Спосіб очищення нітрату стронцію від домішок барію в технології отримання карбонату стронцію -
Винахід відноситься до способу очищення нітрату стронцію від домішок барію технології отримання карбонату стронцію. Спосіб полягає в розчиненні суміші кристалів нітрату стронцію та барію у вертикальному потоці з протиточною подачею розчину азотної кислоти з концентрацією 170-180 г/л знизу та питомій витраті 4,5-5,5 м 3 /м 2 год . Спосіб дозволяє знизити втрати стронцію. 1 табл., 2 іл.
Малюнки до патенту Україна 2024433
Спосіб може знайти застосування при переробці стронцієвого концентрату карбонат стронцію.
Відомий спосіб переробки (патентна заявка N 22002363, ФРН) стронцієвого концентрату, відповідно до якого стронцієвий концентрат обробляють азотною кислотою. При цьому рідку фазу переходять нітрат кальцію і сполуки заліза, алюмінію, фосфору, фтору, а основна кількість стронцію залишається в осаді. Після фільтрування осад обробляють водою для розчинення нітрату стронцію. Отриману суспензію нейтралізують аміаком та осад домішок фосфатів, фторидів, заліза, алюмінію разом з нерозчинним осадом відокремлюють від розчину нітрату стронцію фільтруванням. Розчин нітрату стронцію направляють отримання карбонату стронцію, а матковий азотнокислий розчин після першої операції фільтрування повертають на розкладання апатиту. Недолік відомого способу у тому, що він характеризується значною втратою стронцію у твердій фазі нерозчинного залишку. Спосіб вимагає використання трудомістких операцій фільтрування, а продукт карбонату стронцію, що виходить за цим способом, не завжди задовольняє вимогам по вмісту домішок.
Найбільш близьким за технічною сутністю і досягається ефект до пропонованогоє спосіб, відповідно до якого стронційвмісний осад, отриманий при вилуговуванні вихідного концентрату, обробляють оборотним промивним водним розчином і відокремлюють нерозчинний залишок від розчину відстоюванням з добавками флокулянту і одночасно промивають. Потім із освітленого розчину азотною кислотою висолюють кристали нітрату стронцію. Далі кристали розчиняють у воді і отриманий розчин нітрату стронцію очищають від водорозчинних домішок фосфору, заліза, алюмінію та фтору шляхом нейтралізації аміаком до рН 6,5 з наступним фільтруванням осаду, що випав. Азотнокислий розчин після висолювання нітрату стронцію повертають на розкладання апатиту. З розчину нітрату стронцію беруть в облогу карбонат стронцію. Спосіб використовується у промисловій практиці.
Недолік відомого способу полягає в тому, що він вимагає застосування гостродефіцитного дорогого флокулюючого реагенту. Інший недолік полягає в тому, що при промиванні нерозчинного флокульованого залишку не вдається досягти високого вилучення стронцію як з рідкої, так і твердої фаз, у зв'язку з чим спосіб характеризується значними втратами стронцію з нерозчинним залишком (до 10% в твердій фазі). Крім того, при промисловій реалізації відомого способу готовий продукт - карбонат стронцію не завжди відповідає вимогам якості. Досить часто при використанні відомого прийому очищення стронційвмісного розчину від домішок виходять партії готової продукції карбонату стронцію, що містять неприпустимі кількості домішок фосфору і кальцію.
Сутність винаходу полягає в тому, що в способі переробки стронцієвого концентрату в карбонат стронцію, що включає вилуговування концентрату, переведення стронцій містить осаду в розчин, відділеннярозчину від нерозчинного залишку і його промивання, висолювання кристалів нітрату стронцію подачею азотної кислоти та їх зневоднення, розчинення кристалів, осадження з розчину домішок і фільтрування суспензії, що утворюється, подальше осадження карбонату стронцію, відділенню і промиванню направляють на операцію висолювання кристалів нітрату стронцію, які потім перед зневодненням піддають очищенню шляхом протиточного контактування з азотною кислотою у висхідному потоці.
Справді, після вилуговування стронційвмісного концентрату водним розчином утворюється пульпа, тверда фаза якої представлена крупнозернистим осадом і тонкодисперсними шламами. У відомому способі, в якому прагнуть повного відділення розчину від твердої фази, змушені використовувати для отримання освітленого розчину гостродефіцитний дорогий флокулюючий реагент (поліакриламід). Причому його витрата через наявність у пульпі тонкодисперсних шламів (великість 5-10 мкм) є значною і перевищує 0,5 кг на 1 т нерозчинного залишку.
У пропонованому способі всю тонкодисперсну частину залишку спрямовують на операцію висолювання кристалів стронцію нітрату. Використання такого пропонованого прийому, як очищення кристалів протиточним контактуванням з азотною кислотою у висхідному потоці, призводить до отримання готової продукції карбонату високої якості стронцію.
У запропонованому рішенні контактування свіжої азотної кислоти із забрудненими кристалами здійснюють в умовах протиточного руху фаз у висхідному потоці кислоти, що дозволяє видаляти з поверхні кристалів захоплені тонкодисперсні шлами та різні домішкові опади. У висхідному потоці кислотив умовах стисненого осадження кристалів створюються сприятливі умови для виділення у верхній злив шламів, а також забезпечується такий стан твердих частинок, при якому вони труться одна про одну, відлущуючи та відтираючи з поверхні кристалів різні домішкові частинки та тонкодисперсні шлами. В результаті контактування кристалів і висхідного потоку кислоти забезпечується попереднє очищення від домішок кальцію та фосфору і при остаточному очищенні від домішок відомим прийомом - нейтралізацією до рН = 6, 5 - вдається досягти повного гарантованого очищення. Настільки високий ефект очищення забезпечується завдяки використанню протиточного контактування фаз у висхідному потоці, після чого кислоту використовують для осадження кристалів нітрату стронцію.
Спосіб здійснюють наступним способом. Після розкладання апатиту азотною кислотою утворюється пульпа, яку поділяють відстоюванням. Згущений продукт, який є стронцієвим концентратом, обробляють промивним розчином, що надходить з операції промивання крупнозернистого осаду. В результаті контактування водного розчину та концентрату утворюється розбавлена пульпа, тверда фаза якої є нерозчинним залишком, що складається з крупнозернистих частинок та тонкодисперсного шламу. Нерозчинний залишок класифікують на крупнозернистий матеріал і шлами, наприклад, у вертикальному відстійнику. Крупнозернистий матеріал (нижній продукт класифікації) подають на операцію протиточного промивання, яку здійснюють у вертикальному потоці, а верхній продукт класифікації процесу, що містить частинки 100 класу (0,063 мм), направляють на операцію висолювання кристалів нітрату стронцію. В результаті протиточного контактування крупнозернистого осаду та промивної рідини поряд зефективним промиванням відбувається довилуговування стронцію з твердої фази, після чого промитий осад направляють у відвал. Операцію висолювання кристалів нітрату стронцію проводять шляхом подачі розчину азотної кислоти, як який використовують верхній злив, що утворюється після процесу очищення кристалів. Після операції висолювання кристалів перед їх очищенням пульпу розділяють відстоюванням, при цьому матковий розчин з частиною тонкодисперсних шламів нерозчинного залишку направляють в обіг на операцію розкладання апатиту. Згущені кристали направляють на операцію очищення, яку здійснюють шляхом протиточного контактування зі свіжою азотною кислотою у висхідному потоці. Попередньо очищені від домішок кристали стронцію нітрату зневоднюють і далі переробляють за відомою схемою, що включає операції нейтралізації, осадження і фільтрування домішок, осадження карбонату стронцію з освітленого розчину нітрату стронцію.
П р і м е р. Як вихідний продукт беруть згущену пульпу, що утворюється після розкладання апатиту. Ця пульпа, що має щільність 2050 кг/м 3 являє собою стронційвмісний концентрат. Пульпу при перемішуванні розбавляють оборотним розчином, що утворюється після промивання крупнозернистого осаду, до густини 1350 кг/м 3 . При такій щільності через 10-15 хв відбувається переведення солей Sr в розчин і практично повне виділення нижнього продукту крупнозернистого осаду. Верхній продукт класифікації декантується і надходить висолювання кристалів нітрату стронцію. В результаті процесу класифікації у верхній слив виводиться близько 20% від кількості нерозчинного залишку. Нижній продукт процесу класифікації подається в колонний апарат, в якому реалізується процес протиточного промивання крупнозернистогоосаду у висхідному потоці свіжої води. При протиточній взаємодії зернистого осаду та води здійснюються одночасно три технологічні процеси. У вертикальному потоці за певної швидкості відбуваються класифікація твердого матеріалу, довилуговування стронцію із зернистого осаду і промивання.
Результати процесу промивання крупнозернистого осаду вертикальному потоці представлені в табл. 1.
Результати процесу очищення кристалів нітрату стронцію у вертикальному потоці представлені у табл. 2.
Після процесу попереднього очищення кристали піддаються зневоднення процесу фільтруванням під вакуумом. При фільтруванні на наливній вирві отримано питому продуктивність 11,8 т/м 2 . Як фільтрувальну перегородку використовували поліпропілен артикул 86012.
Після процесу фільтрування кристали розчиняються у воді, і розчин, що утворюється, нейтралізується водним розчином аміаку до рН = 6,5. В результаті процесу нейтралізації в осад випадають водорозчинні домішки заліза, алюмінію, фосфору та кальцію. До нейтралізованої суспензії додається розчин карбонату амонію з розрахунку 10-15 л на 1 м 3 суспензії для отримання невеликої кількості кристалів карбонату стронцію. Суспензію, що утворюється, містить добре фільтруються кристали карбонату стронцію, намивають фільтруванням на фільтрувальну перегородку (товщина шару 2-3 мм) і потім через попередньо намитий шар осаду фільтрують суспензію, що залишилася, містить домішки. В результаті процесу фільтрування виходить прозорий розчин нітрату стронцію, з якого додаванням карбонату амонію виділяють кристали карбонату стронцію (готова продукція). В результаті фільтрування суспензії через попередньо намитий шар була отримана питома продуктивність1,9 м 3 /м 2 ч. Фільтрування проводиться під тиском, як фільтрувальна перегородка використовується тканина арт. ТТФ-11.
Результати очищення кристалів нітрату стронцію при контактуванні з висхідним потоком азотної кислоти і осадження кристалів карбонату стронцію, отриманих за пропонованим способом (питома продуктивність за вихідними кристалами 14 г/м 2 добу, питома витрата 58% азотної кислоти 4,0 м 3 /т кристалів), представлені у табл. 3.
Використання запропонованого способу дозволяє виключити використання флокулюючого реагенту, забезпечити суттєве підвищення вилучення стронцію з нерозчинного залишку та гарантує необхідну якість готової продукції (карбонату стронцію).
ФОРМУЛА ВИНАХОДУ
СПОСІБ ОЧИЩЕННЯ НИТРАТУ СТРОНЦІЯ ВІД ПРИМІСІВ БАРІЯ В ТЕХНОЛОГІЇ ОТРИМАННЯ КАРБОНАТУ СТРОНЦІЯ, що включає розчинення вихідних кристалів в розчині азотної кислоти з концентрацією 170 - 180 г/л з отриманням очищеного розчину, низу та питомій витраті 4,5 – 5,5 м 3 на 1 т кристалів.