Способ получения фтористого кальция
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ФТОРИСТОГО КАЛЬЦИЯ, включающий обработку кремнефтористоводородной кислоты раствором аммиака, отделение двуокиси кремния и последующее взаимодействие фтористого аммония с карбонатом кальция при повышенной температуре, отличающийся тем, что, с целью повышения удельной поверхности и сокращения стадий процесса, реагенты подают в распыленном виде и процесс ведут при 300-500с.
СОЮЗ СОВЕТСНИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИН (19) (11) А
4(51) С 01 F 11/22
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР
ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3558912/23-26 (22) 02.03.83 (46) 28.02.85. Бюл.Р 8 (72) M.È,Ëÿïóíoâ, В.В.Туманов, Л.П.Белова, Г.Н.Алексеева, A.C.Çàхаров и В.С.Шайдуров (53) 661.842.361{088.8) (56) 1.Авторское свидетельство СССР
9 802185, кл. С 01 F 11/22, 1980.
2.Авторское свидетельство СССР
Р 101115, кл. С 01 F 11/22,,1951. (54)(57) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ФТОРИСТОГО КАЛЬЦИЯ, включающий обработку кремнефтористоводородной кислоты раствором аммиака, отделение двуокиси кремния и последующее взаимодействие фтористого аммония с карбонатом кальция при повышенной температуре, отличающийся тем, что, с целью повышения удельной поверхности и сокращения стадий процесса, реагенты подают в распыленном виде и процесс ведут при 300-500 С. о
1142446
Изобретение относится к получению фтористого кальция, используемого в производстве фтористого водорода.
Известен способ получения фторис- того кальция взаимодействием раствора фтористого аммония, полученного обработкой растворов после абсорбции фторсодержащих газов аммиаком, с карбонатом кальция при 80-95 С в течение 60 мин. Для ускорения фильт- 10 рации карбонат кальция берут в твердом виде с размером частиц 30-2000 мк, Полученный осадок фтористого кальция отделяют от маточного раствора фильтрованием или центрифугированием, про-15 мывают и сушат. Скорость фильтрации составляет до 8360 кг/м2 в час, степень. нзаимодейстния карбо ната кальция 75-96Ъ, выход фтористого кальция 97-98Ъ от теоретически 20 возможного jlJ .
Недостатками данного способа являются невысокая степень использования карбоната кальция, усложнение процесса за счет введения трудоемких операций по подготовке сырья определенного гранулометрического состава: помола, рассеивания на ситах, отбора требуемой фракции, а также многостадийность процесса.
30
Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является способ получения фтористого кальция из фторсодер>кащих газон суперфосфатных заводов или кремнефтористоводородной кислоты, которые обрабатывают раствором аммиака или едкой или карбонатной щелочью, чатем полученный фтористый аммоний после отделения кремнекислоты, обрабатывают известью, известковым молоком или карбонатом кальция при 80-95 С. Для улучшения фильтруемости фтористого кальция к пульпе добавляют 0,15-0,25 вес Ъ алеиновой кислоты. Процесс взаимодействия раствора фтористого аммония и карбоната кальция завершается за 15-30 мин. Полученный CaF2 отде- 50 ляют от маточного раствора фильтрованием или центрифугированием, скорость фильтрации 340 кг/м2 в час, осадок промывают и сушат. Выход продукта 97-98Ъ от теоретически возможного(23.55
Недостатками известного способа являются многостадийность процесса, нключаюшего стадии фильтрации, промывки, сушки продукта, использование олеиновой кислоты, невысокая скорость фильтрации и низкая удельная поверхность (8-10 м/г) .
Цель изобретения — повышение удельной поверхности,фтористого кальция и сокращение стадий процесса. 65
Поставленная цель достигается тем, что согласно способу получения фтористого кальция, включающему обработку кремнефтористоводородной кислоты раствором аммиака, отделение двуокиси кремния и последующее взаимодействие фтористого аммочия с карбонатом кальция при повышенной температуре, реагенты подают в распыленном виде и процесс ведут при
300-500 С.
В таблице приведены результаты по качестну продукта в зависимости от температуры синтеза.
Как следует из таблицы, снижение температуры взаимодейстния ниже
300 С не позволяет получить качесто венный продукт: порошок фторида кальция получается увлажненным, содержит значительное количество фторидов аммония. Соответственно снижено содержание основного вещества. Удельная поверхность продукта снижается до
8-10 м2/г.
-Ловышение верхнего предела взаимодействия ныше 500 С нецелесообраз но, так как не приводит к улучшению качества продукта и егo свойств, а лишь к дополнительным энергозатратам. Кроме того, наблюдается незначительное снижение массовой доли основного вещества (фторида кальция) в продукте, что связано с протеканием процесса пирогидролиза фторида кальция.
Пример 1. Из расходной емкости через напорный мерник постоянного уровня кремнефтористоводородную кислоту с концентрацией 20Ъ
Н SiF подают н смеситель. Сюда же подают раствор, содер>кащий 20Ъ (ИН4)2 СО>. Расход кислоты устанавливают 40 кг/ч, а расход аммиаксодержащего раствора задают с избытком
7,0Ъ от стехиометрии, т.е. 85,6 кг/ч °
В смесителе происходит осаждение
SiO2 . Из смесителя реакционная масса непрерывным потоком поступает в реактор с мешалкой. Реактор снабжен рубашкой для охлаждения массы до 2530 С, По мере накопления массы в реакторе пульпа кремнегеля через боковой штуцер переливается в буферную емкость, также снабженную мешалкой. Из буферной емкости пульпу кремнегеля центробежным насосом подают на фильтр-пресс для отделения
Sio2 °
Маточный раствор, содержащий
11,4Ъ фтористого аммония, собирают в емкость, откуда через напорный бак подают в смеситель. Сюда >ке доэатором из расходного бункера подают ме>1, содержащий 93,5Ъ СаСО>.
Расход раствора NH4F 100 кг/ч, мела
12,4 кг/ч °
Для образования однородной суспенэии но всем объеме смесителя
1142446
Температура синтеза
00 250 290 300 400 500 510
2 550,показатели
) Массовая доля фторида кальция
79,3 88,8 96,0 96,8 97,4 . 97,7 97,7 96,7
2,5
2,0 1,0 0,8 0,5 0,5 0,6 1,5 углекислого кальция
1,4 2,0 2,1 1,8 1,5 1,0 1,1
1,5 двуокиси кремния
4,8 0,81 0,30 0;30 0,30 0,28 0,29
10,1 воды
Отсут- От- От- Отствует сут-сут- сутству ст- ству. ет ву- ет ет
3,0 0,22 0,1
6,7 фторида аммония
Удельная поверхность порошка фторида кальция, м /г
8 10 40 40 60 55 58 40
ВНИИПИ Заказ 645/22 Тираж 462 Подписное
Филиал ППП Патент, г.ужгород, ул.Проектная, 4 массу интенсивно перемешивают. Из смесителя суспензию подают в печной агрегат, где поддерживают 500 С эа счет сжигания пропан-бутановой смеси.
Процесс осуществляют непрерывно в течение трех часов. Время пребывания реакционной массы в печи 10 мин.
Из 300 кг 11,4%-ного раствора фтористого аммония и 37,2 кг мела получают 27,8 кг твердого продукта следующего состава, мас %: CaF2 97,7; 10
SiO> 1,5; СаСО 0,5; Н О 0,3. Анализ твердого продукта проводят химическим методом по ГОСТ 7619.2-.70. Газообразные продукты реакции, содержащие SiF4,Н О, NH,СО,пропускают 15 через абсорбер, орошаемый водой. Получаемый 20%-ный раствор (ИН4) СО, содержащий примеси NH4F и S10<, найравляют на стадию гидролиза H SiF .
Выход CaF< 99,0% от теоретически воэ- Zp можного.
Пример 2. Раствор фтористого аммония с концентрацией 11,4%
NH4F получают, как описано в примере 1. 25
В печной агрегат подают 11,2 кг/ч мела с содержанием СаСО 93,5% и
90 кг/ч раствора фтористого аммония.
Печь работает в непрерывном режиме, температура в печи 300 С за счет . сжигания пропан-бутановой смеси. Время пребывания реакционной массы в печи 10 мин, процесс осуществляют непрерывно в течение трех часов.
Газообразные продукты реакции улавливают водой в абсорбере. 35
Из 270 кг раствора фтористого аммония и 33,6 кг мела получают 25,2 Kl фтористого. кальция, содержащего, %: основное вещество 96,8, S10 2,1, СаСО 0,8 и Н О 0,3.
Выход CaF 98,7 от теоретически возможного.
Пример 3. Раствор фтористого аммония получают, как описано в примере 1.
В печной агрегат подают 95 кг/ч раствор фтористого аммония с концентрацией 11,4% NH4F и 11,8 кг/ч мела ссодержанием 93,,5% СаСО .
Печь работает в непрерывном режиме, температура в печи 400) C за счет сжигания пропан-бутановой смеси. Время пребывания реакционной массы в печи 10 мин. Процесс осуществляют непрерывно в течение четырех часов. Газообразные продукты реакции, содержащие SiF, NH, СО, Н> О, улавливают водой и раствор направляют на стадию гидролиза
2 6
Иэ 380 кг раствора фтористого аммония и 47,2 кг мела получают
35,4 кг твердого продукта следующего состава, мас.%: СаГ 97,4; СаСО, 0,5;
SiOg1)8; Н)О 0,3.
Выход СаР 99,0% от теоретически возможного.
Преимуществами предложенного способа по сравнению с прототипом является упрощение процесса за счет исключения стадии фильтрации труднофильтруемого осадка фторида кальция, его промывки и сушки, а также получение продукта с удельной поверхностью 40-60 м/г, что позволяет интенсифицировать процесс получения фтористого водорода при обработке фтористого кальция серной кислотой.
