Способ получения сульфата аммония

Авторы патента:

Кинзябулатова Гульназ Садрихановна (RU)

C01C1/24 - сульфаты аммония (C01C 1/14 имеет преимущество)

Владельцы патента RU 2528674:

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

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.

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 процесса алкилирования получить продукт с малым содержанием органических веществ.

Недостатком способа является низкое качество сульфата аммония, связанное с присутствием органических веществ, а также сложность технологического процесса, обусловленная использованием горючих легковоспламеняющих органических растворителей в качестве экстрагента.

Известен способ получения сульфата аммония из сточных вод [А.с. СССР №186990, кл. C01B, опубл. 18.11.1966], содержащих сульфат аммония и загрязненных органическими примесями, путем продувки газообразного аммиака под давлением 5-12 атм при температуре 10-20°C в течение 2 час.

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

Известен способ получения сульфата аммония из промывных растворов травления металла, содержащих сульфат железа (II) и серную кислоту [А.с. СССР №148035, кл. 12К7, опубл. 1962, БИ №12] путем нейтрализации известняком или углекислым кальцием при pH от 5 до 9, отделения полученного гипса от воды 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 промывной воды, упариванием раствора сульфата аммония, кристаллизацией и сушкой кристаллов с получением целевого продукта.

Недостатком способа является многостадийность технологического процесса и низкое качество целевого продукта. Сульфат железа (II) FeSO₄ при высоких значениях pH (около 8-9) переходит в осадок в виде гидроксида железа Fe(OH)₂ и загрязняет гипс, далее при обработке гипса углекислым аммонием переходит в жидкую фазу и загрязняет целевой продукт. При низком значении pH (в пределах 5-7) сульфат железа FeSO₄ остается в растворе, что приводит к снижению выхода сульфата аммония.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению по технической сущности и достигаемому результату является способ получения сульфата аммония [патент РФ №2445263, кл. C01C 1/24, опубл. 20.03.2012], из подотвальной и 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 путем их нейтрализации аммиаком, отделения полученного осадка от раствора сульфата аммония отстаиванием и фильтрованием, упаривания раствора сульфата аммония, кристаллизации и сушки кристаллов с получением целевого продукта, при этом подотвальную или карьерную воду нейтрализуют аммиаком до достижения pH реакционной смеси 4,5 - 5, выделяют осадок гидроксида железа Fe(OH)₃, а фильтрат донейтрализуют аммиаком с получением раствора сульфата аммония с показателем pH среды 6,5-7. Способ позволяет рационально использовать компоненты исходного сырья, упростить процесс получения сульфата аммония.

Недостатком известного способа является недостаточно высокое качество целевого продукта из-за присутствия тяжелых металлов.

Задача изобретения - повышение качества целевого продукта путем снижения содержания тяжелых металлов.

Поставленная задача достигается в предлагаемом способе 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 путем их нейтрализации аммиаком, отделения полученного осадка от раствора сульфата аммония отстаиванием и фильтрованием, упаривания раствора сульфата аммония, кристаллизации и сушки кристаллов с получением целевого продукта, при этом процесс проводят в две стадии; на первой стадии подотвальную или карьерную воду нейтрализуют аммиаком до достижения pH реакционной смеси 8,0-9,0, а на второй стадии обрабатывают раствором карбоната аммония в массовом соотношении подотвальная или карьерная вода: карбонат аммония, равном 200-350:1.

Сущность изобретения заключается в следующем. Подотвальные и карьерные воды наряду с сульфатом железа (III) Fe₂(SO₄)₃, серной кислоты микроэлементами, содержат также тяжелые металлы, в частности соединения кадмия. При нейтрализации подотвальной и карьерной воды аммиаком определенная часть тяжелых металлов остаются в растворе сульфата аммония за счет образования водорастворимых комплексных соединений тяжелых металлов с аммиаком. Протекание реакций комплексобразования не позволяет обеспечить высокую степень очистки раствора сульфата аммония от примеси тяжелых металлов, которые далее переходят в целевой продукт.

Проведение процесса получения сульфата аммония из подотвальной и карьерной вод в две стадии, а именно путем их нейтрализации аммиаком до достижения pH реакционной смеси 8,0 - 9,0 на первой стадии и на второй стадии - обработке раствором карбоната аммония в массовом соотношении подотвальная или карьерная вода: карбонат аммония, равном (200-350):1, обеспечивают минимальное содержание тяжелых металлов в растворе сульфата аммония и в целевом продукте. При этом тяжелые металлы, как кадмий, переходят в осадок в виде соответствующих малорастворимых карбонатов.

Полученные экспериментальные данные лабораторных опытов представлены в таблице 1.

При получении сульфата аммония путем нейтрализации подотвальной или карьерной воды аммиаком (опыты 1, 3 и 8) остаточное содержание вредной примеси кадмия в растворе сульфата аммония составляет 0,08-0,22 мг/л, что существенно выше значений предельно допустимых концентраций (ПДК) данного элемента в водоемах рыбохозяйственного назначения (не более 0,005 мг/л) и хозяйственно-питьевого водопользования (не более 0,001 мг/л). Проведение нейтрализации подотвальной воды карбонатом аммония (опыт 13) также не обеспечивает необходимую степень очистки от соединений кадмия.

Проведение процесса получения сульфата аммония при достижении показателя pH среды менее 8,0 (опыт 2, pH=7,5) на первой стадии нейтрализации подотвальной воды аммиаком и последующая обработка карбонатом аммония также не обеспечивает эффективную очистку от кадмия. К аналогичным результатам приводит поддержание показателя рН среды на первой стадии процесса выше 9,0.

Проведение процесса получения сульфата аммония в предлагаемых интервалах показателей процесса обеспечивает получение целевого продукта высокого качества с малым содержанием примеси кадмия (опыты 5, 6, 10, 11).

Однако при поддержании pH среды на первой стадии нейтрализации подотвальной или карьерной воды в пределах 8,0-9,0, а на второй стадии при снижении расхода карбоната аммония ниже массового соотношения подотвальная или карьерная вода: карбонат аммония, чем 350:1 (опыты 4, 8), имеет место увеличение остаточного содержания кадмия в растворе аммония. При этом расход карбоната аммония недостаточен для полного осаждения примеси тяжелого металла. Увеличение расхода карбоната аммония более массового соотношения, чем 200:1 (опыты 7, 12), не обеспечивает дальнейшего роста степени очистки сульфата аммония от примеси кадмия и приводит к перерасходу реагента.

Пример 1. Для получения сульфата аммония использовали подотвальную воду Старогоднего хвостохранилища отработанного месторождения железо-медно-цинковых сульфидных руд. Подотвальная вода содержит 1,3 г/л сульфата железа (III), 7,0 г/л серной кислоты H₂SO₄, микроэлементы, а также 0,35 мг/л кадмия. Показатель pH исходной подотвальной воды 3,0. На первой стадии процесса 72,4 г подотвальной воды нейтрализовали аммиаком до достижения показателя рН реакционной смеси 8,1. Расход 10%-ного раствора аммиака составил 17,5 г. Процесс сопровождается выделением объемного осадка гидроксида железа (III) Fe(OH)₃. На второй стадии процесса полученную суспензию обработали 15%-ным раствором карбоната аммония, взятого в количестве 2 г. Расход карбоната аммония составил 0,3 г, массовое соотношение подотвальная вода: карбонат аммония 250:1. Далее реакционную смесь отстаивали, осадок от раствора сульфата аммония отделяли фильтрацией. Фильтрат, представляющий собой раствор сульфата аммония, упаривали, выделенные кристаллы сушили с получением целевого продукта.

Предлагаемый способ получения сульфата аммония позволяет повысить качество целевого продукта - сульфата аммония путем снижения содержания примеси тяжелого металла - кадмия.

Способ 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, путем их нейтрализации аммиаком, отделения полученного осадка от раствора сульфата аммония отстаиванием и фильтрованием, упаривания раствора сульфата аммония, кристаллизации и сушки кристаллов с получением целевого продукта, отличающийся тем, что процесс проводят в две стадии, на первой стадии подотвальную или карьерную воду нейтрализуют аммиаком до достижения pH реакционной смеси 8,0-9,0, а на второй стадии обрабатывают карбонатом аммония в массовом соотношении подотвальная или карьерная вода : карбонат аммония, равном (200-350):1.

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.

Способ производства гидросульфата аммония // 2519945

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.

Способ переработки фосфогипса на сульфат аммония и фосфомел // 2510366

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.

Способ получения высокочистого углекислого кальция и азотно-сульфатного удобрения в процессе комплексной переработки фосфогипса // 2509724

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.

Способ получения сульфата аммония // 2489352

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

Способ получения сульфата аммония // 2489352

Способ управления процессом получения жидкого удобрения из маточного раствора // 2464253

Изобретение относится к сельскому хозяйству. .

Способ утилизации побочных продуктов, получаемых при производстве экстракционной фосфорной кислоты // 2462419

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

Способ управления процессами выпаривания сульфата аммония в производстве капролактама // 2458007

Изобретение относится к технологии выделения сульфата аммония из водного раствора и может быть использовано в химической и нефтехимической промышленности. .

Способ получения сульфата аммония // 2445263

Изобретение относится к производству сульфата аммония и может быть использовано в химической промышленности, в частности в технологии минеральных удобрений. .

Способ производства двойного сульфата и раствора хлористого водорода // 2548959

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.

Способ переработки гипса // 2554139

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.

Способ производства аммиака и серной кислоты из сульфата аммония // 2560445

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.

Способ получения сульфата аммония // 2574772

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.

Способ получения сульфата-нитрата аммония // 2581399

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.

Способ получения гранулированного сульфата аммония // 2618763

Изобретение относится к получению гранулированного сульфата аммония, который может быть использован в качестве минерального удобрения как самостоятельно, так и в смеси с другими минеральными компонентами. Техническим результатом является уменьшение размера и увеличение прочности гранул сульфата аммония. Технический результат достигается способом, включающим 2-стадийную нейтрализацию серной кислоты аммиаком сначала в емкостном реакторе, а затем в трубчатом реакторе с последующим гранулированием и сушкой продукта. На первой стадии процесса нейтрализацию ведут до получения пульпы с мольным отношением NH3:H2SO4, равным 1,2-1,5, и влажностью 12-15%, на второй стадии - до мольного отношения NH3:H2SO4, равного 2,0, и полученную пульпу подают на гранулирование в барабанный гранулятор-сушилку. 3 пр.