Способ получения фторида кальция Советский патент 1982 года по МПК C01F11/22 

(5) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ФТОРИДА КАЛЬЦИЯ

I

Изобретение относится к области химической технологии и направлено на охрану внешней среды от загрязнений повышение комплексного использования титано-магниевого сырья и утилизацию отходов производства. . Фторид кальция широко используют в различных отраслях промышленности. Синтетический фтористый кальций, содержащий 65% CaFn и 20-25 примесей кремневой кислоты, наряду с природным плавиковым шпатом или взамен его может применяться в качестве минерализатора в производстве цемента и при варке стекла. Высокопроцентный фтористый кальций, содержащий 9 и более CaFfj, предназначается как наполнитель для резины, используется в качестве флюса в металлургическом процессе и для других целей.

Известен способ получения фторида кальция путем обработки фторсодержащих растворов кальцийсодержащим реагентом при перемешивании при О-бО С,

В качестве фторсодержащих растворов используют растворы фтористого, аммония или фтористого водорода, а в качестве кальцийсодержащего реагентаводный раствор 6-аминокапроата кальция, содержащего более 2,5 вес. кальция в пересчете на Ca(OH)ij ,11 .

Недостатком этого способа я яется сложность процесса, связанная с использованием органических реагентов/

10 О Наиболее близким по, технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому является способ получения фторида кальция путем обработки фторсодержащих растворов кальцийсо15держащим реагентом при перемешивании с последующим отделением продукта. В качестве фторсодержащих растворов используют кремнефтористоводородную кислоту, а в качестве кальцийсодержа30щего реагента - известь, известняк или мел.

Реакция взаимодействия кремнефтористоводородной кислоты с окисью или .9 карбонатом кальция протекают по урав нениям , H SiF +3CaO 3CaF +SlO +H O j I F +3CaCOj 3CaF +S Оптимальными условиями процесса осаждения являются: соотношение СаО: , равное 2,5, при котором жид кая фаза содержит от 1,2 до ,5% CaS 1 F ; концентрация исходной Ня5 IF,от 8 до k%; применение мела, извести или известняка в тонкоизмельченно виде; нагревание реакционной смеси д 70-80°С путем подвода тепла извне, при непрерывном перемешивании смеси в течение 2-3 ч. Синтетический -фтористый кальций, полученный посредст вом СаСОз при оптимальных условиях, содержал от 62 до 66% CaF(,or 2 до 12%, CaCOj, от 19 до 33% 510(1 и до 0,Ц7 полуторных окислов 2. Недостатком известного способа яв ляется низкое содержание основного вещества в продукте (62-66%), сложность процесса, cвязaflнaя с необходимостью проведения процесса при повышенной температуре (70-80- С) и дли тельность перемешивания (2-3 ч). Цель изобретения - повышение содержания основного вещества в продук те до , упрощение процесса засчет снижения Температуры процесса до и сокращение продолжитель ности перемешивания до,30 мин. Поставленная цель достигается тем, что согласно способу получения фторида кальция, заключающемуся в обработке фторсодержащих растворов кальцийсодержащим реагентом при ne-i ремешивании с последующим отделением продукта, причем в качестве кальций содержаще го реагента используют отходы титано-магниевого производства на основе хлорида кальция. К тому же, используют отходы тиУано-магниевого производства, содержащие 1020 г/л хлорида кальция, 2,5-3,0 Г/л карбоната кальция, 0,2-0,3 г/л окиси кальция и при обработке соотношение ионов кальция и фтора поддерживают равным . ; Отличительными признаками способа являются использование в качестве кальцййсодержащего реагента отходов титано-магниевого производства на основе хлорида кальция. Дополнительными отличительными признаками являются использование отходов титано-магниевого производства, содержащих 10-20 г/л и хлорида кальция, 2,5-3,0 г/л карбоната кальцияу 0,2-0,3 г/л окиси кальция и соотношение ионов кальция и фтора при обработке. Способ реализуется следующим образом. В титановом производстве при электролитическом способе получения титв новых порошков из хлоридно-фторидных электролитов в процессе щелочной, гидрообработки катодного осадка получаются производственные растворы, содержащие до 5 г/л фторидов, требующие специального обезвреживания. С другой стороны, на титано-магниевых предприятиях имеются жидкие отходы производства, представляющие собой пульпы, содержащие такые компоненты, которые специально применяются при получении фтористого кальция: хлористый кальций, карбонат кальция, гидроокись кальция. Содержание вышеуказанных компонентов в пульпе составляет, г/л: CaCI, 10-20 СаСОп 2,5-3,0 СаО 0,2-0,3 Поскольку одной из стадий образования пульпы является газоочистка, где в процессе карбонизации извест1 ового молока получается СаСОл, а известковое молоко многократно циркулирует в системе:сборник-насос-скруббер, содержащиеся в пульпе карбонат кальция и окись кальция являются тонкодисперсными, обладают большей химической активностью, в отличие от этих же компонентов, находящихся в тонкоизмельченных известняке, извести, меле. В настоящее время эти пульпы под-; вергают вакуум-фильтрации, жидкая фаза сбрасывается в водоем, являясь одним из источников его загрязнения, а твердая фаза вывозится в отвал, | под который заняты сельскохозяйственные угодья. Способ осуществляется следующим образом. В производственные фторсодержащие растворы вводят пульпу из расчета 2-k части кальция на 1 часть фтора. За счет наличия в пульпе щелочного компонента - окиси кальция происходит корректировка рН до 8-10. Хлорид кальция является осадителем фторида кальция, а твердые частицы карбоната кальция являются затравочным компонентом, вызывающим кристаллизацию фтористого кальция. В результате об разуется осадок, который связывает весь присутствоваоший в растворах фторид. Смесь перемешивают 30 мин, отстаивают в течение 1 ч, чтобы дат возможность сформироваться осадку, и отделяют образовавшийся осадок фи трованием. Последний промывают водо . до отрицательной реакции на хлор-ио (отмывают осадок от растворимых хло ридов) и высушивают при температуре 110°С. Процесс осаждения фtopидa кальция осуществляют без подогрева при температуре окружающей среды. Качественный и количественный состав полученного осадка установле с помощью спектрального, рентгенофа зового и кристаллооптического метод анализа. Пример 1.В качестве исход ных берут производственные растворы содержащие 10 г/л фтора и 0,1 г/л, титана и пульпа, имеющая в своем составе, г/л: CaCIn 20; СаСО- 2,5; СаО 0,2. В 1 л фторсодержащих растворов д бавляют пульпу из расчета 1 часть кальция на 1 часть фтора. Смесь перемешивали 30 мин и отстаивали в течение 1 ч. Отделяют затем образовавшийся осадок фильтрованием, промывают его водойодо исчезновения СГ в промывных водах и высушивают при температуре 110°С. Данные опыта приведены в табл.1. Пример 2. Способ осуществля ют в условиях, аналогичных примеру только пульпу добавляли из расчета 2 части кальция на 1 часть фтора. Данные опыта приведены в табл.1. Пример 3- Условия осуществления способа аналогичны условиям примера 1, только пульпу добавляют ИЗ расчета 2,5 части кальция на 1 часть фтора и смесь перемешивали 5,10, 30 мин. Данные опыта приведены в табл.1 и 2. Пример. Способ осуществляли в условиях, аналогичных примеру 1, но пульпу добавляют из расчета части кальция на 1 часть фтора. Данные опыта помещены в табл.1. Экспериментальные данные, представленные в табл.1, показывают, что при использовании в качестве кальцийсодержащего реагента тонкоизмельченного карбоната кальция в получен ном продукте содержание фтора кальция составляет 60 (в известном способе 62-66), тогда как по предлагаемому способу получен высокопроцентный фторид кальция, содержащий CaFij. Примеси, нормируемые ГОСТом 7618-70 на плавиковый шпат, в полученном продукте не обнаружены. Существенным преимуществом предлагаемого cnocq6a является также интенсификация процес са образования CaPQ, о чем свидетельствуют данные табл.2. Если в известном способе требуется перемешивание 120-180 мин, то в предлагаемом способе достаточно 10-30 мин, что обусловлено быстрым смешением и хорошим контактом двух жидких компонентов (фторсодержащего раствора и пульпы), в то время как в прототипе контактируют жидкий и твердый компоненты. Таким образом, предлагаемый способ позволяет повысить содержание основного вещества в продукте с 6266 до 95-97%, упростить процесс за счет снижения температуры процесса с 70-80°С. до комнатной и сократить продолжительность перемешивания с 23 ч до 30 мин и кроме того, позволяет ликвидировать сброс солей и фтора со сточными водами.

rf

гл

«n

ev«

01

NO

vo

ts

vO

CO

о r

о (D

tis

15

.o s

fe

к

0)о;(0

zXь

VCtи

aо0)

.CD

f

1Л

tn

a

(0

I

(0

s i

,2

r ri

v

1Л tTi

ил оч CTi

ГЛ

(V

in

1Л

M

en m

en en

n n

1 vO

о er

UN 1Л1ЛLn

ur

CM Гч|CMCvl

«M I

II II

о еэо о

О

СЧ CMCMCM

PJ

u

IT.

lA

ил

1Л

«k

b

о СЭ

- ил - -

M М 1 (

гг

м

г

Г

СП

сгч

С9

оо

I

о см

о о р 92 Формула изобретения 1. Способ получения фторида кальг ция путем обработки фторсодержащих растворов кальцийсодержащим реагентом при перемешивании с-последующим отделением продукта, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения содержания оскрвного вещества в продукте, упрощения процесса за счет снижения температуры процесса и сокращения продолжительности перемешивания, в качестве кальцийсодержащего реагента используют «отходы титано-магниевого производства на основе хлорида кальция. 2. Способ поп.1,отличающ и и с я тем, что ирпользуют отходы тит 1о-магниевогр производству, содержащие 10-20 r/Jj хлорида кальция, 2,5-3,0 г/л карбонатакальция, 0,20,3 г/л окиси кальция. 3- Способ по П.1, о т л и ч а ю щ и и с я тем, что при обработке соотношение ионов кальция и фтора поддерживают равным . Источники информацией, принятые во внимание при экспертизе 1.Патент Великобритании № 1238069, кл. С 1 А, 1971. 2. Журнал прикладной химии, 195Я № k, т.ХХУ, с. (прототип).