Способ очистки расплава или раствора нитрата кальция

 

Изобретение относится к способам очистки расплава или раствора нитрата кальция, полученного при разложении природного фосфата азотной кислотой, и может быть использовано в сельском хозяйстве и различных областях техники. Цель изобретения - повышение степени очистки. В исходном растворе или расплаве нитрата кальция поддерживают отношение фосфора к фтору удовлетворяющим условию 3, 0,3 путем введения соединения фосфора . Затем расплав или раствор нейтрализуют аммиаком до величины рН после чего отделяет образовавшийся осадок. Очистку ведут в одну или дае стадии. Лля облегчения отделения примесей процесс проводят в присутствии полиэлектролита. 3 з.п. 0-лы, 1 табл., 3 ил.. $ СО

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СООИАЛИСТИЧЕСК1" Х

РЕСПУБЛИК

„„SU„„1706384

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТ У

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ГК7 ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

1 (21) 4356609/26 (22) 05. 10.88 (31) 874186 (32) 06. 10,87 (33) (46) 15.01.92. Бюл. 2 (71) Норск Хюдро А.С. (ЬО) (72) Йохнни Николайсен (О) (53) 661.842(08Е.8) (56) Патент Норвегии Л 73199, кл. 16я-5, 1948.

Journal 11еи. Development Fhnspate, Fertilize Tec пп1ог : Prnccedin

Technical С:..n .,;пс I. !Û, LTD рр: 215-233, 1971.

{54) СПОСОБ ОцИСТ,И РАСПЛАВА lli111

РАСТВОРА НИТРАТА КАЛЬЦИЯ (57) Изобретение относится к способам очистки расплава или раствора

Изобретение относится к способу очистки расплава или раствора нитрата кальция, полученного при разложении природного фосфата азотной кислотой, После растворения природного Фосфата азотной кислотой смесь охлаждают, вследствие чего кристаллизуется нитрат кальция Са (! О ) 411 0. Эти кристаллы выделяют, промывают и расплавляют, Расплав в основном загряз.нен фосфором, фтором и азотной кислотой и в меньшей степени кремнием, железом, марганцем, магнием, алюминием, сульфатом кальция и др. Неочи,щенный расплав позволяет получить нитрат кальция с применением, в ка(gl)g С 01 F 11/36, С 05 С 5/04 нитрата кальция, полученного при разложении природного фосфата азотной кислотой, и может быть использовано в сельском хозяйстве и раэл1 -ных о6ластях техники. Цель изобретения повышение степени очистки. В исходном раствс ре или расплаве нитрата кальция поддерживают отношение фосфора к фтору удовлетворяющим условию 3,5 ) Р/Г >

) 0,3 путем введения соединения фосФора. Затем расплав или раствор нейтрализуют аммиаком до величины рН 5-6 после чего отделяют обраэовавшиися осадок. Очистку ведут в одну или дае стадии. „ля облегчен:.я о деления примесей процесс проводят s np утствии полиэлектролита. 3 э.п. Ф-лы, 1 табл., 3 ил. честэе сельскохозяйственного улобре-ния. Посредством очистки нитрата кальция области его приме ения расширяются, он может быть использован s теплицах, в качестве добавки в гражданских жидких взрывчатых веществах, в качестве коагулянта дпя природного кау ука, латекса и др. Очищенный нитрат кальция также может быть превращен под действием аммиака и диоксида углерода в нитрат аммония и карбонат кальция, Кроме того, при переработке, в част ости выпаривании, очищенного нитрата кальция с пониженным содержанием фтора коррозия оборудования уменьшается. Отсутствие окрашенных примесей в нитрате кальция

1706384

55 приводит к более качественному контролю химических реакций.

Известно удаление фтора из раство" ра нитрата кальция путем отгонки фтора в виде фтористого водорода или четырехфтористого кремния. Массовое соотношение между ионами нитрата и ионами кальция в растворе устанавливается ниже 2, 3. Для образования че- 10 тырехфтористого кремния можно добавлять диоксид кремния, если в природном фосфате содержится слишком мало этого компонента. Посредством этой обработки из раствора удаляется, 90ь фтора.

Однако этот способ приводит к потере азота (0,2 кг на 1 кг удаленного фтора), кроме того, он менее технологичен. 1

Известен также способ очистки и переработки нитрата кальция, содержащего приблизительно 2ь Р О или 0,9Ô фосфора. До превращения нитрата каль. ция в нитрат аммония и карбонат каль- д ция фосфор удаляют путем осаждения аммиаком. В результате первоначально образуется апатит, который удаляется фильтрацией. Апатит может содержать некоторые примеси, например кремний, алюминий, железо и магний.

Для полу ения желаемой сте- пени осаждения апатита, а также легкой его фильтрации необходимо, чтобы раствор имел низкую вязкость (ниже

10 МПа c), температуру выше 80 С и значение рН 4,5 при измерении с раэбавлением 1:10, Удаленный путем фильтрации апатит может быть возвращен на стадию растворения, Карбонат каль- 40 ция, полученный из очищенного таким образом нитрата кальция, содержит

0,053 фтора, т.е. 500 ч./млн, Раствор нитрата кальция содержит 150 ч./млн фтора.

Цель изобретения - повышение степени очистки нитрата кальция.

Цель достигается тем, что в исходном растворе или расплаве нитрата кальция поддерживают отношение фосфо50 ра к фтору удовлетворяющим условию

3,5 Р/Р ) 0,3 путем введения соединения фосфора, а нейтрализацию исходного раствора аммиаком ведут до рН 56, причем наилучшие результаты получаются при рН 5,5.

На фиг. 1 показана схема процесса очистки расплава или раствора нитрата кальция, осуществляемого в одну ста- дию; на фиг. 2 - то же, в две стадии; на фиг. 3 - зависимость содержа-. ния фтора в очищенном расплаве от отношения фосфора к фтору в процессе нейтрализации.

Одностадийный способ очистки осушествляют следующим образом.

Расплав нитрата кальция 1 (фиг.l) подают в резервуар 2 для хранения, в котором возможное содержание азотной кислоты устанавливается путем добавления ее через трубопровод 3. Расплав переходит по трубопроводу 4 в емкость 5 нейтрализации. Дополнительное количество фосфора в виде фосфорной кислоты подают по трубопроводам 6 и 4 из емкости 7 для ее хранения. Фосфорную кислоту вводят до установления требуемого отношения Р/F, В случае необходимости в нейтрализатор может быть добавлена вода по трубопроводу

8. Аммиак подают по трубопроводу 9.

Осаждение примесей происходит в емкости 5. Смесь из последней по трубе

10 подают в блок ll разделения. Если необходимо проводить разделение при добавлении флокулянта или флотационных агентов, один из них может добавляться через трубопроводы 10 и

12. Очищенный расплав или раствор удаляют по трубопроводу 13 для дальнейшей переработки в гранулированный нитрат кальция или для превращения в нитрат аммония и карбонат кальция.

Шлам, выделенный из смеси, рециркулирует на стадию подкисления природного фосфата по трубопроводу 14.

При двухстадийном способе очистки расплава или раствора нитрата кальция (фиг. 2) первую стадию очистки осуществляют аналогично описанному.

Затем очищенный расплав или раствор из блока 11 подают по трубопроводу 14 во вторую нейтрализующую емкость

15. Фосфорную кислоту добавляют по трубопроводам 6 и 14 до достижения желаемого соотношения Р/F. Аммиак подают в емкость 15 по трубопроводу 9.

8 емкости 15 происходит дополнительное осаждение примесей, Образовавшуюся смесь подают по трубопроводу 16 во второй блок 17 разделения, По трубопроводам 12 и 16 могут быть добав— лены флокулянты или флотационные агенты. Очищенный расплав или раствор удаляют по трубопроводу 18 для дальнейшей переработки. Илам, выделенный в процессе очистки, по трубопр. в...;,ам

13 и 19 возвращают на стадию обработки азотной кислотой.

На фиг. 3 показана зависимость концентрации фтора в очищенном расплаве, выраженная в г Г!кг Са,от атомного отношения фосфора к фтору в процессе нейтрал ззции. Эта кривая построена Ilo pp3óëüòàòàè большого 10 числа экспериментов с расплавами различного состава, полученными при использовании различных типов природного фосфата. На кривой показаны результаты, полученные при одно- и двух- 5 стадийной очистке при рН 5,2 на первой и второй стадиях нейтрализации.

Величина рН измерена в растворе, сос-. тоящем иэ 1 ч. расплава и 10 ч. воды.

Концентрация фтора включает как раст- 20 воренный фтор, так и фтор в твердой фазе.

П р и и е р 1. Очистку расплава нитрата кальция проводят в одну стадию. В емкость 2 (фиг. 1) подают 25

16200 кг/ч, расплава нитрата кальция содержащего 8,2 г P на 1 кг Са и

16,7 г F на 1 кг Са и имеющего отношение Р/F, равное 0,3. По трубе Ь добавляют 1300 кг/ч. воды и 363 кг/ч. 30 фосфорной кислоты. При этом отношение

Р, F меняется и =с-тааляет 2. В смесь п. дав 26 кг аммиака и поддерживают рН 5... Погуцгют осадок, имеющий в основ ом. крупные кристаллы, Затем в раств >р нитрата кг. ьция добавляют

0,2 кг/ч. полиэлектролита, после чего с гсь центрифуги„-уют.

Анализ Фильтрата (раствора нитрата кальция) д=ë следующие результаты: 40 г Р/кг Са 0,10 г F/ê- Са 0,10

Нерастворимые s воде примеси, ч./млн. 400 45

Железо, ч./млн 10

Кремний, ч./млн 15

В соответствии с э=им способом иэ расплава нитрата кальция удаляются

99,4 Фт.>ра- и 99,8 -" фосфора посредством использования 25 кг фосф-р ой кислоты на 1 т Сз (I 0 y) ц11 0.

При замене фосфорной кислоты на

426 кг/ч. первичного кислого Фосфата

55 аммония получают а алогичные результаты по очистке нитрата кальция.

Проведение очистки расплава нитрата кальция, указанного выше состава по способу-прото пу в одн стадию, пРи РН 5,2, темпеРат>Ре 60 С и отношении 1 jF=0,3 позволяет получить фильтрат, содержащий 0,25 г P на

1 кг Са, 1,2 г F на 1 кг Са, 3000 ч./млн, нерастворимых в воде примесей и 40 ч./млн железа.

Пример 2. Очистку расплава нитрата кальция проводят е две стадии в соответствии со схемой, изображенной на фиг. 2.

В емкость 2 подают 16200 кг/ч. расплава нитрата кальция, содержащего

15 г F/êã Са и 8 r Рlкг Са, и по трубе 5 добавляют фосфорную кислоту

91 кг/т, После этого отношение Р/Г в смеси становится равным 0,8, Эту смвсь подают в первую емкость 5 нейтрализации, в которую долавляют 175 кг/ч. аммиака, так что рН смеси сохраняетcR равным 5,2 при 70 С. Затем к смеси добавляют 0,6 кг/ч. полиэлектролита и переводят ее в первую центрифугу 11. Фосфорную кислоту добавляют в таких количествах, что выходящий фильтрат имеет отношение P/F 2,5.

Эту смесь переводят во вторую емкость 15 нейтрализации, в которую добавляют 5 кг/ч. аммиака, Осаждение

Фосфора и фтора проводят. при рН 5,2.

Раствор нитрата кальция, содержащий осадок, переводят во вторую центриФугу 17. Фильтрат из этой центрифуги представляет собой очищенный нитрат кальция, и его выводят по трубс 18.

Выделенный иэ нее шлам вместе со шламом из центрифуги 11 смешивают с

215 кг/ч. азотной кислоты для частичног . растворения осажденного апа тита.

Эту .,*"есь затем возвращают на стадию растворения природного фосфата аэотнои кислотоир

А анализ очищенного раствора нитрата кальция дал следующие результаты: г Р/кг Са 0,10 г F/кг Са 0,10

Нерастворимые в воде примеси, ч ° /млн. 400

Железо, ч./млн. 10

Кремний, ч./млн. 15

Марганец, u,/млн 2

С целью уменьшения содержания воды в фильтрате ее удаляют путем выпаривания.

Иэ представленных примеров следует, что изобретение позволяет более эффективно, чем в прототипе, очистить

1706384

Неоч яценный расплав

Компоненты

3-35

2-40

0,04-9,07

0,5-3,0

2-5

1-4

0,7-1,0

Фосфор

Фтор

Марганец

Железо

Кремний

Сульфат

Алюминий

0,2-0,5

0,5-7

0,04

0,08-0,4

0,2-0,4

0,1-0,8

0,1-0,2

0,05-0,3

0,04-0,20

0,02

0,04-0,15

0,08-0,15

0,04 расплав или раствор нитрата кальция от примесей. Причем степень очистки по примерам 1 и 2 одинаковая, но количество фосфорной кислоты, используемой в двухстадийном способе, составляет 2,3 кг.P на 1 т Са(ИО ) 4Н>0, а в одностадийном - 7,9 кг Р на 1 т

Са(ИО ) 4Н О.

Количество примесеи в продукте

v Э уменьшается с увеличением отношения

Р/P в ходе нейтрализации. Когда очистку проводят при соотношении Р/F, рав-ном от 0,3 до 1,0, продукт - нитрат кальция - может содержать 0,07-0,4ь нерастворимых в воде примесей. С увеличением количества фосфора до отношения Р/P 3,0 в очищенном растворе содержится 0,03-0,1Ф нерастворимых в ваде примесей, Соответствующая тенден-- О ция проявляется и для некоторых других компонентов (см, таблицу). таким образом, изобретение позво- 25 ляет простым способом получить более чистый, чем в известном способе, расплав или раствор нитрата кальция и использовать его в различных областях техники и сельском хозяйстве. О

Формула изобретения.

1. Способ очистки расплава или раствора нитрата кальция, полученного при растворении природного фосфата азотной кислотой, включающий нейтрализацию расплава или раствора аммиаком и отделение осадка примесей, отличающийся тем, что, с целью повышения степени очистки нитрата кальция, в исходном расплаве или растворе поддерживают отношение фосфора к фтору удовлетворяющим условию 3,5 ) P/F) 0,3 путем введения соединения фосфора, а нейтрализацию ведут до рН 5-6.

2. Способ по и. 1, о т л и ч аю шийся тем, что очистку ведут в две стадии, причем поддерживают отношение 3> Р/Г > 0,3 на первой стадии и 3,5>P/F)1 на второй стадии.

3. Способ по пп. 1 и 2, о т л ич à ю шийся тем, что отделение примесей веДут в присутствии полиэлектролита на центрифуге.

Способ по пп. 1-3, о т л и ч аю шийся тем, что в качестве соединения фосфора используют фосфорную кислоту или раствор, содержащий фосфорную кислоту °

Концентрация компонентов, выраженная в граммах на кг кальция

Очистка при ОчиСтка при

P/F=3,3-1, О P/F=3,0

1706384

1706384

F,Г

Са, кГ

5,0

° б ° °

4, 0

2, z,o п,а

Составитель В.Хорошкеев

Редактор М.Келемеш Техред д,Олийнык Корректор Л.Пилипенко

Заказ =07 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и от крытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, 3-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г.Ужгород, ул. Гагарина,101