Способ получения сульфата калия
(72) Авторы изобретении
lL А. Акыев, М, Н. Набиев, А. Г. Кичикова и Т. И. IIozaaoaa
Институт химии АН Туркменской ССР ) з .-3, (71) Заявитель (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СУЛЬФАТА КА.ЛИЯ- ., «
Изобретение относится к химической технологии переработки природного минерального сырья, в частности к способу получения сульфата калия при комплексной переработке мирабилита и хлористого калия.
Известен способ получения сульфата калия в виде бесхлорного сульфатно-калийного удобрения в процессе конверсии мирабилнта и хлористого калия в водном растворе (1).
Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому эффекту является способ получения сульфата калия путем взаимодействия (конверсии) сульфата натрия с хлоридом калия в водном растворе при температуре ЗОSOoC.
Способ осуществляют в замкнутом цикле в четыре. стадии. На первой, из а мирабилита, хлористого калия и маточного щелока о со стадии обогащения при о . ЗО С получают глазерит, который оделяют и подают на обогащение. Вторая ста2. дня — обогащение глазерита при взаимодействии с сульфатным оборотным щелоком, образующимся на стадии разложения обогащенного глазерита. Разложение проводят.раствором хлористого калия при ЗО С.
Полученный целевой продукт содержит, вес.%: К 60 91,50; N S4P.99; f4 аСС
1-2 и Н 0 2,73. Отходы глазеритовогоматочника утилизируют вымораживанием при 0-5 С, либо выпаркой при 102о
105 С (2).
Основные недостатки способа состоят в низком выходе целевого нродукта (89,0-91,5%) и большой энергоемкости процесса на стадиях разложения мираби.-" лита и обогащения глазерита.
Цель изобретения — упрощение процес-. са, увеличение выхода целевого продукта, снижение энергозатрат и возможности получения аммонизированного рассола, пригодного для выделения кальцинированной соды.
Поставленная цель достигается за счет того, что конверсию проводят в присутствии газообразного аммиака с концентрацией 15-25% и 4-15%. на первой и второй ступенях соответственно.
Введение в систему К,Я à //S0@, + - .2.
CR, H 0 газообразного аммиака резко понижает растворимость сульфата калия, в то время как растворимость хлористого натрия почти не уменьшается, Вследствие. этого создаются благоприятные условия для полного смещения to конверсии в сторону образования осадка сульфата калия и аммонизированного насыщенного раствора хлористого натрия.
Кроме того,при конверсии мираб ипата с хлористым калием в водном растворе за счет теплоты растворения солей и эндотермического эффекта реакции конвертируемая масса охлаждается от 20-25 С до о
-2-5 С.
Проведение процесса в присутствии га- щп зообразного аммиака, за счет теплоты его растворения, повышает температуру раствора до 20-50 С, что исключает дополо нительные затраты тепловой энергии.
Таким образом, при конверсии мира- г5 билата и хлористого калия в способе получения сульфата калия аммиак дает тройной эффект: как растворитель, как источник тепловой энергии, а также исключает образование промышленных отходов, так как карбонизацией полученного аммониэированного маточника можно получить кальцинированную соду, Способ осуществляют в три стадии.
На первой стадии маточник, полученный на второй стадии предыдущего цикла, 35 смешивается с мирабилитом и подвергается аммониэации газообразным аммиаком; чтобы маточник содержал наименьшее количество сульфата и хлористого калия и о наибольшее количество хлористого натрия и соответствовал кондиции аммонизированного рассола получения кальцинированной соды. Следовательно, цель первой конверсии направлена на приготовление аммониэированного рассола.
На первой стадии при повышении концентрации аммиака выше 25% степень использования ионов сульфата и калия увеличивается, Однако аммонизированный маточник содержит избыток аммиака, что усложняет процесс получения кальцинированной соды. Кроме того, за счет теплоты растворения газообразного аммиака конвертируемая масса нагревается выше
500С и требуется дойолиительное охлажде- 55 ние. При понижении концентрации аммиака в растворителе ниже 15% содержание в маточнике хлористоно калия и сульфата калия увеличивается, что уменьшает степень использования калия и сульфата, а также снижает качество аммонизированного рассола. Поэтому на первой стадии нижний предел концентрации аммиака в растворителе 15%, а верхний предел 25%, оптимальный - 2 -21%.
Во второй стадии для конверсии прим.— няется осадок, полученный в первой стадии, содержащий всего 20-25% сульфата натрия, и маточник третьей стадии, содержащий 16-18% хлористого калия. В этой стадии не используются твердые соли хлористого калия и мирабилита. Поэтому
;тепла для растворения солей и на эндотермический эффект реакции расходуется немного.
С целью сохранения температуры в пределах 20-45 С и для ускорения проо цесса конверсии во второй стадии концентрация аммиака в растворителе не должна превышать 15%. При понижении концентрации аммиака в растворителе ниже
4-5% в маточнике увеличивается содержание сульфата калия. Поэтому во второй стадии верхний предел концентрации &Mмиака в растворителе 15%, нижний пре» дел — 4-5%, оптимальный — 10%.
Маточник, полученный из 10%-ного аммиачного раствора, более эффективен дпя использования в первой, стадии в следующем цикле.
На третьей стадии осадок промывают чистой водой, затравленной хлористым калием, Промывная вода используется на второй стадии в следующем цикле.
Л р и м е р . На первой стадии для приготовления аммонизированного рассола берут маточник второй стадии - конверсии предыдущего цикла 25,34 кг, состав, %: К 6040,31; КСВ 9,91; NaC9
11,73; Н О 70,14; Й Н 7,91 и добавляют сухую соль — 22,392 кг, соегав, кг: 19 04 природного мирабил.ита, содержащего аС 0,67, а также КС
3,352 . При смешивании пульпа быстро охлаждается до — 5, -0 С за счет эндоо о термического эффекта реакции. Охлажденная пульпа подвергается аммонизации га» эообразным аммиаком 5,5 кг. Общий вес загрузки - 53.23 кг. Концентрация аммиака в растворителе {вода в маточнике
18 кг, воды мирабилита 10,23 кг, сумма 28,,23 кг; аммиак с маточником
2,004 кг, газообразный 5,5 кг, сумма
7,5 кг) 21,0%, При аммонизации пульпы нагревается за счет теплоты раство рения аммиака до 20-50оС.
5 80836
После перемешивания в течение 3040 мин при 15-40оС пульпу отфильтровывают. Вес маточника 39,156 кг, состав в %: +SO10,2-0,3; KCR 1,0-1,30;
Май 10-21; Н О 61 64 и М Нз 17.
Концентрация аммиака в раствсритейе (вода - 25,06 кг, аммиак - 6,63 кг)
21,0%, Твердая фаза: вес 14,487 кг, состав, %: KELSO@ 45,50; Ma>50+20-22;
PCS 0,5-5; Н О 23-25 и МЯ 5-6. 1О
На второй стадии для конверсии используют твердую фазу, полученную на первой стадии (14,487 кг). К ней добавляют промывную воду предыдущего опыта
23,867 rcrg cacTBB) %» К ЬО+ 1,60; 15
КСВ, 16,5;,. 8аСВ 7,10 и Н О 74,80
Затем пропускают 2,011 кг газообразноI го аммиака. При аммониэации температу.» о ра пульпы повышается до 20- 15 C. Общий вес загрузки 42,64 кг, концентра- 2й циа аммиака в растворителе 10%. После перемешивания в течение 30-40 мин при
15-40 С пульпу отфильтровывают.
Вес фильтоата 27,89 кг, состав, %:
Кд90. 0,353 KCS 9,4;ИаСИ 12,13: И
Н О 68»70 и ЙН 7«8. Концентрация аммиака в растворителе (N Н 2,17 кг, воды 19,52 кг) 10%. Полученный маточник используется на первой стадии в следующем цикле. 36
Вес осадка 14,75 кг, состав,%:
К160, 70-76; КСИ 0,7-2,0; йаСВ 11,04;
15,18 и ) Н3
Третья стадия - промывка. Для промывки к осадку второй стадии secoM
11,75 кг добавляют 4,827 кг KCe u
16,985 кг НйО. Общий вес загрузки 36,472 кг. Пульпу перемешивают 305 6
40 мин при 15 3(FC и" отфильтровывают до соотношения rsepaoO фазы к жидкой:3:1. Сгущенную пульпу пропуска-" ют через фильтрующую центрифугу.
Фипьтрат вес общий - 25,867 кг, состав,%: K 5 О 1.65: KCA 16-18,49»
МаСО 6-7; Н О 71-73 Н 0,51,0. On используется на второй стадйи в следующем цикле.
Осадок: вес общий 10,603 кг, состав,%: К 5 Од 94,32; КСВ 1-1,38 и
Н О 4-4,5. Осадок после сушки: вес общий 10,47 кг, состав, %: K>50
98-99 и КС6 1-2, Степень извлечения сульфата 98-99%, калия 94-95%.
Формула изобретения
Способ получениа сульфата калия путем многоступенчатой конверсии сульфа.та натрия и хлорида калия в присутствии оборотных маточных щелоков при температуре 30-5О С, î r л и ч а ю шийся тем, что, с, целью упрощения ироцесса, . увеличения выхода целевого продукта,и снижения знерговатрат, конверсию ведут в присутствии газообразного аммиака с концентрацией 15-25%. н 4-15% на первой и второй стуиенак, соответственно.
Источники информации, принятые во внимание при экспертизе
1. Hasecrиа АН СССР. Сер. химическая Ж 1, с» 98, 2938
2. Труды ВИЙК, Л., Гескимнэдат вып. 72, 1974, с. 38 (роточчш) .
Составитель Б. Кирша
Редактор В. Матюхина Техред Н.Майорош Корректор, Ю.Макаренко.
Заказ 32/18 Тираж 516 Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета CGCP по делам изобретений и открытий
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5
Филиал ППП Harem", г. Ужгород, ул. Проектная, 4
