Способ получения водорастворимых солей бария из твердых отходов после выщелачивания плава сульфида бария

 

Сущность: обработка водной суспензии отходов карбонатом натрия с коэффициентом избытка 3,5 от стехиометрии по отношению к сумме сульфида и сульфата бария в шламе в автоклаве при температуре 200- 213°С. Автоклавный продукт обрабатывают минеральной кислотой, взятой с избытком 1,4-1,6 от стехиометрии по отношению к содержанию карбоната бария в автоклавном продукте. Степени извлечения бария из шлама составила 99%.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (st)s С 01F 11/24, 11/38

ГОСУДАРСТВЕЯЮЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Итого 22,39

„ ), = 135,54

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4780529/26 (22) 10.01.90 (46) 30.06,93. Бюл. М 24 (71) Харьковское научно-производственное объединение "Карбонат" (72) Э.Б.Гитис, Е.В.Алексеева, И.И.Танасиенко, А.В.Лисовой, Б.Н.Попов и В.С.Змитрович (56) Заявка ФРГ %2034065, кл. С 01 F 11/00, 1975. (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ВОДОРАСТВОРИМЫХ СОЛЕЙ БАРИЯ ИЗ ТВЕРДЫХ ОТИзобретение относится к способам получения водорастворимых солей бария иэ твердых отходов после выщелачивания плава сульфида бария и может найти применение в химической промышленности.

Целью изобретения является повышение степени извлечения бария.

ll р и м е р 1. 289 кг сухого шлама, содержащего, мас. :

ВаЯ04 21,98

BaS водораствор.— 3,7.

ВаСОз— 23,7 остальное — примеси ГегОз, SION, СаО С суспендируют в воде в соотношении

ТЖ = 1:3 — 4.

В полученную суспензию вводят 124,66 кг карбоната натрия, что соответствует К Б. =

=3,5 по отношению к сумме BaS и BaSO4 в шламе.

Полученную реакционную смесь выдерживают в автоклаве при температуре 2130С в течение 1 ч. После охлаждения автоклавного продукта до 70 С отделяют твердую

ÄÄ5UÄÄ 1824379А1

ХОДОВ ПОСЛЕ ВЫЩЕЛАЧИВАНИЯ ПЛАВА СУЛЬФИДА БАРИЯ (57) Сущность: обработка водной суспензии отходов карбонатом натрия с коэффициентом избытка 3,5 от стехиометрии по отношению к сумме сульфида и сульфата бария в шламе в автоклаве при температуре 2002130С. Автоклавный продукт обрабатывают минеральной кислотой, взятой с избытком

1,4-1,6 от стехиометрии по отношению к содержанию карбоната бария в автоклавном продукте. Степени извлечения бария из шлама составила 99)ь. фазу и промывают горячей водой от иона

S04 . Получают 291 кг автоклавного продукта, содержащего, масс. $: ВаСОЗ вЂ” 45,9, BaSO4 — 0,8, остальное — примеси Ре20з, SiOz, СаО, С.

Степень извлечения бария в раствор на стадии аэотнокислотной обработки рассчитывают по данным химического анализа шлама с использованием материальных расчетов:

Приход бария с авто- Осталось бария в клавным продуктом шламе после азотнона азотнокислотную кислотной обработобработку: ки:

В пересчете на ВаСОз с ВаСОз 291 0,459 = ВаСОз — 173 0,115 =

133,57 =19,9 с BaS04 291 0,008 = Ba(NOag — 173.0,004

0,8455 1,37, 197/261 = 0.52

Ва SO4 — 1.37

1824379

Степень извлечения бария в раствор по отношению к общему Ва в шламе: 130,04 — 22,39 f00

135,54

Шлам обезвреживают известными методами и используют в производстве цемента.

Раствор нитрата бария после отделения шлама подкисляют азотной кислотой до снижения рН с 11,5 до 7 и подвергают контрольной фильтрации, после чего путем упаривания перерабатывают в кристаллический продукт.

Пример 2, 241 кг сухого шлама, содержащего, мас.%: BaSO4 — 21,98; BaS—

3,7; ВаСОз — 23,7, остальное примеси Ге20з.

Я02, СаО, С, суспендируют в воде до Т:Ж =

1 .3.

В полученную суспензию вводят 103,88 кг карбоната натрия, что соответствует коэффициенту избытка 3,5 по отношению к сумме BaS и BaS04 в шламе.

Полученную реакционную смесь выдерживают в автоклаве при температуре 213 С в течение 1 ч. После охлаждения реакционной массы до 70 С твердую фазу отделяют и промывают горячей водой от иона S04

2Получают 241 кг автоклавного продукта, содержащего, мас.%: ВаСОз — 48,4; BaS04—

0,5, остальное примеси Ге20з, SI02, СаО, С.

Степень превращения бария в кислоторастворимую форму;

48,4 100 а = @ ч — - - -О т- - = 99%

Далее полученный автоклавный продукт суспендируют в воде до соотношения

Т:Ж = 1:4 и обрабатывают суспензию 369,5 кг азотной кислоты с масс.д.НИОз — 23.3%. что соответствует коэффициенту избытка от стехиометрии по отношению к ВаСОз в автоклавном продукте (Условия азотнокислотной обработки t = 80 С, r= 20 мин, рН =5,2).

Далее проводят нейтрализацию суспензии и очистку образовавшегося раствора нитрата бария от примесей Fe и Са путем обработки суспнеэии 17%-ным раствором гидроксида бария до рН = 12,0 при температуре 95 С, в течение 0,5 ч.

Шлам отделяют от раствора, промывают горячей водой (t = 80 С) от водорастворимого бария, получают 120,5 кг сухого шлама с масс. долей компонентов, %: Ва(ИОэ)2—

3,8, ВаСОз — 10,1.

Расчет степени извлечения бария в раствор:

На стадию азотнокислотной обработки с автоклавным продуктом поступает бария: с ВаСОз 241 0,484 =

"116,644 BaSO4

241.0,005,0,8455 =

-1,02

Осталось бария в шламе

ВаСОз 120,5 х х0,101=12.17.С Ва(МОз)2 120.5.

«0,038х197/261-3,46 с BaSO4=1,02

10,), = 117,663

Всего 16,646

117,663 — 16,646 100 85 8 о

15 г2 eb— - — 85,8 .

В а(и Оз)2 — 4,5

Ва СОз-16,1 .

Расчет степени извлечения бария в раствор: с ВаСОэ 291.0,459 = ВаСОэ 186,2.0,161 =

=133,569 =29,98

91 0 008197 — Ва(Оз)2 86,2 45

233 197

=1,968 251

BaSO4 = 1,968

50

g = 38.27

Итого 135,537

0 — — 71,76%

Пример 4 (выход за пределы по карбонату натрия).

Полученный шлам направляют на обезвреживание и полную утилизацию, Раствор нитрата бария после отделения

20 шлама подкисляют азотной кислотой до рН

6-7 и фильтруют.

Пример 3 (выход за пределы).

291 кг атоклавного продукта, полученного по примеру I, (ВаСОз — 45,9%, Ва304—

0,5%) суспендируют в воде до Т:Ж = 1:4 и обрабатывают суспензию 344 кг азотной кислоты с мас.долей НМОз — 32,3%, что соответствует коэффициенту избытка 1,3 от стехиометрии по отношению к ВаСОз в ав30 токлавном продукте (Условия азотнокислотной обработки t = 80 С, т= 20 мин, рН = 6,1).

Далее проводят нейтрализацию суспензии и очистку образовавшегося раствора нитрата бария от примесей Ге и Са, путем обработки суспенэии 17%-ным раствором гидроксида бария до рН = 12,0 при температуре 95 С в течение 0,5 ч до рН = 11,8.

Шлам отделяют от раствора, промывают горячей (t = 80 С) водой от водораствори40 мого бария, получают 186,2 кг сухого шлама с массовой долей компонентов, %:

1824379

291 кг автоклавного продукта, полученного как в примере 1 (ВаГОз — 45.9 . BaS04—

0,8;(,) суспендируют в воде до Т:Ж = 1;4 и обрабатывают суспензию 449,6 кг азотной кислоты в массовой долей НМОз 32,3, что соответствует коэффициенту избытка 1,7 от стехиометрии по отношению к содержанию

ВаСОз в автоклавном продукте (Условия азотнокислотной обработки l - 78 С, 7- 20 мин, рН = 6,0).

Далее проводят нейтрализацию суспензии и очистку раствора нитрата бария от примесей Fe и Са путем обработки 169,9 кг шлама в пересчете на сухое вещество с массовой долей компонентов, : Ва(ЙОз — 7.8;

В а СОз — 10.3.

Выход бария в раствор — 84,9 .

Увеличение расхода кислоты нецелесообразно, т.к. дальнейшее растворение карбоната бария затруднено примесями, и в увеличении степени извлечения бария не п роис ходит.

Пример 5 (выход за пределы по температуре), 289 кг сухого шлама, содержащего в мас, : Ва504 — 21,96; BaS водораствор.—

3.7: ВаСОз — 23.7, остальное примеси РегОз, ЫОг, СаО, С суспендируют в воде в соотношении Т;Ж" 1:3. В полученную суспензию вводят 124,66 кг карбоната натрия, что соответствует К»в. = 3,5 по отношению к сумме

BaS + BaSO4 в шламе. Полученную реакционную смесь выдерживают в автоклаве при температуре 190 С в течение 1 ч. После охлаждения автоклавной суспензии до 70OÑ отделяют твердую фазу и промывают горячей водой от иона SO4

Получают 294 кг автоклавного продукта; содержащего, Mac. : ВаСОз — 43,38; BaS04—

3,2; остальное примеси -егОз. РОг, СВО. С.

Степень превращения бария в кислоторастворимую форму: а — — 94,14

43,38 100

Расчет степени извлечения бария В раствор: с ВаСОз 234 43,38 = 127,55 с Ва S04 294 0,032 0,8455 =- 7,95

Я= 135,5

Осталось бария в шламе (при условии сохранения данных по кислотной обработке) с ВВСОз— 19,9 с Ва(ИОз)г— 0,52

ВВЯО4— 7,95

28,37.

Степень извлечения бария по отношению к общему барию в шламе:

135,5 — 28,3 100

Пример 6 (выход за пределы К»б соды).

Ъ

В суспензию шлама, как в примере 2.

10 вводят 92,8 кг карбоната натрия, что соответствует коэффициенту избытка 3,3 по отношению к сумме BaS и BaSO4 в шламе.

Полученную реакционную смесь выдерживают в автоклаве при температуре 213 C

15 в течение 1 ч (как в примере 2).

Получают 244 кг автоклавного продукта, содержащего в мас. :

ВВСОз — 44,3; BaSO4 — 4,1, остальное примеси ГегОз, %0г, СаО, С.

20 Степень превращения бария в кислоторастворимую форму

44,3 100

" = -З вЂ” ч-1 — -« - ;(-= "

Повышение BaSO4 в автоклавном продукте при прочих равных условиях приведет к снижению степени извлечения бария до

79,5 .

30 (117,663 — 79,5

Пример 7 (с соляной кислотой).

35 280 кг сухого шлама, содержащего, мас. ; 21,98 BaSO4; 3,7 BaS; 23,7 ВаСОз (остальное примеси ЕегОз, SION, CaO, С) суспендируют в воде в соотношении Т:Ж = 1:3.

В полученную суспензию вводят 120,7

40 кг карбоната натрия, что соответствует коэффициенту избытка 3,5 по отношению к сумме BaS u BaS04 в шламе. Полученную реакционную смесь выдерживают в автоклаве при температуре 213 «+3 С втечение 1 ч.

45 После охлаждения реакционной массы до 70 С твердую фазу отделяют и промываЮТ ВОДОЙ ОТ ИОНОВ SO4

Получают 276 кг автоклавного продукта, содержащего, мас. :

50 ВаСОз — 47,8; BaSO4 — 0,5; остальное примеси СВО, РегОз, SION, С.

Степень превращения бария s кислоторастворимую форму:

55 47,8 100 99 1

47,8 + 0,5 0,8455

Водную суспензию 276 кг автоклавного продукта при соотношении Т:Ж = 1:3 Обра1024379

Составитель M.Hàóìoâà

Техред M,Ìàðãeíòàë Корректор О.Густи

Редактор Т,Ходакова

Заказ 2213 Тираж Подписное . БНИИПИ Государсгвенного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35. Раушская наб.. 4!5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101 батывают 266,8 кг соляной кислоты с масс. долей НС! — 27,57;, что соответствует коэффициенту избытка 1,5 от стехиометрии по отношению к ВаСОэ, содержащемся в автоклавном и родукте (Условия солянокислотной обработки t = 80 С, т= 30 мин, рН =

-5,5).

После обработки суспензии острым паром в суспензию вводят раствор гидроксида бария с массовой долей Ba(OH)2 17 до р Н - 11,8(Условия обработки суспензии гидроксидом бария t = 96 С, m=0,5 ч).

Оставшуюся твердую фазу — шлам — отделяют от раствора, промывают горячей водой (t = 80-85 С) от водорастворимого бария.

Получают I 60,2 кг шлама в пересчете на сухое вещество.

Массовая доля компонентов в шламе, %.

ВаСЬ вЂ” 5,0; ВаСОэ — 10,7.

Степень извлечения бария в раствор—

Расчет произведен по аналогии с примерами 13.

Шлам обезвреживается известными способами и используется в производстве цемента.

Раствор хлорида бария после отделения шлама подкисляют соллн0й кислотой до достижения значения рН равного 7-0, подвергают контрольной фильтрации и перерабатывают путем упаривания в кристаллический хлорид бария.

Как видно из представленных примеров, степень извлечения бария из шлама в

5 раствор зависит от расхода минеральной кислоты, от расхода карбоната натрия и температуры взаимодействия в автоклаве, но не зависит от вида кислоты.

Таким образом, способ по изобретению

10 позволяет повысить степень извлечения бария до 99 .

Формула изобретения

Способ получения водорастворимых солей бария из твердых отходов после выще15 лачивания плава сульфида бария, включающий взаимодействие водной суспензии отходов с реагентом, разделение на твердую и жидкую фазы продукта взаимодействия. обработку барийсодержащей фа20 эы минеральной кислотой, очистку раствора соли бария, отл ич а ю щи и с я тем, что, с целью повышения степени извлечения бария, в качестве реагента используют карбонат натрия с коэффициентом избытка 3,5 от

25 стехиометрии по отношению к сумме сульфида и сульфата бария в шламе, причем взаимодействие ведут в автоклаве при 200213 С, а минеральной кислотой обрабатывают автоклавный продукт при избытке

30 кислоты 1,4-1,6 от стехиометрии по отношению к содержанию карбоната бария в автоклавном продукте.