Способ выделения нитрата кальция

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик(22) Заявлено 030281 (21) 3245828/23-26 с присоединением заявки Мо(И М. Кл.з С 05 В 11/06 Государственный комитет СССР по дедам изобретений н открытнй(54) СПОСОБ ВЫДЕЛЕНИЯ НИТРАТА КЛЛЬЦИЯ Изобретение относится к способайудаления иэ азотнокислотного раствора, полученного при разложении фосфатного сырья азотной кислотой, избыточного нитрата кальция, которыйснижает качество комплексных удобрений, на которые перерабатываетсяэтот раствор вытяжка).Известен способ охлаждения азот,нокислотного раствора непрерывнымметодом от 28 до 15 оС и выделениянитрата кальция путем добавленияв маточный раствор зародмшей кристалла Са(ИО)т 4 Н, О и охлаждения доОоС с помощью системы холодильников,Перед окончанием процесса кристаллизации часть маточного раствора направляют обратно в цикл, на охлаждение следующей партии раствора, а остальное перерабатывают на удобрения1,Недостатками такого способа являются длительность процесса и сложность технологического.оформпенияспособа.Наиболее близким по техническойсущности и достигаемому результатук изобретению является способ выделения нитрата кальция путем охлаждения аэотнокислотной вытяжки,полученной при разложении фосфатов избытком 55 - 60-ной азотной кислоты при 40 - 60 С. Нитраткальция выделяют, охлаждая азотнокислотную вытяжку (до -15 С) в серии;кристаллизаторов, работающих периодически, добавляя зародышевые кристаллы. Криеталлиэаторы наполняют, охлаждают и выгружают в определеннойпоследовательности, что дает непрерывный поток суспенэии. Время кристаллизации 5-6 ч2Недостатками известного способаявляются большая продолжительностьпроцесса (5-6 ч), большой расходхладагента, большие выбросы вредныхвеществ в атмосферу. Кроме того,недостаточно высока степень извлечения вредных примесей СаО и фтора.Целью изобретения является уменьшение содержания вредных примесейкальция и фтора, снижение энергетических затрат,Поставленная цель достигаетсятем, что согласно способу выделениянитрата кальция путем охлажденияазотнокислотной вытяжки, полученнойпри разложении фосфатов азотной кислотой, с последующим введениемЗ 0 затравки иэ кристаллов тетрагидрата975699 4 Следовательно, дополнительный расходхладагента, связанный с поглощениемтеплоты кристаллизации, ликвидируется, что ведет к сокращению энерго.затрат.5 Поверхностно-активные веществавводят в количестве 0,01-0,5 вес.,преимущественно 0,1 вес Введение этих веществ в количестве,большем, чем 0,5 вес., экономиче 10 ски нецелесообразно.Влияние концентрации поверхност-,но-активных веществ (ПАВ) на степень выде 3 В.ния СаО и Е в твердуюФазу представлено в табл. 1,Таблица 1 Степеньизвлечения Гв твердуюФазу,СтепеньизвлеченияСаО,ПАВ Количество,ПАВ 75,5 25 Октадециламин Стеарат кальция 57,1 1,5 82,2 0,1 0,1 1,5 82,1 62,5 П р и м е р 1. Загружают на охлаждение 202 газотнокислотной вытяжки, олученной при разложении апатита0-ной азотной кислотой, состава, : Х 11,40; Р 0 12,30, СаО 14,80; ЕО 0,5662 с температурой 25 С. Добавляют зародышевые кристаллы Са(ИО) 4 НО 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 поверхностно-активные вещества вводят в количестве 0,01-0,5 весВведение 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-активныХвеществ на продолжительность процесса вымораживания представленов табл. 2. 3,5-:4 ч. Температура охлаждающейсмеси -28 ОС.Выде.щют 85 г азотнокислотнойвытяжки и,74,2 г влажных кристалловСа(ХО. ) 4 НО. Кристаллы промываютна Фильтре 60-ной азотной кислотой,охлажденной до -19 С. Состав полу 60 ченной вытяжки, : й 6,99, Р О23,67;. СаО 6,99, ГО 0,813, Составкристаллов Са(МО) 4 НЗО, гН 13,14 у Р 0 0,95 р СаО 22,81 уРО 0,0459. Степень извлечения СаО65 составляет 75,5, Количество тепла,которое нужно отнять при охлажденийсоставляет примерно 22519 Пж.П р и м е р 2. Загружают наохлаждение 210 г азатнокислотной:вытяжки состава, : й 11,14,Р, 0 12,30; СаО 14,80; ЕО 0,427с температурой 25 С. Перед охлаждением в вытяжке растворяют 0,21 г(0,1 вес.) октадециламина (ОДА),энергично перемешивают и охлаждаютдо 0 С. Дают затравку из кристалловоСа(ИО ) 4 Н О,Кристаллизация происходит оченьбыстро, в течение 0,5 ч. Температу- .ра поднимается до ЗфС и быстро снижается до -17 фС. Общая продолжительность.процесса 1,5 ч, Выпавшиекристаллы отфильтровывают, промывают на Фильтре 60-ной азотной кислотой, охлаждают до -170 С.Получают 87,2 г азотнокислотнойвытяжки состава, : Й 9, 24; Р 0 .28 27, СаО 6.72, ЕО 0,422 и121,1 г Са(НО ) 4 Н 0 состава, : й 12,4Р О 0,675, СаО Ъ 7,40, РО 0,433.Степень извлечения СаО. 82,2. Количество тепла, которое нужно отнять:при охлаждении, составляет 20073 ПжП р и м е р 3, Загружают наохлаждение 443,2 г аэотнокислотнойвытяжки состава, : Х, 9, 37; Р 011,75, СаО 14,52, РО 0,507. В раствор вводят октадециламин в количестве 1, 1 г (О, 25 вес. ), Смесь охлаждают до О С и добавляют зародышевые кристаллы Са(ИО, ) 4 Н О. Смомента образования твердой фазытемпература поднимается до 14 фС,затем снижается до -17 - -19 С.оОбщая продолжительность процесса2 ч. Осадок отфильтровывают, промывают охлажденной азотной кислотой;Получают 208,6 г вытяжки состава, :И 7,49, Р 0 26,69; СаО 7,60;РО 0,623 и 202,4 г влажных кристаллов состава, : Я 13,81 Р О 1,92;СаО 21,63, ЕО 0,234,П р и м е р 4 Нагружают наохлаждение 296,9 г аэотнокислотной вытяжки состава, : Х 9,97,ЯР 0 12,72; СаО 14,29, РО 0,584.- В раствор вводят октадециламин вколичестве 1,5 г (0,5 вес.). Смесьохлаждают до -ЗС и добавляют зародышевые кристаллы Са(ИОэ) 4 НО.С момента образования твердойфазы температура поднимается до6 С, затем снижается до -17 С в те 6чение 40 мин. Общая продолжительность процесса 2,5 ч. ОсаДок отфильтровывают, промывают охлажденной азотной кислотой. Получают104,9 г вытяжки состава, : И 8,60;РО 27,06, СаО 7,97, РО 0,415 и137,1 г влажных кристалловСа 1 ЫО). 480 состава, : И 13,09,, РО 0,687 Сао 22,85; Е 0,764,Пример 5, В 198,1 газотнокислотной вытяжки (ЛКВ) состава, : И 10,81,0 12,01,ЕО 0;34 добавляют 0,081 г (0,04 вес.Цстеарата кальция. Смесь охлаждаютодо -16 С,добавляя зародышевые кристаллы Са(И 0): 4 НО; Продолжительность процесса 1,5 ч. Выделившийсяосадок отфильтровывают, промываютазотной кислотой, охлажденной до10 той же температуры. В процессекристаллизации нитрата кальция температура поднимается до Оф С затемоснижается до -17 С. Получают 103,1 гАКВ состава,1 Ч 8 76 РО РОЙ 415 СаО 5,48, РО 0,416 и 88,9 Г влажныхкристаллов тетрагидрата нитратакальция состава, : И 14,25,Р 0 1,45; СаО 22,94; ЕО 0,029.Стейень извлечения СаО составляет78,7, степень извлече".ия Фтора втвердую фазу составляет 29,7.П р и м е р б , В 199,8 г аэот 71 нокислотной вытяжки состава, :И 11,12, РО 12,44; СаО 15,66,25 ГО 0,403 добавляют 1 г (0,5 вес,)стеарата кальция. Смесь охлаждаютРдо -17 С, добавляют зародышевыекристаллы Са(ИО) 4 НО. В процессекристаллизации нитрата кальция тем 30 пература поднимается до 2 фС, затемснижается до -19 С. Продолжительностьпроцесса 1,5 ч. Выделившийся осадокотфильтровывают, промывают охлажденной азотной кислотой. Получают85,5 г АКВ состава, : И б,76;Р О 25,12; СаО 8,35, ГО 0,451 и86,3 влажных кристаллов тетрагидрата нитрата кальция состава, :И 13,46, Р 0 0,68; СаО 23,83;40,ЕО 0,159. Степень извлечения СаО73,7,степень извлечения фтора втвердую фазу составляет 44.П р и м е р 7 , В 245,2 газотнокислотной вытяжки состава, :45 И 10,14; Р 0- 1202; СаО 16,01;ЕО 0,427 добавляют 0,23 г (0,1 вес.)стеарата кальция. Смесь охлаждаютдо -18 С и добавляют зародышевыеокристаллы Са(ИО )4 Н О. В процессекристаллизации нитрата кальция температура поднимается до -2 С, затемснижается до -19 фС. Продолжительность процесса 1,54 ч, Выделившийсяосадок отфильтровывают, промываютохлажденной азотной кислотой. Полу 55 чают 88,5 г АКВ состава, :Х 924; Р 0 2852, СаО 673,Р. 0,423 и 123,5 г влажных кристал.Елов тетрагидрата нитрата кальциясостава, г И 12 37, РО- О 69;ф 0 СаО 20,94; РО 0,441. Степень извлечения СаО 82,2, степень извлечения Фтора в твердую фазу составляет 62,5,Как видно из примеров, при введенни ПАВ в вытяжку перед выморажи975699 Формула изобретения Составитель Р. ГерасимовТехред М.Тепер Корректор С,Шекмар Редактор Л. Лукач Эакаэ 8924/38 Тираж 440 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРПо делам изобретений и открытий113035, Москва, -35, Раушская наб., д, 4/5 Филиал ППП "Патент", г. 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 содержанияфтора в осадке по сравнению с количеством фтора там же без введения ПАВ. 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, со последующим введением затравки изкристаллов тетрагидрата нитратакальция и отделением образующегосяосадка, о т л и ч а ю щ и й с ятем, что, с целью уменьшения содержа 35 ния вредных примесей кальция и Фто-,ра, снижения энергетических затрат,в азотнокислотную вытяжку перед охлаждением вводят поверхностно-активные вещества - октадециламин или2 О стеарат кальция.2. Способ по и. 1, о т л ич,а ю щ и й с я тем, что поверхностно-активные вещества вводят вколичестве 0,01 - 0,5 вес.Ъ,25Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Патент ГДР Р 33843, кл. 16,6,опублик1964,2. Вг 1 й 1 зЬ, СЬею. Епрщ . 13, М 12,1657, 1968 (прототип).