Способ получения сульфата аммония


 


Владельцы патента RU 2489352:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Башкирский государственный университет" (RU)

Изобретение относится к производству сульфата аммония, который может быть использован в качестве азотного удобрения в сельском хозяйстве. Способ получения включает нейтрализацию раствора, содержащего сульфат железа и серную кислоту, отделение полученного осадка гидроксида железа с получением раствора сульфата аммония, упаривание раствора сульфата аммония, кристаллизацию и сушку кристаллов с получением целевого продукта. В качестве раствора, содержащего сульфат железа и серную кислоту, используют подотвальную и карьерную воды отработанных месторождений железо-медно-цинковых сульфидных руд, содержащих 1-40 г/л сульфата железа (III), 2-10 г/л серной кислоты. Нейтрализацию проводят карбамидом, взятым в мольном соотношении сульфат-ион:карбамид, равным 1:1,0-1,1, а процесс нейтрализации проводят при температуре 95-99°C до достижения pH реакционной смеси 6-7. Результатом является обеспечение рационального использования компонентов сточных вод. 2 пр.

 

Изобретение относится к области неорганической химии, в частности к производству сульфата аммония, который может быть использован в качестве азотного удобрения в сельском хозяйстве.

Известен способ получения сульфата аммония [патент РФ №2325324, кл. С01С 1/24, С01С 1/242, опубл. 20.01.2008] путем нейтрализации отработанной серной кислоты, содержащей органические примеси, аммиаком в присутствии экстрагента, причем используют отработанную серную кислоту процесса сернокислотного алкилирования изобутана олефинами, содержащую примеси в виде органических сульфокислот и сульфоэфиров, в качестве экстрагента используют этиловый спирт при массовом соотношении серная кислота в пересчете на моногидрат:экстрагент, равном 1:0,2-0,45. Способ позволяет из отработанной серной кислоты с повышенным содержанием органических веществ получить целевой продукт с малым содержанием органики.

Недостатками способа являются низкое качество сульфата аммония, связанное с присутствием органических веществ, невозможность регулирования содержания азота в продукте, сложность технологического процесса, обусловленная использованием горючих легковоспламеняющих органических растворителей в качестве экстрагента, а также аммиака.

Известен способ получения сульфата аммония из сточных вод [а.с. СССР №186990, кл. С01В, опубл. 18.11.1966], содержащих сульфат аммония и загрязненных органическими примесями, путем продувки газообразного аммиака под давлением 5-12 атм. и 10-20°С в течение 2 час.

Недостатком способа является сложность технологического процесса, обусловленная проведением процесса при высоком давлении и с использованием аммиака, низкое качество целевого продукта, содержащего органические примеси.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является способ получения сульфата аммония из раствора, содержащего сульфат железа и серную кислоту [а.с. СССР №148035, кл. 12k7, опубл. в БИ №12, 1962] путем его нейтрализации известняком или углекислым кальцием при pH от 5 до 9, отделения полученного осадка гипса отстаиванием, коагуляцией и фильтрованием, обработкой гипса 30-50%-ным раствором углекислого аммония с получением осадка углекислого кальция и раствора сульфата аммония, возвратом осадка углекислого кальция на нейтрализацию, упариванием раствора сульфата аммония, кристаллизацией и сушкой кристаллов с получением целевого продукта.

Недостатком способа является низкое качество целевого продукта, а также нерациональное использование исходного сырья. В известном способе полезно используется только сернокислотная составляющая промывного раствора. Железосодержащий компонент - сульфат железа FeSO4 при высоких значениях pH загрязняет гипс и поэтому отмывается от гипса раствором серной кислоты и возвращается в травильное отделение или купоросную установку. При низком значении pH сульфат железа FeSO4 остается в растворе сульфата аммония и загрязняет целевой продукт. Недостатком данного способа получения сульфата аммония является также многостадийность процесса.

Задача изобретения - обеспечение рационального использования компонентов сточных вод.

Поставленная задача достигается в предлагаемом способе получения сульфата аммония из раствора, содержащего сульфат железа и серную кислоту, путем его нейтрализации, отделения полученного осадка, упариванием раствора сульфата аммония, кристаллизации и сушки кристаллов с получением целевого продукта, при этом в качестве раствора, содержащего сульфат железа и серную кислоту, используют подотвальную и карьерную воды отработанных месторождений железо-медно-цинковых сульфидных руд, содержащих 1-40 г/л сульфата железа (III), 2-10 г/л серной кислоты, а нейтрализацию проводят карбамидом, взятым в мольном соотношении сульфат-ион:карбамид, равным 1:1,0-1,1, процесс нейтрализации проводят при температуре 95-99°С до достижения рН реакционной смеси 6-7, далее выделяют осадок гидроксида железа с получением раствора сульфата аммония.

Сущность изобретения заключается в том, что в предлагаемом способе получения сульфата аммония в качестве исходного сырья используют подотвальную и карьерную воды отработанных месторождений железо-медно-цинковых сульфидных руд, содержащие 1-40 г/л сульфата железа (III), 2-10 г/л серной кислоты, а ее нейтрализацию проводят карбамидом.

Карбамид в кислой водной среде при нагревании до температуры 95-99°С разлагается с выделением углекислого газа и образованием аммиака.

NH2CONH2+H2O=2NH3+CO2

NH3+H2O=NH4OH

Аммиак, в свою очередь, реагирует с сульфатом железа и серной кислотой с образование сульфата аммония. Процесс образования сульфата аммония при переработке сточных вод отработанных месторождений полиметаллических сульфидных руд описывается следующими уравнениями:

Fe2(SO4)3+6NH4OH=2Fe(OH)3↓+3(NH4)2SO4

H2SO4+2NH4OH=(NH4)2SO4+2H2O

Процесс нейтрализации проводят до достижения показателя pH реакционной смеси 6-7 в течение 4-5 часов. При этом соединения полезных для растений микроэлементов меди, марганца, цинка, кобальта, содержащиеся в исходной воде, остаются в жидкой фазе в виде растворенных соединений. Это обусловлено тем, что интервалы pH осаждения гидроксидов микроэлементов составляют: для цинка - 7,0-8,0; кобальта - 7,6-9,2; меди 7,3-8,5; никеля - 7,7-9,5; марганца - 8,8-10,4. Реакционную смесь отстаивают, далее фильтруют с отделением осадка гидроксида железа Fe(ОН)3. Фильтрат представляет собой нейтральный раствор сульфата аммония с микроэлементами. Присутствие микроэлементов в сульфате аммония повышает агрохимическую эффективность получаемого азотного удобрения.

Таким образом, достигается рациональное целевое использование микроэлементов, содержащихся в исходной подотвальной или карьерной водах.

Промежуточный продукт - раствор сульфата аммония после фильтрации с показателем pH 6-7 может быть также использован в качестве питательного раствора с микроэлементами для подкормки сельскохозяйственных культур.

Далее раствор сульфата аммония упаривают, выделяют кристаллы и сушат с получением целевого продукта - сульфата аммония, который является эффективным азотным удобрением.

Использование карбамида в качестве нейтрализующего реагента обеспечивает безопасность технологического процесса, так как образуемый при разложении карбамида аммиак непосредственно в реакционной среде реагирует с серной кислотой и сульфатом железа. Выделение аммиака в газовую фазу отсутствует.

При снижении показателя pH реакционной смеси ниже 6 не обеспечивается нейтральность раствора сульфата аммония и целевого продукта. Повышение показателя pH выше 7 приводит увеличению продолжительности процесса нейтрализации.

Снижение расхода карбамида менее мольного отношения сульфат-ион: карбамид = 1:1,0 не позволяет достичь нейтральности раствора сульфата аммония и целевого продукта. Повышение расхода карбамида более мольного отношения сульфат-ион: карбамид = 1:1,1 приводит к перерасходу данного реагента.

Проведение процесса нейтрализации при температурах ниже 95°С также не обеспечивает достижение нейтральности раствора сульфата аммония. Повышение температуры процесса более 100°С приводит к перерасходу энергоресурсов и повышенному испарению воды.

При снижении в исходных подотвальной и карьерной водах содержания сульфата железа (III) ниже 1 г/л, серной кислоты ниже 2 г/л снижается выход сульфата аммония из 1 м3 вод, увеличиваются энергетические затраты на получение 1 т сульфата аммония. При повышении содержания сульфата железа (III) выше 40 г/л, серной кислоты выше 10 г/л снижается скорость фильтрации полученной суспензии при отделении осадка.

Осадок гидроксида железа Fe(ОН)3 может быть использован в качестве сырья для получения пигментов, железа.

Таким образом, предлагаемый способ позволяет использовать рационально использовать компоненты исходного сырья - подотвальной и карьерной вод отработанных месторождений полиметаллических сульфидных руд, содержащих сульфата железа (III) и серной кислоты с выделением осадка гидроксида железа, с получением целевого продукта - сульфата аммония с микроэлементами.

Пример 1. Для получения сульфата аммония используют подотвальную воду отработанного месторождения железо-медно-цинковых сульфидных руд Куль-Юрт-Тау, содержащую 35,7 г/л сульфата железа (III), 9,5 г/л серной кислоты H2SO4, 29 мг/л соединений марганца в пересчете на металл, 26 мг/л меди, 12 мг/л цинка, 12 мг/л кобальта, 1,2 мг/л никеля, 19,4 мг/л молибдена. Показатель pH исходной подотвальной воды 2,1, плотность 1,01 г/см3. Общее содержание сульфат-ионов составляет 0,365 моль/л. Подотвальную воду в объеме 1 литра помещают в трехгорлую колбу, снабженную перемешивающим устройством, обратным холодильником. В колбу вносят 21,9 г карбамида (0,365 моля). Мольное соотношение сульфат-ион:карбамид равно 1:1. Реакционную массу нагревают до температуры 98°С и при данной температуре перемешивают в течение 5 часов до достижения показателя pH реакционной среды 6,5. Процесс сопровождается выделением углекислого газа (16,0 г) и объемного осадка гидроксида железа (III) Fe(ОН)3. Полученную суспензию фильтруют, выделяют осадок гидроксида железа (III), осадок промывают водой, полученный шлам в количестве 53,5 г (влажностью 70%) направляют на дальнейшую переработку. Получают 962,4 г раствора сульфата аммония, содержащего 48,2 г сульфата аммония и 29 мг марганца, 26 мг меди, 19,4 мг молибдена, 12 мг цинка, 12 мг кобальта и 1,2 мг никеля. Полученный раствор упаривают, выделяют кристаллы, сушат и получают 50,0 г сухого целевого продукта - сульфата аммония, содержащего 20% азота, 0,06% марганца, 0,05% меди, 0,04% молибдена, 0,02% цинка, 0,02% кобальта, 0,002% никеля, 0,25% влаги.

Пример 2. Для получения сульфата аммония используют подотвальную воду отработанного месторождения железо-медно-цинковых сульфидных руд Бурибай, содержащую 2,1 г/л сульфата железа (III), 2,9 г/л серной кислоты H3SO4, 27 мг/л соединений марганца в пересчете на металл, 47 мг/л меди, 49 мг/л цинка, 10 мг/л кобальта, 1,3 мг/л никеля, 8,5 мг/л молибдена. Показатель pH исходной подотвальной воды 3,8, плотность 1,01 г/см3. Общее содержание сульфат-ионов составляет 0,045 моль/л. Подотвальную воду в объеме 1 литра помещают в трехгорлую колбу, снабженный перемешивающим устройством, обратным холодильником. В колбу вносят 2,7 г карбамида (0,045 моля). Мольное соотношение сульфат-ион:карбамид равно 1:1. Реакционную массу нагревают до температуры 98°С и при данной температуре перемешивают в течение 5 часов до достижения показателя рН реакционной среды 6,5. Процесс сопровождается выделением углекислого газа (2,0 г) и объемного осадка гидроксида железа (III) Fe(ОН)3. Полученную суспензию фильтруют, выделяют осадок гидроксида железа (III), осадок промывают водой, полученный шлам в количестве 3,1 г (влажностью 70%) направляют на дальнейшую переработку. Получают 1007,6 г раствора сульфата аммония, содержащего 6,0 г сульфата аммония и 27 мг марганца, 47 мг меди, 8,5 мг молибдена, 49 мг цинка, 10 мг кобальта и 1,3 мг никеля. Полученный раствор упаривают, выделяют кристаллы, сушат и получают 8,0 г сухого целевого продукта - сульфата аммония, содержащего 15,8% азота, 0,25% влаги и микроэлементы.

Способ получения сульфата аммония из раствора, содержащего сульфат железа и серную кислоту, путем его нейтрализации, отделения полученного осадка, упаривания раствора сульфата аммония, кристаллизации и сушки кристаллов с получением целевого продукта, отличающийся тем, что в качестве раствора, содержащего сульфат железа и серную кислоту, используют подотвальную и карьерную воды отработанных месторождений железо-медно-цинковых сульфидных руд, содержащих 1-40 г/л сульфата железа (III), 2-10 г/л серной кислоты, а нейтрализацию проводят карбамидом, взятым в мольном соотношении сульфат-ион: карбамид, равном 1:1,0-1,1, процесс нейтрализации проводят при температуре 95-99°C до достижения pH реакционной смеси 6-7, далее выделяют осадок гидроксида железа с получением раствора сульфата аммония.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к сельскому хозяйству. .
Изобретение относится к способам утилизации побочных продуктов, а именно кремнефтористоводородной кислоты (КФВК) и фосфогипса, который является отходом производства экстракционной фосфорной кислоты (ЭФК).

Изобретение относится к технологии выделения сульфата аммония из водного раствора и может быть использовано в химической и нефтехимической промышленности. .
Изобретение относится к производству сульфата аммония и может быть использовано в химической промышленности, в частности в технологии минеральных удобрений. .
Изобретение относится к способу получения удобрения на основе нитрата и сульфата аммония и может найти применение в химической промышленности. .

Изобретение относится к производству сложных минеральных удобрений, содержащих азот, фосфор, калий и серу и используемых в сельском хозяйстве. .

Изобретение относится к разделу неорганической химии, касающемуся синтеза минерального удобрения, а именно к технологическим установкам для получения сульфата аммония прямым смешиванием серной кислоты с газообразным аммиаком.

Изобретение относится к способам изогидрической кристаллизации веществ из растворов, в частности к получению сульфата аммония, и может быть использовано в химической и нефтехимической промышленности и для нужд сельского хозяйства.
Изобретение относится к химической промышленности и может быть использовано при переработке фторгипса (фторангидрита) - отхода производства фтористого водорода. .

Изобретение может быть использовано в химической промышленности при переработке фосфогипса - отхода производства экстракционной фосфорной кислоты. Для получения высокочистого углекислого кальция и азотно-сульфатного удобрения проводят конверсию фосфогипса раствором карбоната аммония с получением раствора сульфата аммония и фосфомела. Фосфомел растворяют в азотной кислоте, отделяют нерастворимый остаток фильтрацией от раствора нитрата кальция. Далее проводят взаимодействие раствора нитрата кальция с карбонатом аммония с получением продукционной пульпы углекислого кальция в растворе нитрата аммония, осаждение из нее высокочистого углекислого кальция и переработку раствора нитрата аммония в азотно-сульфатное удобрение. Продукционную пульпу разделяют на две части, одну из которых подают на фильтрацию для отделения осадка высокочистого углекислого кальция, а вторую - на предварительное смешение с раствором карбоната аммония до концентрации карбоната аммония в жидкой фазе, равной 4,0-8,0%. В процессе осаждения высокочистого углекислого кальция поддерживают температуру 40-45°С и концентрацию избыточного карбоната аммония в жидкой фазе пульпы 0,5-1,0%. Раствор нитрата аммония, полученный после отделения осадка углекислого кальция, смешивают с раствором сульфата аммония, полученным после конверсии фосфогипса, смесь упаривают, гранулируют и сушат. Изобретение позволяет повысить эффективность комплексной переработки фосфогипса, производительность фильтрации на стадии осаждения высокочистого углекислого кальция, выход нитрата аммония в жидкую фазу. 1 з.п. ф-лы, 2 табл., 4 пр.
Изобретение может быть использовано в химической промышленности. Способ переработки фосфогипса на сульфат аммония и фосфомел включает конверсию фосфогипса раствором карбоната аммония с последующим отделением осадка фосфомела от раствора сульфата аммония фильтрацией. Конверсию ведут раствором карбоната аммония с концентрацией 3-7%. Конверсионную пульпу делят на два потока, один из которых направляют на стадию разбавления карбоната аммония до указанной концентрации в течение 3-5 мин, во второй - на фильтрацию для отделения осадка фосфомела от раствора сульфата аммония. Изобретение позволяет увеличить выход сульфата аммония в жидкую фазу продукционной пульпы в среднем до 97,6%, повысить производительность фильтрации фосфомела, упростить аппаратурное оформление технологического процесса и снизить энергозатраты. 1 з.п. ф-лы, 3 табл., 4 пр.
Изобретение относится к способу производства гидросульфата аммония и может быть использовано в химической технологии неорганических веществ. Способ включает непрерывную подачу сульфата аммония в расплав гидросульфата аммония, в котором сульфат аммония расплавляется и термически разлагается при температуре 230-360°С. Затем полученные аммиак и гидросульфат аммония непрерывно удаляют из пространства печи. Технический результат - повышение производительности процесса и снижение энергопотребления. 1 пр.

Изобретение может быть использовано в химической промышленности. Способ получения нитрат-сульфата аммония включает приготовление твердого сульфата аммония и смеси, содержащей нитрат аммония, сульфат аммония и воду, в которой отношение сульфат аммония : нитрат аммония ниже 0,5. Отверждение продукта, содержащего двойную соль нитрат-сульфата аммония состава 1:2, из твердого сульфата аммония и смеси происходит при охлаждении по меньшей мере части смеси со скоростью менее примерно 100°C/мин. Вода находится в смеси в процессе отверждения в количестве по меньшей мере 0,5 масс. % в расчете на общую массу нитрата аммония, сульфата аммония и воды в смеси. Предложенное изобретение позволяет получить композицию, содержащую двойные соли нитрата аммония, со сниженной способностью к детонации. 2 н. и 8 з.п. ф-лы, 6 ил., 2 табл.

Изобретение может быть использовано в производстве азотного удобрения. Для получения сульфата аммония из подотвальной или карьерной вод отработанных месторождений железо-медно-цинковых сульфидных руд, содержащих 1-40 г/л сульфата железа (III), 2-10 г/л серной кислоты и сульфаты микроэлементов, проводят нейтрализацию указанных вод аммиаком до достижения pH реакционной смеси 8,0-9,0. Далее осуществляют обработку карбонатом аммония при массовом соотношении подотвальная или карьерная вода : карбонат аммония, равном (200-350):1. После этого отделяют полученный осадок от раствора сульфата аммония отстаиванием и фильтрованием, упаривают раствор сульфата аммония и проводят кристаллизацию и сушку кристаллов с получением целевого продукта. Изобретение позволяет снизить содержание в целевом продукте тяжелых металлов, в частности кадмия. 1 табл., 1 пр.

Изобретение может быть использовано химической промышленности. Способ получения двойного сульфата и раствора хлористого водорода включает приготовление раствора из хлорида, содержащего один из катионов двойного сульфата, и гидросульфата, содержащего второй из катионов двойного сульфата, и осаждение из раствора двойного сульфата. Осаждение ведут до удаления из раствора сульфат-иона с одновременным получением раствора хлористого водорода. В качестве гидросульфата, содержащего первый из катионов двойного сульфата, используют гидросульфат натрия, или гидросульфат калия, или гидросульфат аммония, или гидросульфат рубидия, или гидросульфат цезия. В качестве хлорида, содержащего второй из катионов двойного сульфата, используют хлорид магния, или хлорид алюминия, или хлорид никеля, или хлорид хрома, или хлорид кобальта, или хлорид марганца, или хлорид меди, или хлорид железа, или хлорид кадмия, или хлорид цинка. Изобретение позволяет одновременно получать двойные сульфаты и разбавленный раствор технической соляной кислоты или раствор для выщелачивания руд или производства газообразного хлористого водорода. 7 з.п. ф-лы, 1 табл., 5 пр.
Изобретение может быть использовано в неорганической химии. Способ переработки гипса включает обработку суспензии гипса аммиачно-карбонатным раствором с получением мела и сульфата аммония. Сульфат аммония термически разлагают на гидросульфат аммония и аммиак. Аммиак возвращают на изготовление аммиачно-карбонатного раствора. Изготавливают раствор гидросульфата аммония и вспомогательного сульфата, образующего с сульфатом аммония двойной сульфат, осаждают и отделяют двойной сульфат. Полученный раствор разбавленной серной кислоты очищают осаждением примесей. Отделяют примеси, очищенный раствор разбавленной серной кислоты упаривают до получения товарной серной кислоты. Двойной сульфат разлагают на сульфат аммония, который возвращают для разложения на гидросульфат аммония и аммиак, и на вспомогательный сульфат, который возвращают для изготовления раствора гидросульфата аммония и вспомогательного сульфата, образующего с сульфатом аммония двойной сульфат. В качестве указанного вспомогательного сульфата используют сульфат, образующий с сульфатом аммония соль Туттона или квасцы. Изобретение позволяет утилизировать гипс без использования аммиака с попутным получением серной кислоты. 13 з.п. ф-лы, 5 пр.

Изобретение относится к химическим технологиям, в частности к получению серной кислоты и аммиака из сульфата аммония, и может быть использовано для расширения возможностей переработки сульфата аммония, образующегося при утилизации отходов производств. Способ получения аммиака и серной кислоты из сульфата аммония включает термическое разложение сульфата аммония на гидросульфат аммония и аммиак, изготовление раствора гидросульфата аммония и вспомогательного сульфата, образующего с сульфатом аммония двойной сульфат, осаждение двойного сульфата, отделение двойного сульфата, полученный раствор разбавленной серной кислоты очищают, предпочтительно осаждением примесей, отделяют примеси, очищенный раствор разбавленной серной кислоты упаривают до получения товарной серной кислоты, двойной сульфат разлагают на сульфат аммония, который возвращают на термическое разложение, и на вспомогательный сульфат, который возвращают для получения раствора гидросульфата аммония и вспомогательного сульфата, образующего с сульфатом аммония двойной сульфат. Изобретение позволяет расширить возможности утилизации сульфата аммония, упростить производство аммиака и серной кислоты из сульфата аммония, исключить образование при производстве серной кислоты экологически опасного сернистого газа. 17 з.п. ф-лы, 5 пр.

Изобретение относится к области неорганической химии, в частности к производству сульфата аммония, который может быть использован в качестве азотного удобрения в сельском хозяйстве. Способ получения сульфата аммония путем нейтрализации подотвальной и карьерной вод отработанных месторождений железо-медно-цинковых сульфидных руд, содержащих сульфат железа (III), серную кислоту и сульфаты металлов, аммиаком до достижения pH реакционной смеси 4,5-5, выделения полученного осадка гидроксида железа Fе(ОН)3, донейтрализации фильтрата аммиаком до достижения pH среды 6,5-7; доочистки раствора сульфата аммония при температуре 15-45°C в течение 0,5-1 часа адсорбцией модифицированной углеродной тканью, взятой в массовом соотношении к раствору сульфата аммония, равном 1: 90-100; упаривания раствора сульфата аммония и выделения кристаллов, их сушки с получением сухого продукта. Модификацию углеродной ткани осуществляют при температуре 80-90°C в течение 1-1,5 часа 55-60%-ной азотной кислотой, взятой в массовом соотношении углеродная ткань: азотная кислота, равном 1:2. Изобретение позволяет повысить качество продукта за счет снижения содержания тяжелых металлов. 1 табл., 2 пр.

Изобретение относится к получению применимых в качестве удобрений композиций сульфата-нитрата аммония (ASN). Способ получения двойной соли сульфата-нитрата аммония 1:2 включает объединение сульфата аммония, азотной кислоты и источника аммиака в водном растворе с образованием реакционной смеси; нагревание реакционной смеси до температуры от приблизительно 160°C до приблизительно 180°C; обеспечение протекания реакции в реакционной смеси с формированием промежуточной смеси; нагревание промежуточной смеси до конечной температуры от приблизительно 175°C до приблизительно 190°C и удержание промежуточной смеси при конечной температуре для удаления достаточного количества воды из промежуточной смеси с образованием двойной соли сульфата-нитрата аммония 1:2. Изобретение позволяет получить двойные соли сульфата-нитрата аммония без усложнений и без высокой стоимости двухстадийной нейтрализации, а также без возможных рисков работы с расплавленным нитратом аммония. 2 н. и 12 з.п. ф-лы, 1 ил., 3 пр.
Наверх