Способ выделения нитрата кальция Советский патент 1982 года по МПК C05B11/06 

нитрата кальция и отделением образующегося осадка, в азотнокислую вытяжку перед охлаждением вводят поверхностно-активные вещества - октадециламин или.стеарат кальция. Причем поверхностно-активные вещества вводят в количестве 0,01-0,5 вес.%.

Введение поверхностно-активных веществ в азотнокислотную вытяжку препятствует росту кристаллических зародышей, благодаря которым процесс кристаллизации начинается при низких температурах. При таких условиях выделяющаяся теплота кристаллизации не оказывает влияния на весь процесс

Следовательно, дополнительный расхо хладагента, связанный с поглощением теплоты кристаллизации, ликвидируется, что ведет к сокращению энергозатрат.

Поверхностно-активные вещества вводят в количестве 0,01-0,5 вес.%, преимущественно 0,1 вес.%. Введение этих веществ в количестве, большем, чем 0,5 вес.%, экономически нецелесообразно.

Влияние концентрации поверхностно-активных веществ (ПАВ) на степень выдеСЙёния СаО и F в твердую фазу представлено в табл. 1.

Т а б л и

ц а

Влияние поверхностно-активных веществ на продолжительность прЬ Пример 1. Загружают на охлаж-; дение 202 г азотнокислотной вытяжки, Полученной при разложении апатита 55 &0%-ной азотной кислотой, состава, %: N. П,40; 12,30; СаО 14,80; FO 0,5662 с температурой 25°С. Добавляют зародышевые кристаллы Ca(NO)4H-j O и охлаждают до 11 С. . 60 Начинают процесс кристаллизации нитрата кальция. Темпер&тура массы поднимается до , затем постепеь . но снижается до -17 - . Продолжительность процесса составляет 65

цесса вымораживания представлено в табл. 2.

- . .

Таблица 2

3,5-.4 ч. Температура охлаждающей смеси -28°С.

Выделяют 85 г азотнокислотной вытяжки и.74,2 г влажных кристаллов CaCNO,).- . Кристаллы промывают на фильтре 60%-ной азотной кислотой охлажденной до . Состав полученной вытяжки, %: N 6,99J 23,67;.СаО 6,99, FO 0,813. Состав криа-саллов CaCNO),- , %: . N.L 13,14J 0,95; СаО 22,81; FO 0,0459. Степень извлечения СаО составляет 75,5%. Количество тепла. которое нужно отнять при охлаждени , состав-цяет примерно 22519 |1. Пример 2. Загружают на охлаждение 210 г азатнокислотной вытяжки состава, %:N2ll,14) 12,30; СаО 14,80; FO 0,427 с температурой 25с. Перед охлажде нием в тяжке растворяют 0,21 г (0,1 вес.%) октадециламина (ОДА), энергично перемешивают и охлаждают до . Дают затравку из кристалло Ca(NO,),. Кристаллизация происходит очень быстро, в течение 0,5 ч. Температу ра поднимается до и быстро сни жается до -17С. Общая продолжи.тельность.процесса 1,5 ч. Выпавшие кристаллы отфильтровывают, промывают на фильтре 60%-ной азотной .ки слотой, охлаждают до -17°С. Получают 87,2 г азотнокислотной вытяжки состава, %: N- 9,24, РлО,. 28,27; СаО 6.72i FO 0,422 и 123,1 rCa(NQ.I-4H О состава,%: 0,675, t;aO 17,40) FO О,, Степень извлечения СаО. 82,2%. Коли чество тепла, которое нужно отнять при охлаждении, составляет 20073 Д Пример 3. Загружают на охлаждение 443,2 г азотнокислотной вытяжки состава, %: , 37, ll,75t СаО 14,52 FO 0,507. В раст вор вводят октадециламин в количе,стве 1,1 г (0,25 вес.%). Смесь охлаждают до О С и добавляют зародалшевые кристаллы Ca(NO,) . С момента образования твердой фазы температура поднимается до 14С, затем снижается до -17 - . Общая продолжительность процесс 2ч. Осадок отфильтровывают, промывают охлажденной азотной кислотой. Получают 208,6 г вытяжки состава, N 7,49; 26.69-, СаО 7,60; FO 0,623 и 202,4 г влажных кристал лов состава, %: N. 13,81; Р О 1,92 СаО 21,63- FO 0,234. П р и м е- р 4 . Нагружают на охлаждение 296,9 т азотнокислотной вытяжки состава, %: ,97, 12,72; СаО 14,29- FO 0,584.В раствор вводят октадециламин в количестве 1,5 г (0,5 вес.%). Смесь охлаждают до и добавляют зародышевые кристаллы Ca(NQj ) . С момента образования твердой фазы температура поднимается до , затем снижается до -17с в течение 40 мин. Общая продолжительность процесса 2,5 ч. ОсаДок отфильтровывают , промывают охла)-аденной азотной кислотой. Получают 104,9 г вытяжки состава, %: N-8,60 ,f 27,06; СаО 7,97J FO 0,415и 137,1 г влажных кристаллов Са(МОа) 4HiO состава, %: iPiO, 0,687 СаО 22,85; FO 0,764. . Пример 5, В 198,1 г азотнокислотной вытяжки (АКБ) состава, %: Ne 10,81} % Oj 12,ОГ, FO добавляют 0,081 г (0,04 Bec.%J стеарата кальция. Смесь охлаждают (ДО -16 С,добавляя зародышевые кристаллы Ca(NO) 4Hj,0; Продолжительность процесса 1,5 ч. Выделившийся осадок отфильтровывают, промывают азотной кислотой, охлажденной до той же температуры. В процессе кристаллизации нитрата кальция температура - поднимается до , затем снижается до -17°с. Получают 103,1 г АКВ состава, %: N 8,76 СаО 5,48, FO 0,416 и 88,9 г влажных кристаллов тетрагидрата нитрата кальция состава, %: Нд 14,25; . 1,45; СаО 22,94; FO 0,029. Степень извлечения СаО составляет 78,7%, степень извлече ля фтора в Т1вердую фазу составляет 29 , 7%. Пример 6. . В 199,8 г азотнокислотноп вытяжки состава, %: N2.11,12; 12,44-, СаО 15,66, FO 0,403 добавляют 1 г (0,5 вес.%) стеарата кальция. Смесь охлаждают до -17с, добавляют зародышевые кристаллы Ca(NO)2. 4Н20. В гГроцессе . кристаллизации нитрата кальция температура поднимается до 2°С, затем снижается до -19°С. Продолжительность процесса 1,5 ч. Выделившийся осадок отфильтровывают, промывают охлажденной азотной кислотой. Получают 85,5 г АКВ состава, %: N, 6,76; P4.0S- 25,12; СаО 8,35, FO 0,451 и 86,3 влажных кристаллов тетрагидрата нитрата кальция состава, %: N,2. 13,46-, 0,68-, СаО 23,83, ,;159. Степень извлечения СаО 73,7%, степень извлечения фтора в твердую фазу составляет 44%. Пример 7, В 245,2 г азотнокислотной вытяжки состава, %; Nj, 10,14; Qf 12ч,02, СаО 16,01; FO 0,427 добавляют 0,23 г (0,1 вес.%) стеарата -кальция. Смесь охлаждают до и добавляют зародышевые кристаллы Ca(NO,, ), . В процессе кристаллизации нитрата кальция температура поднимается до , затем снижается до . Продолжительность процесса 1,54 ч. Выделившийся осадок отфильтровывают, промывают охлажденной азотной кислотой. Получают 88,5 г АКВ состава, %: N9,24-, 28,52; СаО 6,73, F 0,423 и 123,5 г влажных кристаллов тетрагидрата нитрата кальция состава, %: ,37| 0,69; СаО 20,94-, FO 0,441. Степень извлечения СаО 82,2%, степень извлечения фтора в твердую фазу составяет 62,5%. Как видно из примеров, при ввеении ПАВ в вытяжку перед вымораживанием охлаждение ведется в более благоприятных условиях, что позволяет снизить расход хладагента, улучшить качество вытяжки за счет повышения содержания Р„ 0 и снижения содержания фтора.

Быстрое в.ыделение в твердую фазу нитрата кальция вызывает повышение соосаждения фтористых соединений, что объясйяет 10-кратное увеличение содержания фтора в осадке по сравнению с количеством фтора там же без введения ПАВ. При промыв нии осадка азотной кислотой фтор остается в твердой фазе и не переходит в жидкую фазу, что подтверждается аналитическими данными.

Применение предложенного способа дает преимущества, которые заключаются в сокращении расхода хладагента в процессе выделения нитрата кальция вымораживанием, а следовательно/ в сокращении энергозатрат; сокращении продолжительности процесса в 2,5-3 раза; улучшении качества получаемой вытйжки вследствие уменьшения содержания фтора и повышения содержания .

При введении ПАВ осажденньШ в виде солей фтор прочно удерживается твердой фазой и не удаляется вместе с промывной кислотой, котора

возвращается в цикл и идет на разложение фосфатного сырья.

Формула изобретения

5 ния вредных примесей кальция и фтот ра, снижения энергетических затрат, в азотнокислотную вытяжку перед охлаждением вводят поверхностно-активные вещества - октадециламин или стеарат кальция.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

2.British. Chern. Engng. 13, К 12, 1657, 1968 (прототип).