Способ выделения нитрата кальция

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (1975699 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 030281 (21) 3245828/23-26 с присоединением заявки №(И)М Кл з

С 05 В 11/06

Государственный комитет

СССР по делам изобретений н открытнй (23) Приоритет(53) УДК б 31. 842.. б (088. 8) Опубликовано 231182. Бюллетень ¹ 43

Дата опубликования описания 2311,82

М.С. Бурова, В.Н. Кочетков, Т.A. Зйрина и В.Г. Казак

f, I

C з

I (72) Авторы изобретения

3

t (71) Заявитель (54) СПОСОБ ВЫДЕЛЕНИЯ HHTPATA КЛЛЬЦИЯ

Изобретение относится к способай удаления иэ азотнокислотного раствора, полученного при разложении фосфатного сырья азотной кислотой, избыточного нитрата кальция, который снижает качество комплексных удобрений, на которые перерабатывается этот раствор (вытяжка).

Известен способ охлаждения азот.нокислотного раствора непрерывным методом от 28 до 15оС и выделения нитрата кальция путем добавления в маточный раствор зародмшей кристал. ла Ca(NO )> 4Н. О и охлаждения до

O C с помощью системы холодильников.

Перед окончанием процесса кристаллизации часть маточного раствора направляют обратно в цикл, на охлаждение следующей партии раствора, а остальное перерабатывают на удобрения 1), Недостатками такого способа являются длительность процесса и сложность технологического.оформпения способа.

Наиболее близким по технической

à""óöíocòè и достигаемому результату к изобретению является способ выделения нитрата кальция путем охлаждения аэотнокислотной вытяжки, полученной при разложении фосфатов избытком 55 — 60%-ной азотной кислоты при 40 — 60 С. Нитрат кальция выделяют, охлаждая азотнокислотную вытяжку (до -15 C) в серии

;кристаллизаторов, работающих периодически, добавляя зародышевые кристаллы. Криеталлиэаторы наполняют, охлаждают и выгружают в определенной последовательности, что дает непрерывный поток суспенэии. Время кристаллизации 5-6 ч (2).

Недостатками известного способа являются большая продолжительность процесса (5-6 ч), большой расход хладагента, большие выбросы вредных веществ в атмосферу. Кроме того, недостаточно высока степень извлечения вредных примесей СаО и фтора.

Целью изобретения является уменьшение содержания вредных примесей кальция и фтора, снижение энергетических затрат.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу выделения нитрата кальция путем охлаждения азотнокислотной вытяжки, полученной при разложении фосфатов азотной кислотой, с последующим введением затравки иэ кристаллов тетрагидрата

975699

Следовательно, дополнительный расход хладагента, снязанный с поглощением теплоты кристаллизации, ликвидируется, что ведет к сокращению энергозатрат.

5 Поверхностно-активные вещества вводят н количестве 0,01-0,5 вес.В, преимущественно 0,1 вес. В. Введение этих веществ в количестве, большем, чем 0,5 вес.В, экономиче10 ски нецелесообразно.

Влияние концентрации поверхност-. но-активных веществ (ПЛВ) на степень выде3йзния СаО и F в твердую фазу представлено в табл. 1.

Таблица 1

Степень извлечения F в твердую фазу, В

Степень извлечения

СаО, В

IIAB

Количество, В

Октадециламин

78,7

29,7

57,1

0.,1

82,2

0,25

77,3

46,6

0,5

74,4

66,7

Таблица 2

Степень извлечения

СаО, В

Продолжительность процесса; ч

Степень извлечения F в, твердую фазу, В

Количество, В

IIAB

75,5

Октадециламин

Стеарат кальция

57,1

1,5

82,2

0,1

0,1

1 5

82,1

62,5

Пример 1. Загружают на охлаждение 202 г азотнокислотной вытяжки, олученной при разложении апатита

ОВ-ной азотной кислотой, состава, В:

N< 11,40; Р О 12,30, СаО 14,80;

FO 0,5662 с температурой 25 С. Добавляют зародышевые кристаллы

Ca(NO+)< 4Н О и охлаждают до 11 С.

Начинают процесс кристаллизации нитрата кальция. Температура массы поднимается-до 22 С, затем постепеь но снижается до - 17 - -19 С. Проо должительность процесса составляет нитрата кальция и отделением образующегося осадка, в аэотнокислую вытяжку перед охлаждением вводят поверхностно-активные вещества — октадециламин или.стеарат кальция. Причем понерхностно-активные вещества вводят н количестве 0 01-0,5 вес.В.

Введение поверхностно-активных веществ в азотнокислотную вытяжку препятствует росту кристаллических зародышей, благодаря которым процесс кристаллизации начинается при низких температурах. При таких условиях выделяющаяся теплота кристаллизации не оказывает влияния на весь процесс„

Влияние поверхностно-активныХ веществ на продолжительность процесса вымораживания представлено в табл. 2.

3,5-:4 ч. Температура охлаждающей смеси -28ОС.

Выделяют 85 г азотнокислотной вытяжки и,74,2 г влажных кристаллов

Ca(NO>)<- 4Н О. Кристаллы промывают на фильтре 60В-ной азотной кислотой, охлажденной до -19 С. Состав полу60 ченной вытяжки, В: N 6,99, Р О

23,67;. СаО 6,99, РО 0,813. Состав кристаллов Ca(NO ) . 4Н30, Вг

Ng 13g14J Pg 0$ 0,95р СаО 22,81у

FO 0,0459. Степень извлечения Са0

65 состанляет 75,5В. Количество тепла, 975699

6S которое нужно отнять при охлаждений, „составляет примерно 22519 Дж. „

Пример 2. Загружают на охлаждение 210 г азс тнокислотной: вытяжки состава, %: Н 11,14, Р, О 12,30; СаО 14,80; FO 0,427 с температурой 25 С. Перед охлаждением в вытяжке растворяют 0,21 г(0,1 вес.%) октадециламина (ОДА), энергично перемешивают и охлаждают до О С. Дают затравку из кристаллов о

Ca(NO ), 4Н О °

Кристаллизация происходит очень быстро, в течение 0 5 ч. Температу- . ра поднимается до З C и быстро снижается до -174c. Общая продолжительность.процесса 1,5 ч. Выпавшие кристаллы отфильтровывают, промывают на фильтре 60%-ной азотной кислотой, охлаждают до - 174С.

Получают 87, 2 r азотнокислотной вытяжки состава, %: и 9, 24; Р О .

28 27, СаО 6.72, FÎ 0,422 и

121,1 г Са(МО ) 4H О состава, %: N 12,4

Р 0 0,675, СаО %7,40, FO 0,439.

Степень извлечения СаО. 82,2%. Количество тепла, которое нужно отнять- при охлаждении, составляет 20073 П>к.

Пример 3, Загружают на охлаждение 443,2 г аэотнокислотной вытяжки состава, %: N 9, 37; Р О

11,75, СаО 14,52, FO 0,507. В раствор вводят октадециламин в количестве 1, 1 г (О, ?5 вес. %) . Смесь охлаждают до 0 С и добавляют зародышевые кристаллы Са(ИО, ) - 4Н О. С момента образования твердой фазы температура поднимается до 14ОC затем снижается до -17 — -19 С. о

Общая продолжительность процесса

2 ч. Осадок отфильтровывают, промывают охлажденной азотной кислотой;

Получают 208,6 r вытяжки состава, %:

И 7,49, Р О 26,69; СаО 7,60;

РО 0,623 и 202,4 r влажных кристаллов состава, %: N 13,81 Р О 1,92;

СаО 21,63, FO 0,234.

Пример 4.. Нагружают на охлаждение 296,9 r аэотнокислотной вытяжки состава, %: Х 9,97, Я

P О 12,72; СаО 14,29, F0 0,584.В раствор вводят октадециламин в количестве 1,5 г (0,5 вес.%). Смесь охлаждают до -34С и добавляют зародышевые кристаллы Са(ИЬэ) 4Н О.

С момента образования твердой фазы температура поднимается до

6 С затем снижается до -17 С в те4 чение 40 мин. Общая продолжительность процесса 2,5 ч. Осадок отфильтровывают, промывают охлажденной азотной кислотой. Получают

104,9 r вытяжки состава, %: И 8,60;

Р<0 27,O6, Са0 7,97, F0 0,415 и

137,1 r влажных кристаллов

Са(ЫО )z- 4H O состава, %: N 13,09,, Р О4 О, 687 СаО 22, 85; Fo 0,764.

Пример 5, В 198,1г азотнокислотной вытяжки (AKB) состава, %: И4 10,81, О 12,01, F0 0;34 r (0,04 вес.Ц стеарата кальция. Смесь охлаждают о до -16 С,добавляя зародышевые кристаллы Ca(N0%)<: 4Н О; Продолжительность процесса 1,5 ч. Выделившийся осадок отфильтровывают, промывают азотной кислотой, охлажденной до той же температуры. В процессе кристаллизации нитрата кальция температура-поднимается до 04 С затем о

1 снижается до -17 С. Получают 103,1 r

AKB состава, %: N 8,76, Р О 2",42;

15 СаО 5,46, FO 0,416 и 88,9 Г влажне!х кристаллов тетрагидрата нитрата кальция состава, %: N 14,25, Р О 1,45; СаО 22,94; FO 0,029.

Стейень извлечения СаО составляет

78,7%, степень извлече™ия фтора в твердую фазу составляет 29,7%.

Пример 6 . В 199,8 г аэот71 нокислотной вытяжки состава, %:

И 11,12, Р40 12,44; СаО 15,66, 25 ГО 0,403 добавляют 1 r (0,5 вес.%) стеарата кальция. Смесь охлаждают

Р до -17 С, добавляют зародышевые кристаллы Ca(NO )< 4Н О. В процессе кристаллизации нитрата кальция тем3р пература поднимается до 2 С, затем снижается до -194 С. Продолжительность процесса 1,5 ч. Выделившийся осадок отфильтровывают, промывают охлажденной азотной кислотой. Получают

85,5 г ЛКВ состава, %: N< б,76;

P Og 25,12; СаО 8,35, FO 0,451 и

86,3 влажных кристаллов тетрагидрата нитрата кальция состава, %:

N 13,46, P О 0,68; СаО 23,83;

4p;FO 0,159. Степень извлечения СаО

73,7%,степень извлечения фтора в твердую фазу составляет 44%.

Пример 7, В 245,2 г азотнокислотной вытяжки состава, %:

45 N< 10, 14; Р<0 < 12„02; СаО 16, 01;

FO О, 427 добавляют О, 23 г (О, 1 вес.%) стеарата кальция. Смесь охлаждают до -18 С и добавляют зародышевые о кристаллы Ca(NQ ) 4Н О. B процессе кристаллизации нитрата кальция температура поднимается до -2 С, затем снижается до -19 C. Продолжительность процесса 1,54 ч. Выделившийся осадок отфильтровывают, промывают охлажденной азотной кислотой. Полу55 чают 88,5 г AKB состава, %:

Х 9,24; Р> О 28,52, СаО 6,73, F. 0,423 и 123,5 г влажных кристал .Е лов тетрагидрата нитрата кальция состава, % г Ng 12, 37, Р О- 0,69;

60 СаО 20,94; FO 0,441. Степень извлечения СаО 82,2%, степень извлечения фтора в твердую фазу составляет 62,5%.

Как видно из примеров, при введенни IIAB в вытяжку перед выморажи975699

Формула изобретения

Составитель Р. Герасимов

Техред M.Òåïåð Корректор С.Шекмар

Редактор Л. Лукач

Эакаэ 8924/38 Тираж 440 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

По делам изобретений и открытий

113035, Москва, «l-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4 ванием охлаждение ведется в более благоприятных условиях, что пеэволяет снизить расход хладагента улучшить качество вытяжки за счет повышения содержания Р 0 -и снижения содержания фтора.

БыСтрое выделение в твердую фазу нитрата кальция вызывает повышение соосаждения фтористых соединений, что объясняет 10-кратное увеличение содержания фтора в осадке по сравнению с количеством фтора там же без введения IIAB. При промывании осадка азотной кислотой фтор остается в твердой фазе и не переходит в жидкую фазу, что подтверждается аналитическими данными.

Применение предложенного способа дает преимущества, которые заключаются в сокращении расхода хладагента в процессе выделения нитрата кальция вымораживанием, а следовательно, в сокращении энергозатрат; сокращении продолжительности процесса в 2,5-3 раза; улучшении качества получаемой вытяжки вследствие уменьшения содержания фтора и повышения содержания Р 0 .

При введении ПАВ осажденный в виде солей фтор прочно удерживается твердой фазой и не удаляется вместе с промывной кислотой, которая возвращается в цикл и идет на разложение фосфатного сырья.

1. Способ выделения нитрата каль- . ция путем охлаждения аэотнокислотной вытяжки, полученной при разложении фосфатов азотной кислотой, с о последующим введением затравки из кристаллов тетрагидрата нитрата кальция и отделением образующегося осадка, отличающийся тем, что, с целью уменьшения содержаI5 ния вредных примесей кальция и фто-, ра, снижения энергетических затрат, в азотнокислотную вытяжку перед охлаждением вводят поверхностно-активные вещества — октадециламин или

Щ стеарат кальция.

2. Способ по п. 1, о т л и ч .а ю шийся тем, что поверх ностно-активные вещества вводят в количестве 0,01 — 0,5 вес.Ъ.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент ГДР Р 33843, кл. 16,6, опублик ° 1964.

2. British, Chen;. Engng. 13, М 12, 1657, 1968 (прототип).