CS257170B1

CS257170B1 - Process for preparing pure aluminum sulfate

Info

Publication number: CS257170B1
Application number: CS864213A
Authority: CS
Inventors: Ladislav Hlozny; Miroslav Broul; Ludek Provaznik
Original assignee: Ladislav Hlozny; Miroslav Broul; Ludek Provaznik
Priority date: 1986-06-09
Filing date: 1986-06-09
Publication date: 1988-04-15
Also published as: CS421386A1

Abstract

Byly nalezeny optimální technologické podmínky pro krystalizaci síranu amonného. Krystalizace se provádí ochlazováním vodného roztoku obsahujícího 16 až 22 % hmotnosti síranu hlinitého a 15 až 28 % hmotnosti kyseliny sírové. Rychlost chlazení je měnší než 12 C/h.Optimal technological conditions for the crystallization of ammonium sulfate have been found. The crystallization is carried out by cooling an aqueous solution containing 16 to 22% by weight of aluminum sulfate and 15 to 28% by weight of sulfuric acid. The cooling rate is less than 12 C/h.

Description

Vynález se týká způsobu přípravy čistého síranu hlinitého.The invention relates to a process for the preparation of pure aluminum sulfate.

Příprava čistého síranu hlinitého krystalizací z vodného roztoku je vlivem fyzikálních vlastností této látky obtížně realizovatelná. Získaný krystalický produkt je velmi jemnozrnný, těžko filtrovatelný a zadržuje značné množství matečného louhu, což se projevuje ve snížení jeho čistoty, spékání apod. špatné filtrační vlastnosti významně ztěžují promývání produktu. Čistota síranu hlinitého je přitom jedním ze zásadních požadavků, například při jeho použití pro přípravu čistého oxidu hlinitého bud přímou kalcinací síranu hlinitého nebo kalcinací síranu amonnohlinitého, vyrobeného ze síranu hlinitého. V obou případech je jednou z hlavních sledovaných příměsí draslík. Takto připravený oxid hlinitý se používá pro výrobu transparentní korundové keramiky.The preparation of pure aluminum sulphate by crystallization from an aqueous solution is difficult to achieve due to the physical properties of the latter. The obtained crystalline product is very fine-grained, difficult to filter and retains a considerable amount of mother liquor, which results in reduced purity, caking, etc. poor filtration properties make washing of the product significantly more difficult. The purity of aluminum sulphate is one of the essential requirements, for example when used for the preparation of pure alumina, either by direct calcination of aluminum sulphate or by calcination of ammonium aluminum sulphate produced from aluminum sulphate. In both cases, potassium is one of the main impurities studied. The alumina thus prepared is used for the production of transparent corundum ceramics.

Zlepšení parametrů krystalizace a kvality produktu lze dosáhnout, jestliže s'íran hlinitý krystaluje z ternárnich systémů A^ÍSO^)^ - H^SO^ - ř^O s vysokými obsahy kyseliny sírové 30 až 60 % hmotnosti (Brit. pat. Č. 1 013 984, DOS 2 357 172). Výsledný produkt je hrubozrnnější a lépe filtrovatelný než produkt získaný krystalizací jen z vodného roztoku. Lepších filtračních vlastností lze podle literatury docílit i očkováním krystalizujícího roztoku částí suspenze obsahující krystaly síranu hlinitého, případně teplotními oscilacemi během krystalizace. Nevýhodou vysokých koncentrací kyseliny sírové v krystalizujícím roztoku je vznik krystalů kyselých solí síranu hlinitého obecného složení Alj* (SOp ^.yHjSO^.xí^Oi kde například y = 1, x = 12, které vyžadují další přepracováni na síran hlinitý.Improvement of crystallization parameters and product quality can be achieved when aluminum sulphate crystallizes from ternary systems of Al 2 SO 4 - H 2 SO 4 - O 2 O with high sulfuric acid contents of 30 to 60% by weight (British Pat. 1,013,984, DOS 2,357,172). The resulting product is coarser and more filterable than the product obtained by crystallization from an aqueous solution only. According to the literature, better filtration properties can also be achieved by seeding the crystallizing solution with a portion of the suspension containing aluminum sulphate crystals, or by temperature oscillations during crystallization. A disadvantage of the high concentrations of sulfuric acid in the crystallizing solution is the formation of crystals of the acid salts of the aluminum sulfate of the general formula Alj * (SO2 + H3SO4 * xi) where, for example, y = 1, x = 12, requiring further processing to aluminum sulfate.

Na vyloučených krystalech ulpělý matečný louh s vysokým obsahem kyseliny sírové způsobuje mimo jiné jejich lepivost a navlhavost. Očkování roztoku částí suspenze je náročnější na obsluhu a snižuje kapacitu krystalizátoru. Teplotní oscilace jsou velmi náročné, zejména u provozních zařízení s velkými objemy roztoků.The precipitated mother liquor adhering to the precipitated crystals with a high content of sulfuric acid causes, among other things, their tackiness and wetness. Vaccination of the solution with portions of the suspension is more difficult to operate and reduces the capacity of the crystallizer. Temperature oscillations are very demanding, especially in operating systems with large volumes of solutions.

Řešením problému zvýšení kvality se jeví způsob přípravy čistého síranu hlinitého krystalizací z roztoku v prostředí kyseliny sírové podle předkládaného vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že krystalizace se provádí ochlazováním vodného roztoku obsahujícího 22 až 16 % hmotnosti síranu hlinitého a 15 až 28 hmotnosti kyseliny sírové rychlostí menší 12 °C/h.The solution to the problem of quality improvement appears to be a process for the preparation of pure aluminum sulphate by crystallization from a solution in sulfuric acid medium according to the present invention, characterized in that the crystallization is carried out by cooling an aqueous solution containing 22-16% by weight aluminum sulphate and 15-28% by weight sulfuric acid. at a rate of less than 12 ° C / h.

Uvedené koncentrace složek odpovídají složení roztoků nasycených při teplotě 60 °C a byly zvoleny proto, aby po ochlazení na konečnou teplotu 25 °C bylo z hydrodynamického hlediska dosaženo vhodné koncentrace tuhé fáze v suspenzi.The stated concentrations of the components correspond to the composition of the solutions saturated at 60 ° C and were chosen so that, after cooling to a final temperature of 25 ° C, a suitable solid phase suspension concentration was obtained from a hydrodynamic point of view.

Filtrační vlastnosti suspenze, ale i výtěžek síranu hlinitého závisí na složení ternáru. Bylo zjištěno, že pro obsah draslíku v krystalickém produktu nemá složeni ternáru výrazný vliv. Zlepšeni filtračních vlastností však umožňuje promývání filtračního koláče a tak lze dosáhnout odstranění většího podílu matečného roztoku a tím i vyšší čistoty krystalů.The filtration properties of the suspension, as well as the yield of aluminum sulfate, depend on the composition of the terrain. It has been found that the potassium content of the crystalline product has no significant effect on the composition of the ternary. However, the improvement of the filtration properties allows the filter cake to be washed and thus a greater proportion of the mother liquor and thus a higher crystal purity can be achieved.

Jelikož optimální složení ternáru Al^fSO^)^ - I^SO^ -I^O nelze vzhledem k vysokému počtu proměnných nalézt jen provedením řady experimentů, byl tento problém řešen pomocí optimalizační funkce definované jako součet funkčních hodnot koncentrace kyseliny sírové, které vyjadřují sledované podmínky procesu jako je specifický odpor filtračního koláče, výtěžek a čistota krystalického produktu. Z grafického záznamu funkčních závislostí byl určen interval pro hledání optima složení ternáru.Since the optimal composition of the ternium Al ^ fSO ^) ^ - I ^ SO ^ -I ^ O cannot be found due to a large number of variables only by conducting a series of experiments, this problem was solved by an optimization function defined as the sum of functional sulfuric acid concentration values. process conditions such as specific filter cake resistance, yield and purity of the crystalline product. From the graphical record of functional dependencies, the interval for finding the optimum composition of the terrain was determined.

V tomto intervalu byly jednotlivé závislosti popsány matematicky, přičemž bylo využito matematické podobnosti. Konstanty, vyskytující se v navržených matematických modelech byly získány metodou nejmenších čtverců. Optimalizační funkce byla definována jako součet výrazů matematicky modelující sledované závislosti. Výsledkem řešení optimalizační funkce bylo optimální složení ternáru.In this interval, the individual dependencies were described mathematically, using mathematical similarity. Constants occurring in the proposed mathematical models were obtained by the method of least squares. The optimization function was defined as the sum of expressions mathematically modeling the observed dependencies. The solution of the optimization function resulted in optimal composition of the terrain.

Výhodnost vynálezu spočívá v tom, že nalezená technologie, resp. optimální počáteční podmínky zabezpečují kvalitně filtrovatelné krystaly síranu hlinitého, což umožňuje dosáhnout snadným promýváním filtračního koláče nízký obsah draslíku a ostatních nečistot v produktu. Další výhodou je používání nízkých koncentrací kyseliny sírové. Bylo zjištěno, že optimální koncentrace kyseliny sírové z hlediska filtračních vlastností suspenze, výtěžku a odstranění draslíku je 24 %.The advantage of the invention lies in the fact that the found technology, resp. optimum initial conditions are provided by well-filterable aluminum sulphate crystals, which makes it possible to achieve a low content of potassium and other impurities in the product by easy washing of the filter cake. Another advantage is the use of low concentrations of sulfuric acid. The optimum concentration of sulfuric acid was found to be 24% in terms of filtration properties of the suspension, yield and potassium removal.

Claims

Example

The system aluminum sulfate - sulfuric acid - water was prepared with such a composition that the solution was just saturated at 60 °C. Then the solution was cooled at a constant rate to 25 °C while stirring. After reaching the final temperature, the resulting suspension was stirred for 30 minutes. Then the solid phase was separated by filtration at a constant pressure difference while simultaneously measuring the values needed to calculate the specific resistance of the filter cake.

Additionally, the viscosity of the liquid equilibrium phase was measured. The crystals were dried at 20 °C, subjected to particle size spectrum analysis and the potassium content was determined. The mean particle size from individual measurements ranged from 25 to 40.10 ® m.

The potassium content was calculated as the proportion of remaining potassium, with the potassium concentration in the aluminum sulfate before crystallization being considered as 100%. The theoretical yield was calculated

from the equilibrium diagram. The results of a series of experiments are given in the following table. which document the effect of our invention, • Measurement number 1 2 3 4 5 6 7 8 ^A1 2< ^SO 4>3 (% wt.) 32.5 27.8 24.9 22.3 19.8 17.4 15.6 17.4 H ₂ SO ₄ (« wt.) 0.0 5.0 10.0 15.0 20.0 25.0 30.0 25.0 I^O (% wt.) 67.5 67.2 65.1 62.7 60.2 57.6 54.4 57.6 Cooling rate (°Ch ^-1 ) 10 10 10 10 10 10 10 40 Conc. susp. (kg/kg) 0.15 0.18 0.21 0.23 0.25 0.25 0.24 0.25 Spec. recom filter, cakes - 146 72 61 63 73 171 422 Viscosity of the liquid phase (mPa.s) 8.35 6.25 4.92 3.98 3.24 2.73 2.41 2.73 Remaining potassium percentage (%) 26.2 24.5 23.2 21.4 19.8 18.2 16.6 19.2 Theoretical yield ^A1 2 ^ISO 4 ⁾ 3 ^í%) 23.5 32.4 42.9 53.6 63.9 73.0 77.3 73.0 P R E D M E T V Y N A I'M CLIMBING

A method for preparing pure aluminum sulfate by crystallization from a solution in a sulfuric acid environment, characterized in that the crystallization is carried out by cooling an aqueous solution containing 22 to 16% by weight of aluminum sulfate and 15 to 28% by weight of sulfuric acid at a rate of less than 12 °C/h.