Способ получения фторида кальция

 

Изобретение относится к химии и технологии неорганических продуктов, в частности к способам получения фторида кальция. Способ включает взаимодействие раствора кремнефтористоводородной кислоты с суспензией карбоната кальция, выдержку реакционной смеси, введение в образующуюся суспензию фторида кальция 0,001 - 0,01% мас. сополимера акриламида, содержащего 5 - 20% мол звеньев акрилата натрия, разделение суспензии фторида кальция известными приемами и сушку продукта. Способ по настоящему изобретению обеспечивает увеличение выхода продукта за счет уменьшения потерь на стадии разделения суспензии фторида кальция. 1 табл.

Изобретение относится к химии и технологии неорганических продуктов, а именно к способам получения фторида кальция.

Известен способ получения фторида кальция, включающий введение кремнефтористоводородной кислоты в суспензию карбоната кальция с размером частиц 20 250 мкм до рН 4 4,5. Продукт взаимодействия фторид кальция отделяют фильтрованием [1] Однако, при фильтрации получают мутные растворы кремниевой кислоты (слив), содержащие мелкодисперсные частицы фторида кальция. Потери продукта фторида кальция со сливом достигают 1 5% Известен способ получения фторида кальция путем введения кремнефтористоводородной кислоты в суспензию карбоната кальция при перемешивании при критерии Рейнольдса 2000 8000. При данной интенсивности перемешивания суспензии карбоната кальция уменьшается количество непрореагировавшего карбоната кальция и, соответственно, увеличивается выход продукта [2] Однако на стадии разделения суспензии фторида кальция потери мелкодисперсного продукта в сливе также достигают 1 5% Известен способ получения фторида кальция, включающий двухстадийное введение кремнефтористоводородной кислоты в суспензию карбоната кальция с общим количеством карбоната кальция 110 120% от стехиометрического с последующими разделением суспензии фторида кальция и сушкой продукта. Двухстадийное взаимодействие кислоты с карбонатом кальция позволяет увеличить содержание фторида кальция в продукте за счет уменьшения содержания примеси карбоната кальция и двуокиси кремния [3] Однако, на стадии разделения суспензии фторида кальция потери продукта в сливе достигают 1 5% Наиболее близким по технической сущности является способ получения фторида кальция путем взаимодействия раствора кремнефтористоводородной кислоты с суспензией карбоната кальция при условиях: перемешивание реакционной смеси при критерии Рейнольдса более 3000, соотношение твердой фазы к жидкой фазе в суспензии карбоната кальция, равное 1:65^oC20, концентрация кислоты 5 - 20% скорость введения кислоты 8% объема от общего количества, рН реакционной смеси 3 4, время взаимодействия 1 час. Способ осуществляют следующим образом: при перемешивании приготавливают суспензию карбоната кальция, в полученную суспензию при непрерывном перемешивании вводят требуемое по стехиометрии количество раствора кремнефтористоводородной кислоты. После выдержки из полученной суспензии фильтрацией выделяют осадок фторида кальция и сушат его [4] Данный способ позволяет получать продукт, содержащий более 90% фторида кальция.

Однако на стадии разделения суспензии фторида кальция (в данном случае - фильтрации) потери продукта в сливе достигают 1 5% К тому же по данному способу возникают трудности разделения концентрированной суспензии фторида кальция, полученной при взаимодействии кремнефтористоводородной кислоты с карбонатом кальция в суспензии с соотношением фаз менее, чем 1:6,5. Увеличение концентрации суспензии карбоната кальция позволяет уменьшить количество стоков (слива) производства фтористого кальция.

Способ по настоящему изобретению обеспечивает увеличение выхода продукта за счет уменьшения потерь на стадии разделения суспензии фторида кальция.

Способ осуществляют следующим образом. Приготавливают суспензию карбоната кальция с соотношением твердой фазы к жидкой фазе (T:Ж), равным 1:3^oC20, затем при перемешивании с критерием Рейнольдса более 3000 в полученную суспензию карбоната кальция со скоростью 8% объема от заданного объема вводят расчетное по стехиометрии количество раствора кремнефтористоводородной кислоты до достижения рН реакционной смеси 3 4. Выдерживают, перемешивая, реакционную смесь в течение 1 час, вводят в нее 0,001 0,01% мас. сополимера акриламида в виде водного раствора 0,05 0,1%-ной концентрации. Перемешивают в течение 30 60 секунд и направляют суспензию на разделение. Разделение суспензии фторида кальция осуществляют известными приемами: самопроизвольным отстаиванием, фильтрацией, центрифугированием. Осадок высушивают при 130^o C.

Кремнефтористоводородная кислота является полупродуктом производства, перерабатывающих фосфатное сырье, в виде 5 20%-ных водных растворов.

Сополимер акриламида используют следующего химического состава: 5 20% моль акрилата натрия, 80 95% моль акриламида, с характеристической вязкостью 8 20 дл/г. Сополимер акриламида получают известными способами радикальной сополимеризации акиламида и акрилата натрия, либо радикальной полимеризацией акриламида с последующей модификацией полиакриламида гидролизом.

Отличительными признаками изобретения являются введение сополимера акриламида, содержащего 5 20% моль звеньев акрилата натрия, и его количество.

Введение полиакриламида, содержащего менее 5% моль звеньев акрилата натрия, позволяет сократить потери продукта в сливе только до 1% использование сополимера акриламида, содержащего более 20% моль звеньев акрилата натрия, нецелесообразно, так как изменяется структура осадка, увеличивается время фильтрации.

Использование сополимера акриламида в меньшем 0,001% мас. количестве нецелесообразно, так как потери продукта в сливе на стадии разделение суспензии фторида кальция составляют 0,5 1% мас. Использование сополимера акриламида в количестве, более 0,01% мас. нецелесообразно, так как цель достигнута содержание продукта в сливе составляет менее 0,1% мас. но увеличивается время разделения суспензии из-за изменения структуры осадка.

Эффективность предлагаемого способа получения фторида кальция оценивают по их содержанию продукта фторида кальция в сливе. Определение фторида кальция в растворах кремниевой кислоты (сливе) осуществляют титрометрическим методом: комплексометрическим титрованием в присутствии триэтаноламина и индикаторной смеси, состоящей из флуорексона, тимолфталеина, хлористого калия.

Способ иллюстрируют следующие примеры.

Пример 1 В емкость, снабженную мешалкой, вводят 20 г карбоната кальция и 130 мл воды. При перемешивании со скоростью 300 об^-1 (значение Рейнольдса более 3000) в полученную суспензию карбоната кальция с соотношение фаз Т:Ж=1:6,5 вводят со скоростью 7 мл/мин 76,8 г 10%-ного водного раствора кремнефтористоводородной кислоты до рН реакционной смеси 3 4. Перемешивают реакционную смесь в течение 1 часа (считая от начала ввода кислоты), затем вводят 9 мл 0,1%-ного водного раствора сополимера акриламида, содержащего 10% моль акрилата натрия. Перемешивают полученную суспензию фторида кальция 30 секунд и фильтруют на воронке Бюхнера с помощью вакуум-насоса. Осадок высушивают при 130^o C.

В сливе (фильтрате) определяют содержание фторида кальция.

Аналогично получают фторид кальция без введения сополимера акриламида в суспензию фторида кальция (согласно прототипу).

Сравнительные результаты испытаний потери фторида кальция в сливе приведены в таблице.

Пример 2
Аналогично примеру 1 в суспензию фторида кальция, полученную при смешении 76,8 г 12,5%-ного раствора кремнефтористоводородной кислоты и суспензии карбоната кальция с соотношением фаз T:Ж=1:3, вводят 5,3 мл 0,3%-ного раствора сополимера акриламида, содержащего 10% моль звеньев акрилата натрия. Перемешивают суспензию в течение 30 секунд и отфильтровывают. Осадок высушивают при 130^o C.

В сливе (фильтрате) определяют содержание фторида кальция.

Аналогично получают фторид кальция без добавления сополимера акриламида в суспензию фторида кальция (согласно прототипу).

Сравнительные результаты испытаний потери фторида кальция в сливе приведены в таблице.

Пример 3
В емкость, снабженную мешалкой, вводят 20 г карбоната кальция и 400 мл воды. При перемешивании со значением критерия Рейнольдса более 3000 (скорость перемешивания 300 об^-1) в полученную суспензию карбоната кальция с соотношением фаз T:Ж=1:20 вводят со скоростью 7 мл/мин 76,8 г 12,5%-ного раствора кремнефтористоводородной кислоты до рН реакционной смеси 3 4. Перемешивают реакционную смесь в течение 1 часа, затем вводят 5 мл 0,1%-ного водного раствора сополимера акриламида, содержащего 5% моль звеньев акрилата натрия. Перемешивают полученную суспензию фторида кальция 30 секунд и выдерживают в состоянии покоя 30 минут. Затем осторожно сливают жидкость, а осадок сушат в сушильном шкафу при 130^o C.

В сливе определяют содержание фторида кальция.

Аналогично получают фторид кальция без введения сополимера акриламида в суспензию фторида кальция (согласно прототипу).

Сравнительные результаты исследований потери фторида кальция в сливе приведены в таблице.

Пример 4
Аналогично примеру 3 получают суспензию фторида кальция при смешении 76,8 г 12,5%-ной кремнефтористоводородной кислоты и суспензии карбоната кальция с соотношением фаз T:Ж=1:17,5, вводят 4,5 мл 0,1%-ного раствора сополимера акриламида, содержащего 5% моль звеньев акрилата натрия, перемешивают 30 секунд и отстаивают в течение 30 минут. Осторожно сливают жидкость, а осадок сушат при 130^o C.

В сливе определяют содержание фторида кальция.

Аналогично получают фторид кальция без введения сополимера акриламида перед разделением суспензии (согласно прототипу).

Сравнительные результаты исследований потери фторида кальция в сливе приведены в таблице.

Предлагаемый способ получения фторида кальция позволяет увеличить выход продукта за счет сокращения потерь в сливе.

Формула изобретения

Способ получения фторида кальция, включающий взаимодействие раствора кремнефтористоводородной кислоты с суспензией карбоната кальция, выдержку реакционной смеси, разделение суспензии фторида кальция и сушку продукта, отличающийся тем, что перед разделением в суспензию фторида кальция вводят 0,001 0,01 мас. сополимера акриламида, содержащего 5 20 мол.звеньев акрилата натрия.

РИСУНКИ

Рисунок 1