Способ получения фторидов металлови АММОНия из ОТХОдящиХ фТОРиСТыХгАзОВ Советский патент 1981 года по МПК C01D3/02 C01C1/16 C01F7/50 

Изобретение относится-к получению фтористых соединений нх отходящих газов производств фосфорной кислоты, фосфорных удобрений и солей и может найти 1фвменение в производстве фторидов ме«таллов и аммония из отходящих газов с низким содержанием фтора. Известен способ получения фторидов металлов из отходящих фтористых газов путем их сорбции анионитом с большой влажностью (более 26%). В этом случае абсорбируется лишь эквимолекулярная . смесь соединений фгсра (2НТ+Зл 4, образующих анионы бл Ffc . Если в газах присутствует избыток НГ , то сш из-за присутствия анионов Н 2 4 не сорбируется. При избытке S-t F абсорбере образуется осадок бчО вследствие гидролиза « который не может быть вьшеден из абсорбера при регенерации, забивает слой анионита и приводит к выходу из строя абсорбера. Отработанньй анионит регенерируют раствором щелочи, полученный раствс) кремнефторида металла разлагают щелочью на фторид металла и 5 О2 отДеляют51С от раствора фторида металла н полученный раствор подвергают упарке и сушке. Для регенерации анионита нужно выгружать анионит из a6cqj6epa и регенерировать в другом аппарате или вести регенерацию в самом абсорбере. В последнем случае для обеспечения непрерывной очистки газов требуется установить два параллельно включенных абсс эбера, из которых один работает на абсорбцию газов, ;фугой - на регенерацию, что также громозшсо .-,. Недостатком известного способа является сложное аппаратурное оформление процесса, Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является способ получения фторидов щелочных.металлов и аммония из отходящих фтсристых газов с высоким содержанием6|Р и Н Г (3-1О г/см в пересчете на фтср), включающий их промывку водой ИЛИ раствором N И л f или раствором щелочи, например маОН. При этом получают концентрированный 1020% ный раствор6-1 (жов (растворы H S-ifb (NH4 )2 SK Fer ), содержаи50Д и взвесь кремщий примеси негеля, Раствф обрабатывают концентрированным 20-5О%-ным раствором щелочи или аммония или раствором карбсжата щелочного металла гфи 5О-.7О С. При этом ороисходйг разложение S-i F| -исиов на фторид металла или аммония и кремнегель S-t 02- Осадок отделяют от раствора, и раствор подвергают выпариванюо. После сушки плава получают готовый продукт - фгфиды натрия, калия, аммония, фторйд-бнфторид аммония и др. |2l. . Однако известный способ пригоден для получения фторидов лишь из концентриротванных газовых потоков, в которых содержится 3-1О г/м Б ( F и НГ (в пересчете на фтор), например из отходящих газов, образующихся при упарке экст ракционной фосфорной кислоты, и практически не пригоден для утилизации отходя щих газов с низким содержанием 5 Р и Н1 (О,7-2,О г/м в пересчете на фтор). Объясняется это тем, что разбавленные газовые потоки несут в себе значительные количества примесей зО-а и SO , которые при абсорбции .также переходят в раствор Si F -нонов. По скольку разложение St -ионов проис- ходит непофедственно в раствс е, то примеси остаются в получающемся растворе фтфйда и при упарке последнего переходят в конечный продукт. Недостатком этого способа ЯЕЛЯ&ТСЯ также невысокое; содержание основного вещества (81-87%) и большое количеств примесей в продукте, %. фосфатов 6,7- . 8,5;50j - 3,8-5,3 и ВлО 1,2, пр переработке фтористых газов с содержанием фтфа 0,7-2,О Г/-М , Цель изобретения -« повыщение содержания основного вещества до 97% и сни . жение примесей в продукте: Рг 0,1%, sol до О,3% н S-iO ДО 0,5 . Поставленная цель достигается спосо бом получения фторидов металлов н амм ния из отходящих фтористых газов, закл чающимся в промывке газов, обработке полученного кремнийфторсодержащего соединения раствором гидроокиси металла или аммония или раствором щелочного металла с последующим отде- осадка двуокиси кремния, упарко аствора и сушкой продукта, согласно которому после промывки газов раствор пропускают через анионит со скоростью 1,5-7,0 м/ч, сорбируют кремнийфторсодержащее соединение и обработку его ведут при 20-45 0, а раствор после сорбции подают на стадию промьшки газов. Кроме того, обработку кремнийфторсодержащего соединения на анионите ведут раствсром с компенсацией 4,5-13% при объемном соотнощении раствора и анионита 1,2-3,0:1 при одновременной подаче воздуха с линейной скфостью 0,30,9 м/с. Способ осуществляется следующим образом. Раствор Зч Р -ионов пропускают через анионит со скоростью 1,5-7,0 м/ч, При этом примеси Н2Р04 4 У одят с пропущенным раствором, aS-iP ионы избирательно переходят из раствора в фазу анионита, скоросги подачи раствора через анионит меньше 1,5 м/ч и больше 7 м/ч увеличивается количество примесей в продукте. Разложение 5ч Р ионов осуществляют при 20-45 С, что обеспечивает высокую скфость разложения и образование хорошо фильтрующегося осадка Si 02 . При температуре ниже 2О С уменьшается скорость разложения, Si f -ионов, увеличивается продолжительность процесса и снижается его производительность. При температуре выше 45 С ухудшается фильтруемость осадка Si Og , он хуже отделяется от анионита, что приводит к увеличению примесей в продукте.Оптимальными концентрациями раствора- щелочи являются 4,5-13%, когда достигается 98-99%-ная степень разложения S- Г -ионов. При концентрации.выше 13% ухудшается фильтруемость осадка и повышаются потери раствора щелочи. Снижение же концентраций раствора щелочи ниже 4,5% приводит к увеличению объема и уменьшению концентрации раствора фторида, что повышает энергетические затраты на его упарку, .Оптимальными.объемными соотношениями раствора щелочи и анионига являются 1,2-3,0:1, когда достигается 98-99%-ная степень ..разложения S Р|-ионов и образуется хорошо фильтрующийся осадсяс . При отношениях ниже 1,2:1,0 степеньразложения S-i F -ионов снижается до 90%, а при отношениях выше 3;1 снижается кс«центрация и увеличивается объем получаемого раствсра фторида, что требует повышения энергетически затрат на его упарку. Разложение ведут при одновременной подаче воздуха в сагой анионита со скоростью 0,3-О,9 м/с, что интенсифицирует процесс массообмена и, кроме того, обеспечивает эффективное и полное отделение продуктов разложения (в том числе взвеси кремнегеля) от анионита, Пропущенный через анионит раствор, освобожденный от йчГ -ионов и содержащий примеси PjOcH ВО, возвращают на стадию промывки газов, что позволяет сократить потребление свежего абсс бента. После нескольких циклов повторного использования раствора для асорбции га зов происходит накапливание в нем прнме сей ° такой степени, когда они начинают заметно переходить в фазу анионнта, что неизменно отражается на степени чистоты продукта. Поэтому раствор В Г -исяов по мере его насыщения примесями (по достижении-весовых соотношений Р 0 |5|р4 и , 0,8 : i,O н 0,5 - О,6 : 1,О соответственно) пропускают через анионит и вьюодйт из системы на утилизацию в основное производство, а на промывку газов подают свежий абсорбент (вода или ще:лочный раствор), что препятствует загрязнению фт фидов. П р и м е р, .Отходящий газ, содержащий .г/м 1,3; фтора; {в виде и HP ), 0,08 и 5ОзО,05, промывают водой или щелочным раствором (2%-ные растворы 04 , N0200-3 или 3%-«ый раствор ) в вертикал ной абсорбционной копсине, куда отходящи газ и абсорбент подают противотоком. Получают 22 л раствораSftjj-HOHOB с содержанием.%: SiF 1,3; Р2О5 О.ОЭ н SO 0,07 (раствор - при промывке водой, раствор Г - при промьшке раствором раств {НН4)2&(Рб- при промьшке раствором МН 4 ОН; раствор К раствор % Р промывке раствором К 2 СОз). Раствор 5 ионов пропускают анионит в вертикальной исяюобменной колонне диаметром О,.1 м и высотой 1 м. В качестве анионита используют промьшлен- ный сильноосновной аниониг АВ-17-В в (ГОСТ 2ОЗО1-74). Высота слоя анионита 0,5 м; обьем анионита 4 л Расчвор пропускают сверху вниз со скоростью 3 м/ч. Всего пропускают 22 л раствора в течение 1 ч. При этом в фазу 264 г Si 0,47 г анионита переходит ( в известном спо- и 1,32 г собе на 264 г 5-(Г| в растворе прихо дится 19,8 г Пропущенный через анионит раствор, содер. жащий,,10; PjOg О,О88 и ,064, подают на:стадшо промывкн газов. Г- t /- Затем осуществляют разложениеЬч г ионов в фазе анионита 4,8%-ным раствором при и объемном соотношении раствора Ма2С05 R аниоикта 3 : 1 , или 8%-иым раствс)ом при 2О С и объемном соотнсяиении раствсра NN4 анионита 1,25; ;1,О или 12,7%-ным раствором К2СОз при 35 С и объемном соотношении раствора К2СО и анионита 1,5:1,0, или 5%-ной водной суспензией AS (ОН) при 45 С и объемном соотнощений суспензии АС(ОН)а и анионйта 1,43:1,0. Разлсскение ведут при проггускании щелочного раствфа через слей аниснита восходящим потоком со скоростью О,5-1,Р м/ч в те чение 1 ч npjj одновременной подаче в слой анионита воздуха с линейной сксфостью О,3-0,9 м/с. Получают, соответственно, 12 л раствора фторида натрия, (38,7 г/л Wd F ; О,41 г/л Ма 2 СОз ; 9ДО г/л взвеси ; 0,039 г/л О,11 остальное - вода); 5 г раствора фтсрида аммония (81,2О г/л NH/} Р ; О,9О г/л , 22,О г/л взвеси .ОО г/л Р20с I 0,26 г/л 50 ц ; остальное - вода); 6 Л раствора фтсрида калия (106,1О г/л КР; 0,63 г/л 18,24 г/л взвеси 5ч 02 ; 0,О76 г/л О,215 г/л5О ; остальное - вода); г устойчивото перенасыщенного раствора фтсрнда .алюминия (53,9 г/лА&Рз| О,6Ог/л Ае(ОН)з; 19,2Ог/л взвесиS 0; 0,О8 г/л RjO.-; 0,23 г/л50,; осталь 3Я ное - вода;. Затем отделшог tesecb ° раствера фтсрида центрифугированием или ильтрацией. Скорость фильтрации осад- ка 55-1ООкг/м .4 (вакуум 0,5-0,6 кгс/см фильтрующая ткань-лавсан артикул:v 56049). Осадок SiO промывают водой (объем воды на 1 объем осадка) к выводят из системы, а маточный раствс вместе с водой от промывки осадка выпаривают до концентрации 6О-7О% и после сушки расплава получают готовый продуктториды металлов или аммония, которые содержат не-менее 97% основного, вeшecт а, не более O, О,3% SO4.; ;. ,1% РоОс; О,,влаги, что полностью отечает требованиям существующих ГОСТов а .