Способ получения фторида кальция

О П И С А Н И Е и 1929563ИЗОБРЕТЕН ИЯК АВТОРСКРМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветсиикСоциавнстичесиикРеспубвни(53)М. Кл. присоедииеииеее заявки Ре С 01 Г 11/2 еударстюный кюиите(23) ПриоритетСССР ао делан изфбретени и открытий1) Заявите ЛУЧЕНИЯ ФТОРИДА КАЛЬЦИ 54) СПО н н и да ржа- реаОо С. Изобретение относится к области химической технологии и направленоа охрану внешней среды от эагряэений, повышение комплексного исользования титано-магниевого сырья и утилизацию отходов производства.Фторид кальция широко используют в различных отраслях промышленности. Синтетический фтористый кальций, содержащий н 65 СаГ и 20-2 Я примесей кремневой кислоты, наряду с природным плавиковым шпатом или взамен его может применяться в качестве минррализатора в производстве цемента и при варке стекла. Высокопроцентный фтористый кальций, содержащий 9 М и более Салоп предназначается как наполнитель для резины, используется в качестве флюса в металлургическом процессе и для других целей.Известен способ получения фтори кальция путем обработки фторсоде щих растворов кальцийсодержащим гентом при перемешивании при 0-6 В качестве фторсодержащих растворовиспользуют растворы фтористого аммония или фтористого водорода, а в ка-.честве кальцийсодержащего реагентаводный раствор 6-аминокапроата кальция, содержащего более 2,5 вес,Фкальция в пересчете на Са(ОН)п 1 .Недостатком этого способа яйяетсясложность процесса, связанная с использованием органических реагентов.Наиболее близким по, техническойсущности и достигаемому результату кпредлагаемому является способ получения фторида кальция путем обработкифторсодержащих растворов кальцийсо- Здержащим реагентом при перемешиваниис последующим отделением продукта. Вкачестве фторсодержащих растворов используют кремнефтористоводороднуюкислоту, а в качестве кальцийсодержащего реагента - известь, известнякили мел,Реакция взаимодействия кремнефтористоводородной кислоты с окисью или3 ,929карбонатом кальция протекают по урав.нениямН 51 Г +3 Са 0=3 СаГ, +510 +Н ОилиЯ 1 Г +3 СаСО =3 СаГ +510, +3 СО +Н О Оптимальными условиями процесса осаждения являются: соотношение СаО: :НГ, равное 2,5, при котором жидкая фаза содержит от 1,2 до 4,54 Са 51 Г концентрация исходной Н,151 Г от 8 до 143; применение мела, извести или известняка в тонкоизмельченном виде; нагревание реакционной смеси до 70-80 вС путем подвода тепла извне, при непрерывном перемешивании смеси в течение 2-3 ч. Синтетический фто-, ристый кальций, полученный посредст" вом СаСО при оптимальных условиях, содержал от 62 до ббпр СаГ,от 2 до 123 СаСО, от 19 до 334 ЫО и до О,Ч полуторных окислов 1 2 .Недостатком известного способа является низкое содержание основного вещества в продукте (62-663), сложность процесса, связанная с необходимостью проведения процесса при повышенной температуре (70-80 ОС) и дли. тельность перемешивания (2-3 ч)еЦель изобретения - повышение содержания основного вещества в продук. те до 95-974, упрощение процесса за счет снижения Температуры процесса до 20-,25 оС и сокращение продолжитель. ности перемешивания до, 30 мин.Поставленная цель достигается тем, что согласно способу получения фторида кальция, заключающемуся в обработке фторсодержащих растворов кальцийсодержащим реагентом при пе" ремешивании с последующим отделением продукта, причем в качестве кальцийсодержащего реагента используют отходы титано-магниевого производства йа основе хлорида кальция. К тому же, используют отходы титано-магниевого производства, содержащие 1 О г/л хлорида кальция, 2,5"3,0 г/л карбоната кальция, 0,2-0,3 г/л окиси кальция и при обработке соотношение ионов кальция и фтора поддерживают равным 2-4:1.. Отличительными признаками способа являются использование в качестве кальцийсодержащего реагента отходов титано-магниевого производства на основе хлорида кальция.1Дополнительными отличительными признаками являются использование отходов титано-магниевого производства, содержащих 10-20 г/л и хлоридакальция, 2,5-3,0 г/л карбоната кальция 0,2-0,3 г/л окиси кальция исоотношение ионов кальция и Фторапри обработке.Способ реализуется следующим образом.В титановом производстве при элек тролитическом способе получения титеновых порошков иэ хлоридно-фторидныхэлектролитов в процессе щелочнойгидрообработки катодного осадка получаются производственные растворы, 1 содержащие до 45 г/л фторидов, требующие специального обезвреживания.С другой стороны, на титано-магниевых предприятиях имеются жидкие отходы производства, представляющие со щ бой пульпы, содержащие такце компоненты, которые специально применяются при получении фтористого кальция: хлористый кальций, карбонаткальция, гидроокись кальция, Содер жание вышеуказанных компонентов впульпе составляет, г/л:СаС 1 10-20СаСО 25-30СаО 0,2-03Поскольку одной из стадий образования пульпы является газоочистка,где в процессе карбонизации известкового молока получается СаСО, а известковое молоко многократно циркулирует в системе:сборник-насос-скруббер,содержащиеся в пульпе карбонат кальция и окись кальция являются тонкодис".персными, обладают большей химическойактивностью, вотличие от этих жекомпонентов, находящихся в тонкоизмельченных известняке, извести, меле,В настоящее время эти пульпы подвергают вакуум-фильтрации, жидкая фаза сбрасывается в водоем, являясь од ним иэ источников его загрязнения,а твердая фаза вывозится в отвал,под который заняты сельскохоэяйственные угодья.Способ осуществляется следующимобразом.В производственные фторсодержащиерастворы вводят пульпу иа расчета2-4 части кальция на 1 часть фтора.За счет наличия в пульпе щелочногокомпонента - окиси кальция происходиткорректировка рН до 8-10, Хлоридкальция является осадителем фторидакальция, а твердые частицы карбонатакальция являются затравочным компо9295 5нентом, вызывающим кристаллизацию фтористого кальция. В результате об. разуется осадок, который связывает весь присутствовавший в растворах фторид. Смесь перемешивают 30 мин, отстаивают в течение 1 ч, чтобы дать воэможность сформироваться осадку, и отделяют образовавшийся осадок фильтрованием. Последний промывают водой до отрицательной реакции на хлор-ион 10 (отмывают осадок от растворимых хлоридов) и высушивают при температуре10 о С.Процесс осаждения фторида кальция осуществляют без подогрева при тем з пературе окружающей среды.Качественный и количественный состав полученного осадка установлен с помощью спектрального, рентгенофазового и кристаллооптического методов 20 анализа.П р и м е р 1, В качестве исходных берут производственные растворы, содержащие 10 гlл фтора и 0, 1 г/л, титана и пульпа, имеющая в своем 2 з составе, г/л: СаС 20; СаСО 2,5; СаО 0,2.В 1 л фторсодержащих растворов добавляют пульпу из расчета 1 часть кальция на 1 часть фтора. Смесь пе- з 0 ремешивали 30 мин и отстаивали в течение 1 ч. Отделяют затем образовавшийся осадок фильтрованием, промывают его водойодо исчезновения СГ в промывных водах и высушивают при температуре 110 оС.Данные опыта приведены в табл.1.П р и м е р 2. Способ осуществляют в условиях, аналогичных примеру 1, только пульпу добавляли из расчета 2 части кальция на 1 часть фтора. Данные опыта приведены в табл. 1.П р и м е р 3. Условия осуществления способа аналогичны условиям примера 1, только пульпу добавляют 4 63 6из расчета.2,5 части кальция на 1 часть фтора и смесь перемешивали 5,10, 30 мин. Данные опыта приведены в табл. и 2.П р и м е р 4. Способ осуществляли в условиях, аналогичных примеру 1, но пульпу добавляют иэ расчетачасти кальция на 1 часть фтора. Дан. ные опыта помещены в табл.1.Экспериментальные данные, представленные в табл.1, показывают, что при использовании в качестве кальцийсодержащего реагента танкоизмельченного карбоната кальция в получен-. ном продукте содержание фтора кальция составляет 603 в известном способе 62-663), тогда как по предлагаемому способу получен высокопроцентный фторид кальция, содержащий 95-971 СаГ. Примеси, нормируемые ГОСТом 7618-70 на плавиковый шпат, в полученном продукте не обнаружены.Существенным преимуществом предлагаемого способа являетсв также интенсификация процесса образования СаР о чем свидетельствуют данные табл.2, Если в известном способе требуется перемешивание 20-180 мин, то в предлагаемом способе достаточно 10-30 мин, что обусловлено быстрым смешением и хорошим контактом двух жидких компонентов (фторсодержащего раствора и пульпы) в то время как в прототипе контактируют жидкий и твер. дый компоненты.Таким образом, предлагаемый способ позволяет повысить содержание основного вещества в продукте с 62- 663 до 95-973, упростить процесс за счет снижения температуры процесса с 70-800 С. до комнатной и сократить продолжительность перемешивания с 2- 3 ч до 30 мин и кроме того, позволяет ликвидировать сброс солей и фтора со сточными водами.1 1 1 111 11 екхх х,х о э о 0 Р х.йф-,д 0 са их хх е . 3о 1 1 - аоо :ьЭХ Я 1- М а 3- 3 О О В о о "-й 6 о . о Э С Э юог хох " 1 о э э У ИО,1Э ХХЭ Еаф вС ССХй9 й 19 .ео щХЫ1 о эО ХоЗаказ 3397/28 .Тираж 514 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб., д.4/5 Филиал ППП "Патент", г,ужгород, ул.Проектная, 4 1, Способ получения фторида кель. ция путем обработки Фтораодержащих растворов кальцийсодержащим реагентомпри. перемешивании с последующим отде" лением продукта, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения содержания основного вещества в продукте, упрощения процесса за счет сниже ния температуры процесса и сокращения продолжительностй перемешивания, в качестве кальцийсодержащего реагента используют отходы титано"магниевого производства на основе хлорида кальция. 122. Способ по и.1, о т л и ч а ющ и й с я тем, что используют отходы титано"магниевого производства,содержащие 10-20 г/ц хлорида кальция,2,5-3,0 г/л карбонатакальция, 0,20,3 г/л окиси кальция.3. Способ по п.1, .о т л и ч а ющ и й с я тем, что при обработке соотношение ионов кальция и фтора поддерживают равным 2"4,1.Источники информации,1 принятые во внимание при экспертизе1. Патент ВеликобританииУ 1238069, кл. С 1 А, 1971.2. "Журнал прикладной химии", 195,Ю 4, т,ХХУ, с.34 Б(прототип).