Способ получения ангидрита сульфата кальция
О П И С А Н И E ().952100
ИЗОБРЕТЕНИЯ
Союз Советских
Социалистических республик
К.ПАТЕНТУ (6 I ) Дополнительный к патенту (5!) М. Кл (22) Заявлено 12.12. 79 (2I ) 2851660/23-26
Ъ (23) Приоритет — (32) 13.12.78 с 01 F 11/46
Государственный комитет
СССР по делам изобретений и открытий (31) 7812109 (33) Нидерланды
Опубликовано 15.08.82. Бюллетень № 30
Дата опубликования описания 15. 08. 82 (53) УДК 661.842. .532(088.8) Ф йоханнес
1 «ч
"":- -""- ."Йв :„=
I - "": НУйб.
Р т)тХНИ:,:; ;,;
88$ | 0 аф < л (72) Авторы изобретения
Иностранцы
Корнелис Антониус Мария Ветерингс и
Анна Янсен (Нидерланды) Иностранная фирма
"Стамикарбон Б. В. " (Нидерланды) (71) Заявитель (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ АНГИДРИГА СУЛЬФАТА
КАЛЬЦИЯ
Изобретение относится к способам получения ангидрита из дигидрата сульфата кальция.
Известен способ получения ангидрита путем обработки фосфогипса серной кислотой с концентрацией 15-33% в присутствии эатравочного материала в течение 2-3 ч при температуре от 60 С до температуры кипения раствора серной кислотой C1)
Недостатком этого способа является необходимость осуществления процесса в присутствии затравочного материала, а кроме того получение кристаллов с размером не более 2-3 мкм.
Известен также способ получения .ангидрита из дигидрата сульфата кальция путем перекристаллизации его обработкой серной кислотой с концентрацией 75-80%. Сущность способа заключается в том, что суспензию дигидрата делят на 2 части: меньшая часть дигидрата контактирует с серной кислотой при 20-70 С в течение 4-60 минт25 при этом получают затравочный кристаллический ангидрит, который затем смешивают со второй частью суспензии и полученную смесь нагревают при температуре от 80ОС до температуры кипения смеси. Концентрация серной кислоты в жидкой фазе составляет порядка 26-28% 323.
Недостатком данного способа является необходимость предварительного получения затравочного материала, а также невозможность получения целевого продукта с заданным размером частиц.
Цель изобретения — упрощение процесса за счет исключения стадии предварительного получения затравочного материала, а также получение продукта с широким диапазоном размеров частиц.
Поставленная цель достигается тем, что согласно способу получения ангидрита из.дигидрата обработкой его серной кислотой при повышенной температуре концентрацию H SO в жидкой фазе поддерживают на уровне
40-65% и процесс ведут при температуре 20-90 С в течение 5-180 мин.
С целью получения кристаллов с размером 0,5-3 мкм перекристаллизацию ведут при 40-90оС в течение
5-30 мин.
С целью получения кристаллов с. размером 10-20 мкм процесс осущест952100. вляют при 2,-45ОC в течение 30180 мин.
Перекристаллизацию ведут в присутствии соединений металлов, выбранных иэ группы, содержащей железо, цинк алюминий, хром, ванадий. 5
Соединение указанных металлов вводят в количестве 0,01-1Ъ по металлу от веса перекристаллизационной смеси.
Предпочтительным является коли чество 0,02-0,2 вес.Ъ.
Выбор предлагаемых интервалов концентрацией Н БО+,времени и температуры процесса обусловлен тем, что при других значениях этих парамет- 15 ров образуется не ангидрит, а полугидрат сульфата кальция или имеет место низкий выход целевого продукта.
Соединение указанных металлов можно вводить как в твердом, так и 20 в растворенном виде.
Полученный продукт имеет вид бруска при соотношениях длина:ширина:толщина 10:10:2.
При использовании в процессе пере-25 кристаллизации многовалентных ионов металла получаются частицы с соотношением длина:ширина:толщина
10:10:(8-10). Чистый продукт со средним диаметром частиц 0,5-3 мкм по- 30 лученный согласно предлагаемому способу, имеет объемный вес 1000о1500 г/л и является подходящим для использования при изготовлении строительных материалов. 35
Грубый продукт с размером частиц
10-20 мкм имеет объемный вес 700. 100 г/л и его можно испольэовать в качестве покрытия или наполнителя в бумажной промышленности.
Маточный раствор после отделения осадка целевого продукта может быть
Температура, С
Время пребывания
Пример, Р
Весовая концентрация H SO< по отношению к смеси, В
Объемный вес, г/л
Толщина, мкм
Длина, мкм
1100
0,5
2,5
20 мин
60
800
3-4
40
2 ч
1100
0,5
2,5
20 мин
20 мин
10 мин
2,5 ч
55
1450
0,2
65
0,1
0,5
4 I
750-850
15-17
25. сульфата кальция подвергают рекристал65 лизации с помощью серной кислоты, П р и м в р 7. Таким же образом, как и в примере 1, дигидрат использован для различных целей например для приготовления сульфата аммония, сульфат-нитрата аммония, дигидрирования природного фосфата.
В качестве исходного продукта — дигидрита сульфата кальция используют фосфогипс.
Пример 1. Дигидрат сульфата кальция, полученный мокрым способом, как побочный продукт производства,, фосфорной кислоты, вводят в стеклянный реакционный сосуд емкостью 0,3л, снабженный мешалкой. Затем подводят концентрированную 96%-ную серную кислоту в таком количестве, чтобы концентрация H 60 вес.В. Температуру в реакционном сосуде . поддерживают 60ОС. Смесь перемешивают в реакционном сосуде в течение 20 мин. Полученную массу затем фильтруют. Осадок после фильтрирования промывают холодной водой и сразу же высушивают при 100ОС. С помощью дифракции рентгеновских лучей было показано, что твердый продукт на 100% состоит иэ сульфата кальция. Продукт имеет вид бруска со средней длиной и шириной 2,5 мкм и средней толщиной 0,5 мкм. Объемный вес составляет около 1100 г/л. Пример ы 2-6. Таким же образом, как и в примере 1, дигидрат сульфата кальция. подвергают рекристаллизации с помощью серной кислоты при различных величинах температуры, концентрации кислоты и времени пребывания. Полученные результаты приведены в табл. 1. Таблица 1 Полученный сульфат кальция 952100 Пример, Весовая концентрация Н 150 по отношению к смеси, Ъ Температура,oC Время пребывания Добавка металла, вес.% относительно смеси Продукт Pfe Длина, мкм Толщина, мкм.50 10-12 1 ч 0,1 55 20 мин 25 мин 0,05 0,05 2,5-3 60 Необработанный гипс Материал Сульфат кальция ° Р 05 Фтор Алюминий Свинец Калий Формула изобретения в которую добавляют сульфат цинка при весовой концентрации по цинку 0,1% относительно суммарной рекристаллизационной смеси. Весовая концентрация H>SO< в рекристаллизационной смеси составляет 50%, температуру поддерживают на уровне 40 С. Через 1 ч массу фильтруют, à осадок после фильтрования промывают о холодной водой и высушивают при 100 С.!0 Пример 10. Таким же образом, как и в примере 1, нечистый гипс, полученный при производстве фосфорной кислоты мокрым способом, 30 подвергают рекристаллизации с помощью серной кислоты при 60 С и времени пребывания 20 мин. Весовая концентрация HyS04 в смеси составляет О, 34Ъ 0,85% 700 рр 10 рр 100 рр Из табл. 3 видно, что большинство примесей переходит в жидкую фазу рекристаллизационного раствора при рекристаллиэации. Предлагаемый способ позволяет по- 55 лучать ангидрит с заданным размером частиц без предварительного введения затравочного материала. 1. Способ получения ангидрита сульфата кальция путем перекристаллизации его дигидрата обработкой сер- 65 Продукт содержит частицы в виде брусков со средней длиной и шириной около 12 мкм и со средней толщиной 10-12 мкм. Пример ы 8 и 9. Таким же образом, как и в примере 7, дигидрат сульфата кальция подвергают рекристаллизации с помощью серной кислоты при различных величинах температуры, концентрации серной кислоты, времени пребывания и добавки металла. Результаты приведены в табл. 2. Т а б л и ц а 2 60Ъ. Продукт имеет те же размеры и объемный вес, что и в примере 1. Как необработанный. гипс, так и полученный ангидрит были проанализированы на фосфат, фтор и отдельные металлы. Результаты представлены в табл.3. Таблица 3 0i01% 0,05% 140 рр 10 рр 20 рр ной кислотой при повышенной температуре, отличающийся тем, что, с целью упрощения процесса и получения целевого. продукта с заданным размером частиц,.перекристаллиэацию ведут при содержании серной кислоты в жидкой фазе 40-65%, температуре 20-90 С в течение 5180 мин ° 2. Способ по п.1, о т л и ч аю шийся тем, что, с целью получения кристаллов со средним размером 0,5-3 мкм, перекристаллиэацию ведут при температуре 40-90 С в течение 5-30 мин. 952100 3. Способ по п. 1, о т л и ч аю шийся тем, что, с целью получения кристаллов со Срьдним разме.ром 10-20 мкм, процесс ведут при температуре 20-45 C в течение 30180 мин. 5 4. Способ по и. 1, î r л и ч аю шийся тем, что перекристаллизацию ведут в присутствии соединений металлов, выбранных из группы, содержащей железо, цинк, алюминий, хром, 10 ванадий. 5. Способ по и. 4, о т л н ч аю шийся тем, что соединение указанных металлов вводят в количестве 0,01-1Ъ по металлу от веса перекристаплизуемой смеси. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Патент США 9 2531977, кл. 23-122, 1950. 2. Патент США Р 2956859, кл. 23-122, 1960., Заказ 5984/80 Тираж 509 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5 Филиал ППП "Патент", г.Ужгород, ул.Проектная, 4 Составитель Л. Темирова Редактор Л. Алексеейко Техред С.Мигунова Корректор A. Грицейко
