Способ получения концентрата стронция

 

Изобретение относится к способу получения концентрата стронция из сплава нитрата кальция, получаемого в результате азотнокислотного разложения апатитового концентрата. Раствор нитрата кальция, содержащий нитрат стронция, подвергают конверсии раствором карбоната аммония в две стадии, причем на первой стадии обработку ведут в течение 15 30 мин. до остаточной концентрации кальция в растворе 3-8 г/дм³ После отделения карбоната кальция фильтрат подвергают обработке раствором карбоната аммония до pH 7,0 - 0,9. Двухстадийная конверсия позволяет высадить 61, 9 70,5% стронция в концентрат. 2 табл.

Изобретение относится к способу получения концентрата стронция и может быть использовано при переработке нитратных растворов азотнокислотного разложения фосфоритов, а именно плава четырехводного нитрата кальция, содержащего нитрат стронция.

Недостаток способа 100%-ная потеря стронция с мелом.

Известен способ выделения стронция из АФР, основанный на его ограниченной растворимости в растворе, получающемся при разложении апатита азотной кислотой. Согласно этому способу кристаллы нитрата стронция вместе с нерастворимым остатком фильтрованием выделяют в стронциевый концентрат (ССО) с выходом стронция около 50% от его содержания в апатите. Другую половину стронция вымораживают вместе с нитратом кальция и далее конвертируют в карбонаты с помощью карбоната аммония. Эта часть стронция теряется вместе с мелом [1] Недостаток способа низкий выход стронция в продукт.

Известен способ получения концентрата стронция из стронцийсодержащего фосфатного сырья, включающий растворение его в азотной кислоте, отделение осадка от раствора, вытеснение жидкой фазы из осадка промывкой азотной кислотой, обработку осадка горячей водой, очистку раствора от примесей обработкой аммиаком, отделение осадка примесей и нерастворимого остатка от очищенного раствора нитрата стронция, переработку нитрата стронция в продукт (нитрат или карбонат стронция) [2] Недостатки этого способа невысокий выход стронция в осадок от разложения сырья (около 50%) и дополнительный расход реагентов (азотная кислота и аммиак) для очистки от примесей.

Наиболее близким к предложенному по технической сущности является способ получения концентрата стронция в виде его карбоната, включающий выделение стронцийсодержащего осадка (ССО) из АФР, обработку осадка водой, нейтрализацию водной вытяжки аммиаком в присутствии карбоната аммония, взятого в количестве 0,01-0,03 мас.ч. на одну весовую часть стронция в вытяжке, направление образовавшегося осадка на стадию азотнокислотного разложения апатита, обработку нейтрализованного раствора карбонатом аммония c получением карбоната стронция, его промывку и сушку. Согласно примеру, разделение стронция и кальция осуществляется при промывке стронцийсодержащего осадка 56%-ной азотной кислотой, очистка от других примесей осуществляется нейтрализацией аммиаком стронцийсодержащего раствора. Получают продукт, содержащий 99,2% карбоната стронция, с выходом 72,5% [3] Недостатки известного способа дополнительный расход реагентов 56%-ной азотной кислоты и аммиака и многостадийность процесса.

Предлагаемый способ получения концентрата стронция из нитратных растворов переработки апатитового концентрата отличается тем, что конверсию раствора нитрата кальция, содержащего нитрат стронция, проводят карбонатом аммония в две стадии. Первую стадию проводят до остаточной концентрации кальция в растворе 3-8 г/дм³ в течение 15-30 мин, вторую до достижения рН 7,0-9,0.

Отличиями предлагаемого способа являются прием двустадийной конверсии нитратного раствора кальция и стронция и режимы каждой стадии. Таким образом, разделение кальция и стронция и получение концентрата стронция в предложенном способе осуществляют на стадии конверсии нитрата кальция, вымороженного из АФР, т.е. в существующую технологию азотнокислотной переработки апатитового концентрата вписывают вместо одностадийной двустадийную конверсию, не влекущую дополнительного расхода реагентов.

В прототипе разделение кальция и стронция и получение концентрата стронция в виде его карбоната осуществляют до стадии вымораживания нитратом кальция и стронция, а именно, фильтрацией АФР. Вместе с нерастворимым остатком отделяют осадок нитрата стронция, как нерастворимого в АФР. Для осаждения нитрата стронция используют крепкую азотную кислоту (54%) для растворения апатитового концентрата. Для очистки стронция от кальция и других примесей используют 56%-ную азотную кислоту и аммиак.

В табл. 1 приведены данные о влиянии остаточной концентрации кальция на первой стадии конверсии и рН на второй стадии на количество осажденного стронция. Из данных табл.1 следует, что конверсия совместно присутствующих нитратов кальция и стронция идет с разной скоростью.

В условиях осуществления данного способа при остаточной концентрации кальция в равновесном растворе 3-8 г/дм³ осаждается 82,6-97,5% кальция в виде карбоната. При этом стронций осаждается в виде карбоната на 29,4-71,5% Остальная часть стронция 61,9-71,5% осаждается на второй стадии при рН более 7 (7,0-9,0).

Коэффициент К_Сa/Sr для карбонатного осадка, полученного на первой стадии конверсии, выше, чем для исходного раствора. Коэффициент К_Ca/Sr для карбонатного осадка, полученного на второй стадии конверсии (концентрат стронция) ниже, чем в исходном растворе. Это доказывает возможность разделения кальция и стронция при совместном их присутствии с помощью карбонатной конверсии в две стадии.

При осуществлении первой стадии конверсии при остаточной концентрации кальция в равновесном растворе более 8 г/дм³ осаждается карбоната кальция до 89% т.е. значительная часть кальция поступает на вторую стадию, увеличивая коэффициент K_Ca/Sr (снижается степень разделения кальция и стронция). При осуществлении первой стадии конверсии при остаточной концентрации кальция менее 3 г/дм³ большая часть стронция перейдет в карбонат кальция, снизив тем самым выход стронциевого концентрата.

При осуществлении второй стадии конверсии при рН менее 7,0 стронций осаждается неполно: до 60% стронция остается в растворе после этой стадии. Осуществление второй стадии конверсии при рН более 9,0 ведет к перерасходу реагента-карбоната аммония, не повышая степень осаждения стронция.

В табл. 2 представлены данные о влиянии времени обработки на первой стадии конверсии на степень осаждения кальция и стронция. Из данных табл. 2 следует, что при времени обработки менее 15 мин кальций осаждается недостаточно полно менее 90% При времени обработки более 30 мин, степень осаждения элементов не повышается. Предложенный способ проверен в укрупненно-лабораторном и полупромышленном масштабе.

П р и м е р 1. 1 дм³ раствора плава нитрата кальция, содержащего, г/дм³: нитрат кальция 528,5 (кальций 128,9), нитрат стронция 9,0 (стронций 3,73), обрабатывают при температуре 60^оС в течение 30 мин 0,99 дм³ раствора карбоната аммония (300 г/дм³). Не охлаждая, суспензию фильтруют и получают карбонатный осадок, который промывают и сушат. Выход карбонатного осадка составляет 310 г, он содержит 39,7% кальция и 0,4% стронция. Фильтрат (1,93 дм³) содержит, г/дм³: кальций 3; стронций 1,29, нитрат аммония 256,3, рН 7,0. Степень осаждения на первой стадии составляет, кальция 95,5, стронция 33,0. Фильтрат с содержанием, г/дм³: нитрата кальция 12,3, нитрата стронция 3,13 обрабатывают 0,058 дм³ раствора карбоната аммония (300 г/м³), включая 5% -ный избыток. Условия обработки аналогичны первой стадии обработки. Получают суспензию с рН 8. Ее фильтруют и получают карбонатный осадок, который промывают на фильтре и сушат. Выход осадка составляет 18,7 г, он содержит 31,0% кальция и 13,4% стронция. Этот осадок является концентратом стронция. Выход стронция в концентрат составляет 67% Величина К_Ca/Sr составляет для исходного раствора 34,6, первый карбонатный осадок 100, концентрат стронция 2,3.

П р и м е р 2. 1 дм³ раствора плава нитрата кальция, содержащего, г/дм³: нитрат кальция 466,2 (кальций 113,7); нитрат стронция 4,85 (стронций 2,01); обрабатывают при 70^оС в течение 30 мин 0,86 дм³ раствора карбоната аммония (300 г/дм³). Получают суспензию с рН 7,75, которую не охлаждая фильтруют. Карбонатный осадок промывают на фильтре и сушат. Выход карбонатного осадка составляет 269 г, он содержит, кальций 39,8; стронций 0,23. Степень осаждения в мел составляет, кальций 94,3; стронций 31,0. Фильтрат в количестве 1,3 дм³ содержит, г/дм³: нитрат кальция 20,5 (кальций 5); нитрат стронция 2,56 (стронций 1,06); нитрат аммония 330,7. Его обрабатывают при тех же условиях 0,061 дм³ раствора карбоната аммония (избыток 7%). Получают суспензию с рН 8,2. Ее фильтруют, осадок карбонатов на фильтре промывают и сушат. Выход осадка составляет 18,6 г, он содержит, кальций 35,0; стронций 7,43. Осадок является концентратом стронция, выход в концентрат кальция и стронция составляет 5,7 и 69,0% соответственно. Фильтрат, являющийся раствором аммиачной селитры с концентрацией 345 г/дм³, направляют на получение гранулированной аммиачной селитры. Коэффициент К_Сa/Sr составляет: для исходного раствора 56,6, первого карбонатного осадка 173,2, концентрата стронция 4,71.

П р и м е р 3. 1 дм³ раствора плава нитрата кальция, содержащего, г/дм³: нитрат кальция 466,2 (кальций 113,7); нитрат стронция 4,85 (стронций 2,01), обрабатывают при 70^оС в течение 15 мин 0,823 дм³ раствора карбоната аммония (300 г/дм³). Образовавшуюся суспензию без охлаждения фильтруют, карбонатный осадок промывают на фильтре и сушат. Получают 258 г карбонатного осадка, содержащего, кальций 39,8; стронций 0,23. Фильтрат содержит, г/дм³: нитрат кальция 32,8 (кальций 8,0); нитрат стронция 2,48 (стронций 1,03); нитрат аммония 228,4, рН 7,35. Осаждение в карбонатный осадок, кальций 90,3; стронций 29,5. На второй стадии фильтрат обрабатывают 0,103 дм³ того же раствора карбоната аммония. Полученную суспензию фильтруют, осадок промывают на фильтре и сушат. Карбонатный осадок представляет собой концентрат стронция, его выход 30 г, он содержит, кальций 36,8; стронций 4,74. Фильтрат является раствором аммиачной селитры с концентрацией 327,5 г/дм³ и рН 8,5. Его направляют на получение гранулированной аммиачной селитры. Степень осаждения в концентрат, кальций 9,7; стронций 70,5. Коэффициент К_Ca/Sr составляет: для исходного раствора 56,6, первого карбонатного осадка 174, концентрата стронция 7,77.

Таким образом, предложенный способ позволяет за две стадии конверсии разделить кальций и стронций, совместно присутствующие в плаве нитрата кальция. Выход стронция в концентрат составляет 61,9-70,5%

Формула изобретения

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ КОНЦЕНТРАТА СТРОНЦИЯ из нитратных растворов переработки фосфоритов, включающий обработку исходного раствора карбонатом аммония в две стадии с отделением на первой стадии карбоната кальция и на последней - концентрата стронция с последующей его промывкой и сушкой, отличающийся тем, что обработку раствора на первой стадии осуществляют до остаточной концентрации кальция в растворе 3-8 г/дм³ в течение 15-30 мин и после отделения карбоната кальция раствор обрабатывают до рН суспензии 7-9.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3