ного рассола получения кальцинщэованной соды. Следовательно, цель первой конверсии направлена на приготовление аммсмизированного рассола. На первой стадии при повышении концентрации аммиака выше 25% степень использования ионов сульфата и калия увеличивается. Однако аммонизированный маточник содержит избыток аммиака, что усложняет процесс получения кaльцин фoванной соды. Кроме того, за счет теплот растворения газообразного аммиака конвертируемая масса нагревается выше и требуется дополнительное охлаждение. При понижении концентрации аммиака в растворителе ниже 15% содержание в маточнике хлористоно калия и сульфата калия увеличивается, что уменьшает степень использования калия и сульфата, а также снижает качество аммсиизированного рассола. Поэтому на первой стадии нижний предел концентрации аммиака в растворителе 15%, а верхний предел 25%, оптимальный - 2О-21%. Во второй стадии для конверсии применяется осадок, полученньй в первой стадии, содержащий всего 20-25% сульфата натрия, и маточник третьей стадии, содержащий 16-18% хлористого калия. В этой стадии не используются твердые соли хлористого калия и мирабилита. Поэтому .тепла для растворения солей и на эндотермический эффект реакции расходуется немного. С целью сохранения температуры в пределах 2О-45°С и для усксрения процесса конверсии во второй стадии концентрация аммиака в растворителе не должна превышать 15%. При понижении концентрации аммиака в растворителе ниже 4-5% в маточнике увеличивается содержание сульфата калия. Поэтому во второй стадии верхний предел концентрации аммиака в растворителе 15%, нижнийпредел - 4-5%, оптимальный - 10%. Маточник, полученный из 10%-ного аммиачного раствора, более эффективен для использования в первой .стадии в следующем цикле. На третьей стадии осадок промывают чистой водой, затравленной хлористым калием. Промывная вода используется на второй стадии в следующем цикле. П р и м е р . На первой стадии для приготовления аммонизированного рассола берут маточник второй стадии - конверсии предыдущего цикла - 25,34 кг, состав, %: ,31} КС8 9,91;NaCe 11,73; 70.14; К Hj 7,91 и добавляют сухую соль - 22,392 кг, состав, кг: природного мирабип-ита, содержащего аС 0,67, а также КС 3,352 . При смешивании пульпа быстро охлаждается до -5 , за счет эндотермического эффекта реакции. Охлажденная пульпа подвергается аммзнизации газообразным аммиаком 5,5 кг. Общий вес загрузки - 53,23 кг. Концентрация аммиака в растворителе (вода в маточнике 18 кг, воды мирабилита 10,23 кг, сумма 28,.23 кг; аммиак с маточником 2.004кг, газообразный 5,5 кг, сумма 7.5кг) 21,О%. При аммонизации пульпы нагревается за счет теплоты растворения аммиака до 2О-5СЯс, После перемешивания в течение ЗО4О мин при 15-4СЯс пульпу отфильтро вьшаюг. Вес маточника 39,156 кг, состав в %: Кд504.0,2-0,3; КСе 1,0-1,30 NaC8 10-21; Н20 61-64 и N Нд 17. Концентрация аммиака в растворитейе (вода - 25,06 кг, аммиак - 6,63 кг) 21,О%, Твердая фаза: вес 14,487 кг, состав, % : 504. 45,5O,Nal 3O42O-22 МаСб О,5-5; Н,.0 23-25 иМНэ второй стадии для кс«версии испол зуют твердую фазу, полученную на первой стадии {14,487 кг). К ней добавляют промывную воду предьшущего опыта 23,867 кг, состав, %: 1.6О; КСе. 16,5;;/NaCe 7,10 и Н,О 74,80 Затем пропускают 2,011 кг газообразного . При аммонизации температура пульлыповышается до 2О-45 С. ОбШий вес загрузки 42,64 кг, концентрация аммиака в растворителе 1О%. После перемешивания в течение ЗО-40 мин при 15-4О С пульпу отфильтровывают. Вес фильтрата 27,89 кг, состав, %: ICtSO4. 0,35; КС& 9,4;NaC2 12,13: НдО 68-7О и NHj 7-8. Концентрация аммиака в растворителе (N Hj 2,17 кг, воды 19,52 кг) 1О%. Полученный маточник используется на первой стадии в следующем цикле. EJec осадка 14,75 кг, состав,%: KiSO47O-76; КСе 0,7-2,O;NaCe Нар 15,18 иННз 1-2. Третья стадия - промывка. Для промывкк к осадку второй стадии весом 11,75 кг добавляют 4,827 кг КСв и 16,985 кг . Общий вес загрузки 3,472 кг. Пульпу перемешившот ЗО4О мин при 15-3CPfc и отфильтровывают до соотношения твердой фазы к жидкой 3:1. Сгущенную пульйу сфопуска- ют через фильтрующую цен1рифугу. Фильтрат:, вес общий - 25,867 кг, состав,%: 1.65: KCU 16-18,49; NaCe 6-7; 71-73 Н О,51,О. Он используете на второй стадии в следующем цикле. Осадок ; вес общий 10,603 кг, состав,%: KCfc 1-1,38 и Н/2р 4-4,5. Осадок после сушкя: вес общий 1О,47 кг, состав, % : КлЗО. 98-99 и КС0 1-2. Степень взвлеченая сульфата 98-99%,. калия 94-95%. Формула изобретения Способ аолучення сульфата калия путем многосгупенчатдй ксжверсин сульфата натрия и хлорида калия в присутствии оборотных клеточных шелсжов орв температуре 3O-5O fe, отличающийся тем, что, с,целью усфсщения процесса, увеличенва выкода целевого продукта .и снижения энергозатрат, конверсшо ведут в присутстввв газообразногчэ аммвака с ксхшентрацвей 15-25% в 4-15% на первой и стуаенах, соответственно. Исгочн в Ш1фс| мацнв, принятые во внимание фя экспертизе 1.Извествя АН СССР. Сер. хвмвческаа N 1, а. 98, 1938 2.Труды ВНИИГ , Л., Гбсхнмиздатып. 72 , 1974 , с. 38 (прототшт) /