Способ удаления фтора из фторсодержащих растворов

 

Изобретение относится к химической технологии, в частности к способам удаления фтора из растворов и утилизации отходов производства. Сущность изобретения: фторсодержащий раствор обрабатывают карбонатом кальция, измельченным до крупности 5 15 мкм и нагретым до 100 400°С путем импульсного истирания, при масссовом соотношении ионов кальция и фтора, равном (1 1,8) 1. 1 табл.

Изобретение относится к химической технологии, в частности к способам удаления фтора из растворов и утилизации отходов производства.

В настоящее время при производстве криолита образуется значительное количество кислых фторсодержащих маточных растворов, которые нейтрализуют кальцийсодержащим реагентом и складируют на шламовых прудах. При этом осажденный из растворов фтор в виде фторида кальция теряется с отходами.

Для снижения потерь фтора маточные растворы используют для получения флюоритового концентрата (фторида кальция).

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому способу является способ получения фторида кальция из фторсодержащих растворов криолитового производства, согласно которому с целью повышения содержания фторида кальция в продукте процесс нейтрализации фторсодержащих растворов проводят гидроксидом кальция в две стадии. На первой стадии фторсодержащий раствор обрабатывают раствором гидроксида кальция при соотношении ионов кальция и фтора, равном (2-4):1. Из полученной пульпы выделяют твердую часть крупностью 10-600 мкм, которую доизмельчают до крупности 5-15 мкм. На второй стадии доизмельченный продукт повторно обрабатывают фторсодержащим раствором.

Недостатком этого способа являются высокие эксплуатационные затраты, вызванные сложностью и многопередельностью процесса: получением гидроксида кальция путем обжига известняка и растворением в воде оксида кальция, а также двухстадийной нейтрализацией с отделением осадка и выделением из него материала крупностью 10-600 мкм, его доизмельчением и повторной нейтрализацией.

Задача изобретения упрощение процесса нейтрализации при сохранении технологических показателей.

Поставленная задача решается тем, что в способе удаления фтора из фторсодержащих растворов, включающем обработку раствора кальцийсодержащим реагентом с крупностью частиц 5-15 мкм, процесс нейтрализации проводят при массовом соотношении ионов кальция и фтора, равном (1-1,8):1, а в качестве кальцийсодержащего реагента используют карбонат кальция, который предварительно нагревают до 100-400^оС путем импульсного истирания.

Измельчение карбоната кальция путем импульсного истирания позволяет активизировать материал не только за счет уменьшения его крупности, но и в результате термического воздействия на индивидуальную частицу в момент ее истирания. При этом вопреки сравнительно невысокой температуре массы материала (100-400)^оС температура поверхностных слоев индивидуальной частицы такова, что происходит частичное разложение карбоната кальция до оксида.

Установлено, что помимо крупности материала основным показателем, характеризующим нейтрализующую способность карбоната кальция, является температура материала при измельчении истиранием. В данном случае температура материала является обобщенной характеристикой комплекса факторов, влияющих на активность материала: температуры нагрева индивидуальной частицы и степени разложения карбоната кальция; степени истирания материала и крупности помола; длительности воздействия на частицу (чем короче импульс истирания, тем выше температура индивидуальной частицы и выше суммарная температура материала).

Совокупность предлагаемых условий и приемов ведения процесса: применение карбоната кальция, термомеханическое импульсное истирание с доведением температуры материала при истирании до 100-400^оС, крупность материала (аналогично прототипу) 5-15 мкм, а также соотношение ионов кальция и фтора, равное (1-1,8): 1, позволяет провести процесс нейтрализации фторсодержащих растворов в одну стадию и обеспечить показатели, не уступающие двухстадийную варианту по прототипу.

П р и м е р (осуществление способа). Карбид кальция в количестве 100 г измельчают в истирателе в условиях, обеспечивающих температуру материала на выходе 250^оС. Полученный в истирателе продукт со средней крупностью 10 мкм загружают в реактор, содержащий 10 л фторсодержащего раствора (4 г/дм³ фтора). Полученную суспензию перемешивают в течение 20 мин при комнатной температуре, после чего продукт осветляют отстаиванием.

Полученный после нейтрализации раствор содержит 10 мл/л фтора. Высушенный и прокаленный при 700^оС осадок содержит 94,6% фтора.

Другие примеры осуществления способа приведены в таблице.

Как следует из таблицы, предлагаемый способ позволяет достичь показателей прототипа (в случае использования карбоната кальция) в одну стадию нейтрализации.

В случае использования для нейтрализации растворов гидроксида кальция показатели первой стадии нейтрализации также выше показателей прототипа, но ниже показателей, полученных при использовании карбоната кальция. Вторая стадия нейтрализации при этом не проводилась.

Лучшие показатели нейтрализации карбонатом кальция наблюдаются при соотношении ионов F: Ca 1,0:(1,0-1,8) и температуре разогрева частиц 100^оС и выше.

При температуре ниже 100^оС наблюдаются низкие показатели по качеству CaF₂ (не выше 90% основного вещества).

Увеличение температуры разогрева частиц выше 400^оС нецелесообразно, поскольку показатели качества получаемого продукта (СаF₂ выше 95%) и степень обесфторивания растворов не изменяются, а затраты энергии на диспергирование и разогрев частиц значительно возрастают.

Таким образом, предлагаемый способ по сравнению с прототипом позволяет провести нейтрализацию фторсодержащих растворов в одну стадию, что упрощает технологический процесс, при этом качество получаемого продукта (CaF₂ выше 95%) и глубина очистки растворов от фтора (15-20 г/дм³) не снижаются.

Формула изобретения

СПОСОБ УДАЛЕНИЯ ФТОРА ИЗ ФТОРСОДЕРЖАЩИХ РАСТВОРОВ, включающий обработку раствора кальцийсодержащим реагентом, имеющим крупность частиц 5 15 мкм, отличающийся тем, что обработку проводят при соотношении реагентов, обеспечивающем массовое соотношение кальция и фтора и равном 1 1,8 1, в качестве кальцийсодержащего реагента используют карбонат кальция, который предварительно нагревают до 100 400^oС путем импульсного истирания.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2