Способ выделения кристаллогидрата нитрата кальция

 

Изобретение относится к технологии производства сложных удобрений путем разложения природных фосфатов азотной кислотой, а именно к стадии выделения кристаллогидрата нитрата кальция из азотнофосфорнокислого раствора (АФР). Способ включает охлаждение АФР, кристаллизацию, отделение кристаллов от маточного раствора и их обработку азотной кислотой и последующую промывку кристаллов охлажденным до температуры от минус 10° до плюс 10°С 35-60%-ным раствором нитрата аммония, причем расход последнего поддерживают в пределах 0,1-0,25 мас.ч. на 1 мас.ч. кристаллов. Технический результат - высокая эффективность отмывки кристаллов тетрагидрата нитрата кальция от азотной кислоты.

Изобретение относится к технологии производства сложных удобрений азотнокислотным методом.

Известен способ выделения кристаллогидрата нитрата кальция, предусматривающий охлаждение азотнофосфорнокислого раствора, кристаллизацию, фильтрование или центрифугирование образующейся суспензии и отмывку кристаллов азотной кислотой от маточного раствора [М.Е. Позин. Технология минеральных солей. ч.II, Л., Химия, 1974, с.1339-1342].

Недостаток этого способа заключается в значительных потерях азотной кислоты с кристаллогидратом нитрата кальция.

Наиболее близким по совокупности существенных признаков и достигаемому результату к предлагаемому изобретению является способ выделения кристаллогидрата нитрата кальция, включающий охлаждение азотнофосфорнокислого раствора, кристаллизацию, отделение кристаллов от маточного раствора фильтрованием с последующей их обработкой азотной кислотой и промывкой кристаллов от азотной кислоты водным раствором нитрата кальция с концентрацией 20-40 мас.% и температурой от плюс 5 до минус 10°С [а.с. СССР №644733, кл. С 01 F 11/44, опубл. 30.01.79].

Недостаток способа состоит в невысокой эффективности промывки. При попытке реализовать способ в промышленных условиях выяснилось, что при контакте промывного раствора со слоем кристаллов на фильтре образуется корка на поверхности слоя, по внешнему виду похожая на ледяную и препятствующая проникновению промывного раствора внутрь слоя. В результате промывной раствор стекает по образовавшейся корке в корыто барабанного фильтра, и степень промывки составляет всего 15 отн.%.

Технической задачей, решаемой заявляемым способом, является повышение эффективности промывки кристаллов.

Поставленная техническая задача решается тем, что в способе выделения кристаллогидрата нитрата кальция из азотнофосфорнокислого раствора, включающем его охлаждение, кристаллизацию, отделение кристаллов от маточного раствора, их обработку азотной кислотой и последующую промывку охлажденным нитратсодержащим солевым раствором, согласно изобретению в качестве последнего используют раствор нитрата аммония. При этом расход раствора нитрата аммония поддерживают в пределах 0,1-0,25 мас.ч. на 1 мас.ч. кристаллов, температуру раствора нитрата аммония - в пределах от минус 10 до плюс 10°С, а его концентрацию - в пределах 35-60 мас.%.

Пример 1

Азотнофосфорнокислый раствор, содержащий, мас.%: Р₂ О₅ - 10,8, Са - 9,8, НNО₃ - 7,0, в количестве 80 т/ч охлаждают в каскаде из трех циркуляционных кристаллизаторов до температуры минус 4°С, кристаллы тетрагидрата нитрата кальция, отделенные на барабанном вакуумном фильтре от маточного раствора, в количестве 43,4 т/ч, и содержащие 79% тетрагидрата нитрата кальция и 21% жидкой фазы, помещают в реактор-репульпатор, где обрабатывают охлажденным до минус 5°С раствором азотной кислоты с концентрацией 58% в количестве 24 т/ч. Обработанные азотной кислотой кристаллы отделяют от промывного азотнокислого раствора на втором барабанном фильтре. Количество кристаллов 34,7 т/ч, они содержат 85% тетрагидрата нитрата кальция и 15% жидкой фазы, в том числе 8,8% азотной кислоты. Далее кристаллы непосредственно на фильтре промывают охлажденным до минус 5°С 40%-ным раствором нитрата аммония, взятым в количестве 7 т/ч. Промывка кристаллов на фильтре проходит без каких-либо видимых осложнений. При этом получают 32,4 т/ч промытых кристаллов тетрагидрата нитрата кальция и 9,3 т/ч промывного нитратного раствора. Состав промытых кристаллов, мас.%:

Тетрагидрат нитрата кальция 86

Жидкая фаза 14

в том числе:

Азотная кислота 1,2

Нитрат аммония 4,8

Состав промывного нитратного раствора, мас.%:

Азотная кислота 29,0

Нитрат аммония 13,1

Нитрат кальция 15,8

Промытые кристаллы направляют на переработку в синтетический мел и нитрат аммония, а промывной раствор - на узел азотнокислотного вскрытия апатитового концентрата.

Пример 2

Изменяют режим промывки кристаллов тетрагидрата нитрата кальция, а именно - расход раствора нитрата аммония поддерживают в пределах 3,5-9 т/ч, что соответствует удельному расходу 0,1-0,25 т на 1 т поступающих на промывку кристаллов; температуру раствора - в пределах от плюс 10 до минус 10°С; концентрацию раствора - в пределах 35-60 мас.%. Промывка кристаллов на фильтре проходит без каких-либо видимых осложнений, при этом получают промытые кристаллы тетрагидрата нитрата кальция, содержащие, мас.%:

Тетрагидрат нитрата кальция 84-87

Жидкая фаза 13-16

в том числе:

Азотная кислота 1-2,8

Нитрат аммония 3-6

Пример 3

Проводят опыт по прототипу. Для этого промывку кристаллов проводят охлажденным до температуры минус 5°С 35%-ным раствором нитрата кальция. При промывке на поверхности кристаллов образуется монолитный слой, по внешнему виду напоминающий ледяную корку. В результате раствор нитрата кальция, подаваемый на слой кристаллов, стекает в корыто барабанного фильтра, не промывая кристаллы. Остаточное содержание азотной кислоты в кристаллах составляет 7-7,5 мас.%. Опыт прекращают.

Из представленных данных видно, что заявляемый способ в отличие от способа по прототипу обеспечивает высокую эффективность отмывки кристаллов тетрагидрата нитрата кальция от азотной кислоты.

Положительный эффект обеспечивается использованием для промывки кристаллов раствора нитрата аммония, который не претерпевает на поверхности кристаллов никаких превращений, препятствующих промывке.

Оптимальный удельный расход раствора нитрата аммония 0,1-0,25 т на 1 т кристаллов. При меньшем расходе падает эффективность, увеличение расхода более 0,25 т на 1 т кристаллов неоправданно увеличивает количество воды, вводимой в технологический процесс, а затем должно быть выпарено, что экономически нецелесообразно.

Оптимальный диапазон температур раствора нитрата аммония от минус 10 до плюс 10°С. При использовании раствора с температурой выше плюс 10°С снижается эффективность промывки кристаллов из-за образования в слое осадка каналов вследствие растворения нитрата кальция в точках попадания струй раствора. Использование раствора, охлажденного до температуры ниже минус 10°С, не повышает эффективность промывки, но обусловливает повышенный расход холода.

Оптимальный диапазон концентрации раствора нитрата аммония составляет 35-60 мас.%. Использование более разбавленного раствора обусловит дополнительное обводнение технологического процесса, а применение более концентрированного (выше 60 мас.%) раствора вызовет затруднение с его охлаждением.

Формула изобретения

Способ выделения кристаллогидрата нитрата кальция из азотнофосфорнокислого раствора, включающий его охлаждение, кристаллизацию, отделение кристаллов от маточного раствора, их обработку азотной кислотой и последующую промывку охлажденным нитратсодержащим солевым раствором, отличающийся тем, что в качестве последнего используют раствор нитрата аммония с концентрацией 35-60 мас.%, температурой в пределах от минус 10 до плюс 10°С, при этом расход раствора нитрата аммония поддерживают в пределах 0,1-0,25 мас.ч. на 1 мас.ч. кристаллов.