CZ161399A3 - Způsob tepelného zpracování kamence hlinito-amonného na síran hlinitý - Google Patents
Způsob tepelného zpracování kamence hlinito-amonného na síran hlinitý Download PDFInfo
- Publication number
- CZ161399A3 CZ161399A3 CZ19991613A CZ161399A CZ161399A3 CZ 161399 A3 CZ161399 A3 CZ 161399A3 CZ 19991613 A CZ19991613 A CZ 19991613A CZ 161399 A CZ161399 A CZ 161399A CZ 161399 A3 CZ161399 A3 CZ 161399A3
- Authority
- CZ
- Czechia
- Prior art keywords
- alum
- temperature
- crystalline
- thermal decomposition
- product
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 41
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 title claims abstract description 15
- 230000008569 process Effects 0.000 title abstract description 29
- DIZPMCHEQGEION-UHFFFAOYSA-H aluminium sulfate (anhydrous) Chemical compound [Al+3].[Al+3].[O-]S([O-])(=O)=O.[O-]S([O-])(=O)=O.[O-]S([O-])(=O)=O DIZPMCHEQGEION-UHFFFAOYSA-H 0.000 title abstract description 10
- 229910000329 aluminium sulfate Inorganic materials 0.000 title abstract 3
- 235000011128 aluminium sulphate Nutrition 0.000 title abstract 3
- WZUKKIPWIPZMAS-UHFFFAOYSA-K Ammonium alum Chemical compound [NH4+].O.O.O.O.O.O.O.O.O.O.O.O.[Al+3].[O-]S([O-])(=O)=O.[O-]S([O-])(=O)=O WZUKKIPWIPZMAS-UHFFFAOYSA-K 0.000 title abstract 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 21
- 230000018044 dehydration Effects 0.000 claims abstract description 16
- 238000006297 dehydration reaction Methods 0.000 claims abstract description 16
- 239000000567 combustion gas Substances 0.000 claims abstract description 13
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 claims abstract description 5
- 229910052921 ammonium sulfate Inorganic materials 0.000 claims description 20
- BFNBIHQBYMNNAN-UHFFFAOYSA-N ammonium sulfate Chemical compound N.N.OS(O)(=O)=O BFNBIHQBYMNNAN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 19
- 235000011130 ammonium sulphate Nutrition 0.000 claims description 19
- 238000005979 thermal decomposition reaction Methods 0.000 claims description 11
- BUACSMWVFUNQET-UHFFFAOYSA-H dialuminum;trisulfate;hydrate Chemical compound O.[Al+3].[Al+3].[O-]S([O-])(=O)=O.[O-]S([O-])(=O)=O.[O-]S([O-])(=O)=O BUACSMWVFUNQET-UHFFFAOYSA-H 0.000 claims description 10
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 235000011124 aluminium ammonium sulphate Nutrition 0.000 claims description 5
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 239000001166 ammonium sulphate Substances 0.000 claims description 4
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 claims description 4
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- LCQXXBOSCBRNNT-UHFFFAOYSA-K ammonium aluminium sulfate Chemical compound [NH4+].[Al+3].[O-]S([O-])(=O)=O.[O-]S([O-])(=O)=O LCQXXBOSCBRNNT-UHFFFAOYSA-K 0.000 claims description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 3
- 239000003337 fertilizer Substances 0.000 claims description 2
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims 1
- 238000009331 sowing Methods 0.000 claims 1
- 239000002912 waste gas Substances 0.000 claims 1
- 239000002918 waste heat Substances 0.000 claims 1
- 229940037003 alum Drugs 0.000 description 47
- 239000000047 product Substances 0.000 description 26
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 22
- 208000005156 Dehydration Diseases 0.000 description 13
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 12
- 229910021529 ammonia Inorganic materials 0.000 description 11
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 8
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 8
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 7
- 239000000463 material Substances 0.000 description 7
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-O Ammonium Chemical compound [NH4+] QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-O 0.000 description 5
- 229910052770 Uranium Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 5
- 239000000155 melt Substances 0.000 description 5
- JFALSRSLKYAFGM-UHFFFAOYSA-N uranium(0) Chemical compound [U] JFALSRSLKYAFGM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N Sulfuric acid Chemical compound OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000000137 annealing Methods 0.000 description 4
- 238000011282 treatment Methods 0.000 description 4
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 3
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 3
- 238000002386 leaching Methods 0.000 description 3
- 230000036961 partial effect Effects 0.000 description 3
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 3
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 3
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 3
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-L sulfate group Chemical group S(=O)(=O)([O-])[O-] QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 3
- FOJJCOHOLNJIHE-UHFFFAOYSA-N aluminum;azane Chemical compound N.[Al+3] FOJJCOHOLNJIHE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- OSGAYBCDTDRGGQ-UHFFFAOYSA-L calcium sulfate Chemical compound [Ca+2].[O-]S([O-])(=O)=O OSGAYBCDTDRGGQ-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 229910001873 dinitrogen Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 2
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 2
- 238000005187 foaming Methods 0.000 description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 2
- TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Al]O[Al]=O TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 2
- 239000007858 starting material Substances 0.000 description 2
- XTQHKBHJIVJGKJ-UHFFFAOYSA-N sulfur monoxide Chemical class S=O XTQHKBHJIVJGKJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052815 sulfur oxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910021653 sulphate ion Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 2
- VHUUQVKOLVNVRT-UHFFFAOYSA-N Ammonium hydroxide Chemical compound [NH4+].[OH-] VHUUQVKOLVNVRT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 235000008733 Citrus aurantifolia Nutrition 0.000 description 1
- FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M Sodium chloride Chemical compound [Na+].[Cl-] FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 235000011941 Tilia x europaea Nutrition 0.000 description 1
- 239000006096 absorbing agent Substances 0.000 description 1
- 230000002378 acidificating effect Effects 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 1
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 1
- 238000005054 agglomeration Methods 0.000 description 1
- 230000002776 aggregation Effects 0.000 description 1
- AZDRQVAHHNSJOQ-UHFFFAOYSA-N alumane Chemical compound [AlH3] AZDRQVAHHNSJOQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004411 aluminium Substances 0.000 description 1
- 239000000908 ammonium hydroxide Substances 0.000 description 1
- 229910001570 bauxite Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 239000012267 brine Substances 0.000 description 1
- 239000001175 calcium sulphate Substances 0.000 description 1
- 235000011132 calcium sulphate Nutrition 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 238000005345 coagulation Methods 0.000 description 1
- 230000015271 coagulation Effects 0.000 description 1
- 230000002860 competitive effect Effects 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 1
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 239000002178 crystalline material Substances 0.000 description 1
- 238000002425 crystallisation Methods 0.000 description 1
- 230000008025 crystallization Effects 0.000 description 1
- -1 dehydrated aluminum sulphoxide Chemical class 0.000 description 1
- 239000003651 drinking water Substances 0.000 description 1
- 235000020188 drinking water Nutrition 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 210000003608 fece Anatomy 0.000 description 1
- 239000012467 final product Substances 0.000 description 1
- 238000010304 firing Methods 0.000 description 1
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 1
- 239000008187 granular material Substances 0.000 description 1
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 1
- 239000003673 groundwater Substances 0.000 description 1
- 230000003301 hydrolyzing effect Effects 0.000 description 1
- 230000036039 immunity Effects 0.000 description 1
- 239000012212 insulator Substances 0.000 description 1
- 239000004571 lime Substances 0.000 description 1
- 230000000670 limiting effect Effects 0.000 description 1
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 description 1
- 239000010871 livestock manure Substances 0.000 description 1
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 1
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 1
- 238000005065 mining Methods 0.000 description 1
- 238000006386 neutralization reaction Methods 0.000 description 1
- 239000000049 pigment Substances 0.000 description 1
- 238000000197 pyrolysis Methods 0.000 description 1
- 238000004064 recycling Methods 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 230000002829 reductive effect Effects 0.000 description 1
- 230000000717 retained effect Effects 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 239000011780 sodium chloride Substances 0.000 description 1
- HPALAKNZSZLMCH-UHFFFAOYSA-M sodium;chloride;hydrate Chemical compound O.[Na+].[Cl-] HPALAKNZSZLMCH-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 239000004449 solid propellant Substances 0.000 description 1
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 description 1
- 231100000331 toxic Toxicity 0.000 description 1
- 230000002588 toxic effect Effects 0.000 description 1
- 230000035899 viability Effects 0.000 description 1
- 239000002351 wastewater Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01F—COMPOUNDS OF THE METALS BERYLLIUM, MAGNESIUM, ALUMINIUM, CALCIUM, STRONTIUM, BARIUM, RADIUM, THORIUM, OR OF THE RARE-EARTH METALS
- C01F7/00—Compounds of aluminium
- C01F7/68—Aluminium compounds containing sulfur
- C01F7/74—Sulfates
- C01F7/745—Preparation from alums, e.g. alunite
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C05—FERTILISERS; MANUFACTURE THEREOF
- C05C—NITROGENOUS FERTILISERS
- C05C3/00—Fertilisers containing other salts of ammonia or ammonia itself, e.g. gas liquor
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P20/00—Technologies relating to chemical industry
- Y02P20/10—Process efficiency
- Y02P20/129—Energy recovery, e.g. by cogeneration, H2recovery or pressure recovery turbines
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Geology (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Compounds Of Alkaline-Earth Elements, Aluminum Or Rare-Earth Metals (AREA)
- Paper (AREA)
- Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)
Description
Způsob tepelného zpracování kamence hlinito-amonného na síran hlinitý
Oblast techniky
Vynález se týká způsobu přepracování kamence hlinito-amonného tepelným rozkladem na využitelný síran hlinitý rezultující ve formě vodného roztoku, z něhož lze popřípadě získat krystalický produkt.
Dosavadní stav techniky
Při podzemním loužení uranových rud účinkem zředěné kyseliny sírové dochází., k nakoncentrování technologických podzemních vod vodorozpustnými solemi, zejména síranem hlinitým a síranem amonným, což představuje z ekologického hlediska vážný problém. Jak známo, byl shora uvedený technologický proces loužení uranových rud řadu let používán mj. v České republice v oblasti Stráž p. Ralskem, kde po uzavření dolu byla vybudována velkokapacitní odpařovací jednotka, jejímž úkolem je zbavit podzemní technologické vody vodorozpustných složek a snížit tak možnost kontaminace pitných vod, které se v této oblasti nacházejí.
Při provozu této odpařovací jednotky je hlavní podíl solnosti eliminován ve formě soli obsahující ekvimolární množství síranu amonného a síranu hlinitého, známé jako kamenec hlinito-amonný (dále jen kamenec). Ze zasolených matečných roztoků je po ochlazení kamenec krystalován a získáván, vzhledem k vícestupňovému procesu krystalizace, ve velmi čisté formě jako krystalická sůl o složení
NH4A1(SO4)2 . 12 Hz0 ·« ····
Plánované množství takto získávaného kamence je značné., až 180.000 tun za rok a s ohledem na to, že se jedná o chemikálii, pro kterou není v průmyslové praxi běžné využiti,· byla vypracována řada technologických postupů jejího přepracování na druhotně využitelné produkty- - převážně na hydrooxidy či oxidy hliníku, popřípadě v kombinaci se síranem amonným a amoniakem.
Je znám způsob hydrolýzy vodných roztoků kamence amoniakem nebo hydroxidem, amonným na hydrooxid hliníku a roztok síranu amonného, probíhající podle rovnice:
2ΝΗάΆ1 (30
6ΝΉΌΗ
2A100H + 4 (NH ý SOa
2H.0
Získané složky mohou být přepracovány na průmyslově využitelný oxid hliníku a krystalickou formu síranu amonného využitelného jako průmyslové hnoj Ivo. Výhodou je skutečnost, že složka amoniaku (síran amonný) může být recyklována či po neutralizaci vápnem a .oddělení síranu vápenatého může být amoniak získán přímo v plynné nebo kapalné formě. Podstatnými nevýhodami tohoto 'postupu jsou však velmi vysoké objemy odpadních vod, vysoká investiční náročnost technologie a vysoké provozní náklady nedovolující získání výše uvedených produktů v konkurenceschopných cenových relacích.
Dále jsou známé způsoby pyrolýzy. kamence při vysokých teplotách (1000 °C a více). Při těchto technologických postupech lze získat oxidy hliníku za podmínek ekologické likvidace složky amoniaku až na dusík. Rozklad kamence za těchto podmínek probíhá podle následující rovnice:
4NH.A1 (SO,)
2A12O, + 8SCt
O, + 8H,0
2N.„,
Nevýhodou těchto postupů je skutečnost, že veškeré množství siry, obsažené ve výchozím materiálu v síranové formě, je emitováno ve formě toxických oxidů. Nutnost řešení problematiky odpadajících oxidů síry v emisních plynech značně zvyšuje náklady technologického procesu, což ve svém ····· · ···· · ·· ·
9 9 9 9 9 9 9 9 9.9 999
9 9 9 9 9 9 9 důsledku rovněž komplikuje odbyt takto získaného oxidu hlinitého, který může z komerčního hlediska jen těžko konkurovat oxidům vyráběným běžnými technologiemi, například Baverovým postupem z bauxitových rud. Kromě noho, jak je všeobecně známo, jsou tyto typy procesů . neobyčejně energeticky a investičně náročné. Je rovněž obecně známo, že rozklad kamence probíhá i při nižších teplotách, pro získané produkty, které mají často obtížně definovatelné složení a obsahují amoniak a složky oxidů hliníku, nebylo však dosud nalezeno praktické použiti.
Třetím známým způsobem zpracování kamence je jeho hydrotermální hydrolýza na alunity, probíhající podle následující rovnice:
3NH4A1(SO4)2 + 6H2O NH4A13 (OH) , (S04) 2 + (NH4)2SO4 + 3H,SO4
Pro neobyčejně vysokou technickou a technologickou náročnost a s ohledem na problematickou další upotřebitelnost získaných produktů je praktická využitelnost tohoto postupu v podstatě nulová. Jako jedna z nej reálnějších' technologií umožňužícícb využití produkovaného kamence je možnost jeho upotřebení jako rekultivační přísady při rekultivaci ekologicky problematických objektů, zvláště objektů po uranové činnosti. Tato technologie je popsána v užitném vzoru zaregistrovaném pod č.6536. Určitou ekonomickou nevýhodou tohoto řešení je skutečnost, že žádná ze složek kamence, především oxid hlinitý, není účinně využita jako druhotná průmyslová surovina, která by mohla konkurovat surovinám 'vyráběným běžnými postupy z primárních zdrojů.
V českém patentu, č. (?V 3225-98) je popsán velmi zajímavý způsob minimálně odpadového přepracování kamence na síran hlinitý, který spočívá v tepelném rozkladu krystalického kamence záhřevem ng teplotu 400 až 600 cC. Vzniklý produkt je rozpustný v teplé vodě na vodný roztok • ·
0 0 0 • 0 0 0 • · · 0 0 0
0 0 síranu hlinitého.
Při tomto tepelném rozkladu přítomná složka čpavku1těká ve formě síranu amonného nebo ' ge ze síranu amonného uvolňována v molekulární . formě, popřípadě je zčásti zoxidována' až na dusík a uniká do ovzduší. Probíhající reakce je možno schématicky popsat následovně:
4ΝΪ-Ϊ,Α1 (SOJ 2 + 3O2 -a> 2[A12O3.4SOJ + 2N2 + 8H.0 ’
2(NH4)2SO, -> 4NH, + S02 + 2O2 + 2I-L0 '
4NH3 l 3O2 2N2 + 6H2O ( Al,Cu.4SOJ + H20 -> A12(SOJ3 + H2SO.
Při rozkladu kamence za shora uvedených teplot, má-li se provádět v průmyslovém měřítku, je krystalický kamenec nutno dehydratovat. Proces dehydratace kamence, společný pro všechny tepelné úpravy, však přináší velké provozní problémy, jejichž řešeni vyvolává náročné investice a komplikuje, technologický proces tepelné úpravy. V oblasti teplot 90 až 100 °C, kdy krystalický kamenec taje ve vlastní krystalové vodě, vzniká vysoce agresivní vazká a lepivá kapalina způsobující shora zmíněné - problémy. Nedořešení těchto problémů v podstatě neumožňuje průmyslovou realizaci výše popsaného nízkoteplotního rozkladu kamence.
Podle stávajících poznatků je možno krystalický kamenec dehydratovat ,' buď staticky v 'pecích nebo dynamicky ve fluidních reaktorech.
Při statickém uspořádání dochází po roztaveni kamence při 9G aC v důsledku úniku vodních par a vysoké viskozity taveniny k deseti- až dvacetinásobnému zvýšení objemu, což téměř vylučuje zabezpečení provozu jednotky statického uspořádání s průmyslovým výkonem. V důsledku nízké tepelné vodivosti dehydratovaného materiálu, který ' je výborným izolantem, přitom povrch taveniny neumožňuje v reálném čase • ΦΦΦ • · φ φ φ « · · · · · · • · · ·· · ···· · ·· · * φ Φ · · Φ · · ΦφΦΦΦΦ φφ ΦΦΦ Φ · ·
ΦΦΦΦ» φφ ΦΦΦ ·· ·· dosažení žádané teploty uvnitř taveniny, což zvyšuje tepelné ztráty a čas rozkladu, čímž se dále snižuje výkon statického technologického uspořádání. Bylo zjištěno, že při dehydrataci prováděné staticky je možno pracovat s vrstvou krystalického kamence vysokou nanejvýš cca 10 cm, protože pří vyšší vrstvě dehydratace neprobíhá v reálném čase a provozní náklady se zvyšují nad mez ekonomické realizovatelnosti.
Při dynamickém uspořádání se dehydratace ' kamence většinou provádí ve fiuidních reaktorech, kde. vedle shora popsaných problémů s taveninou a korozí zařízení přistupují i problémy s dehydratovaným produktem. Dehydratovaný kamenec je totiž surovinou s 150 kg/m3 a jeho prašnost a nutnost neobyčejně nízkou sypnou hmotností ccč následné zpracování doprovází vysokí řešení úletů produktu. Tato vlastnost výrazně ztěžuje následnou manipulaci tímto materiálem
Přitom je třeba vzít v úvahu, že se jedná o chemikálii s •nebezpečnými -vlastnostmi při vdechnutí nebo při styku s pokožkou vzhledem k její kyselé reakci s vodou.
Z těchto důvodů jsou zařízení na dehydrataci kamence vysoce investičně a provozně náročná, což prodražuje získání komerčně využitelného produktu ve velkých objemech.
Podstata vynálezu
Shora uvedené nedostatky odstraňuje způsob podle tohoto vynálezu, který popisuje způsob prakticky bezodpadového přepracování kamence na síran hlinitý rezultující v konečné fázi ve formě průmyslově využitelného , vodného roztoku, vyznačující se tím, že se krystalický kamenec hlinito-amonný dvoustupňově dehydratuje tak, že· se nejprve během nejvýše 1 sekundy mžikově spálí v plameni hořáku o teplotě 1000 až 1500 °C a pak se ponechá 1 až 15 minut v kontaktu se spalnými plyny o teplotě 250 až 600 °C, takto částečně dehydratovaný meziprodukt se tepelně rozloží zálnřevem na konstantní teplotu ·· ···· ·· ···· 0* ·· • · · * · ♦ 0 0 0 0
0 0 00 0 · ··· 0 00 0 · · 0 · 0« ······
00 * 0 0 0
0*0 00 ·0· «0 ··
-6500 až 600 °C po dobu 15 až 100 minut a výsledný produkc se bezprostředně nebo dodatečně rozpustí ve vodě o teplotě 40 až 95 °C na vodný roztok síranu hlinitého, z něhož lze popřípadě izolovat krystalický síran hlinitý.
Při mžikovém spalování v plameni hořáku, do něhož- je krystalický kamenec vnášen proudem vzduchu nebo mechanicky jiným způsobem, dojde k prakticky okamžité parciální dehydrataci výchozího krystalického kamence ze 30 až 80 %, vztaženo na původní hmotnost kamence,, přičemž je uvolněná složka amoniaku částečně spálena na plynný dusík. Produkt z tohoto prvního stupně dehydratace v oblasti teplot 90 až 130 aC netaje a je manipulovatelný bez znatelných objemových či jiných vizuálně pozorovatelných změn.
Mžikové spadování je možno v praxi realizovat v libovolném plameni, například v plameni plynového hořáku vytápěného zemním či jiným vhodným plynem, v· plameni vznikajícím spalováním kapalného paliva či pevného paliva s přídavným vzduchem apod. S výhodou se používá plynový hořák.
Produkt z prvního stupně dehydratace je poté kontaktován s proudem spalných pl.ynů, které mají teploty 250 až 600 cC. Přitom dochází k účinné denitrifikaci, -částečnému rozkladu síranu amonného a jeho částečnému vytékání, a uvolněná vodní- pára způsobuje napěnění -a aglomeraci částic tak, že produkt je při této operaci získáván ve formě malých granulí s minimální prašností. Zmíněný produkt netaje, nemá korozivní vlastnosti a je snadno mechanicky manipulovatelný.
Velmi účinná je shora popsaná dvoustupňová dehydratace zejména v případě, je-li kamenec před nestříknutím do plamene jemně rozemlet na velikost zrna menší než 0,2 mm. Tímto rozemletím, které lze provádět v obvyklém zařízení známém například z technologie úpravy pigmentů, jako v kolíkovém mlýnu, je při minimálních energetických nákladech dosaženo vysokého specifického povrchu a tím i výkonu při dehydrataci.
• · toto · to toto · · · · to to · · » • · · · · · . · ··· · ·* · ·> ···· toto ··· ··· ·· ··· · · · ·· · ·· ·· ♦·· ·· ·*
-7• to · · · ·
Dehydratovaný materiál rozkladu za udržování konstatn se pak í teploty podrobí v rozmezí tepelnému od 500 do
600 “C, s výhodou při teplotě 580 /C. Tento tepelný rozklad je možno provádět v klasickém . tepelném zařízení, jako .je například tunelová nebo vsádková pec, s výhodou se však používají klasické rotační pece zajišťující vysoký výkon zařízení při nízkých investičních a provozních nákladech. Tento tepelný rozklad se provádí po dobu zhruba 15 až 100 minut.
Produkt tepelného rozkladu, . jímž je dehydratovaný sulfooxid hlinitý, lze pak bezprostředně nebo dodatečně rozpouštět ve vodě o teplotě 40 až 90 °C, s výhodou 70 až 90 °C, na vodné, s výhodou koncentrované roztoky síranu hlinitého, které lze průmyslově využívat pro úpravu vod nebo v technologii výroby papíru, popřípadě je lze zpracovávat na komerčně využitelné formy krystalického síranu hlinitého.
Při práci způsobem podle vynálezu dochází k 99% vytékání' a částečnému rozkladu složky síranu amonného, čímž je tato komponenta z výsledného produktu prakticky odstraněna. Uvolněný amoniak je zčásti denitrrfikován až na plynný dusík a pouze jeho část uniká spolu se spalnými plyny. Uvolněné oxidy síry jsou adovány produktem a jen část z nich uniká spolu se složkou amoniaku v molekulární formě síranu amonného. Síran amonný v molekulární i ionizované formě lze ze spalného plynu snadno absorbovat v suchých nebo kapalinových separátorech běžného typu a zpětně rečyklovat například do odpařovacích zařízení pro výrobu krystalického kamence nebo jinak využívat, například jako hnojivo. Pro absorpcí složky síranu amonného v kapalinových separátorech a následnou recyklaci je možno využít vedle, technologické vody i solné, roztoky z odpařovacích zařízení a recyklovat je z]oět do odpalovacího zařízení za účelem využití složky- síranu amonného. Touto operací se rozklad kamence podle vynálezu ve vazbě na produkční jednotku · a odparku stává zcela • · bezodpadovou technologií,, protože spalný plyn po zbavení složky síranu amonného obsahuje podlimitní koncentrace environmentálně sledovaných složek a lze jej bez jakýchkoli problémů vypouštět do atmosféry jako vlhký vzduch, popřípadě jako brýdovou páru.
Vhodným uspořádáním celého postupu je možno rovněž velmi výrazně snížit energetické náklady celé- operace. Jak již bylo řečeno výše, druhý stupeň dehydratace se provádí v proudu spalných plynů z prvního stupně, je tedy energeticky podstatně méně náročný. Entalpii spalného plynu lze však s výhodou využít' i k následnému tepelnému zpracování, což představuje další úsporu energetických nákladů. Vysoký entalpický obsah plynů odcházejících z tepelné úpravy pak lze využít k následné úpravě produktu do komerční 'formy, například k rozpouštění výsledného produktu na roztoky síranu hlinitého nebo pro přípravu . krystalické hlinitého, popřípadě je možno toto teplo jakékoli jiné účely mimo popisovaný postup.
formy síranu využíval pro
Vynález ilustrují následující příklady provedení, jimiž se však rozsah vynálezu v žádném směru neomezuje.
Příklady provedení vynálezu
Příklad 1
| Krystalický | kamenec | o | složení NřpAl (SCý) 2.12H2O o |
| maximální velikosti | zrna 3 | mm | byl v sušicím bubnu vysušen |
| proudem vzduchu o | teplotě | 40 | °C do konstantní hmotnosti. |
Během sušení se hmotnost výchozího materiálu snížila o 1' %. Takto vysušený kamenec byl sypký a v zásobníku neklenboval.
kg takto předsušeného kamence bylo na kolíkovém mlýnu jemně rozemleto tak, že ve výsledném produktu mělo 95 % kamence velikost zrna 0,2 mm. Rozemletý kamenec obsahoval • · ·« · Β ·· BB
BBB ΒΒΒΒ
Β BBB· Β BB Β
Β Β Β Β ΒΒΒ ·♦·
ΒΒΒ Β Β
ΒΒ ΒΒΒ ΒΒ ΒΒ
-9C / Ζ δ
S t <3. V U mot. amonného iontu a jeho objemová hmotnost v sypném inila 0,8 30 kg/m'.
Rozemletý kamenec byl pomoci dopravního šneku dopravován do žárového pásma plynového hořáku tak, že kamenec z dopravního šneku volně, vypadával do sání sekundárního vzduchu v bezprostřední blízkosti plamene. Plamen hořáku byl tangenciálně situován ve válcové části cyklonové spalovací komory, ve které docházelo v důsledku působení odstředivých srl k oddělení pevného, částečně dehydratovaného kamence ze spalného' plynu. Pevná složka byla odebírána ze spodní kuželové části komory a spalný plyn byl odebírán z horní části komory. V komoře se ustálila teplota 350 X. Tato teplota byla řízena přídavným sekundárním vzduchem.
Bylo zjištěno, že takto tepelně zpracovaný kamenec třikrát až čtyřikrát zvýšil svůj objem a přešel do hrudkovité formy. Sypná hmotnost poklesla na 0,350 kg/mh a obsah amonného iontu činil 5,1 % hmot. Bylo. získáno 32,5 kg produktu s obsahem krystalické vody o 50 % nižším než vykazoval vstupní kamenec.
Tento produkt byl vložen do žíhací pece vyhřáté na konstantní teplotu 580 X a tepelně . upravován 40 minut. Po celou dobu této tepelné úpravy materiál vizuálně nezměnil svoje skupenství a zachovával si sypkou formu. Plyny unikající z pece byly propírány vodou·. Po ukončení experimentu bylo v této vodě, která měla pH 3,0, nalezeno 30 g/1 síranu amonného. Pára unikající z absorpce vykazovala pH 6,5. Po čtyřicetiminutové tepelné úpravě bylo získáno 21,6 kg produktu, v němž byl stanoven obsah amonného iontu 0,01 % hmot. a obsah složky aluminia 15,1 % hmot. Sypná hmotnost produktu činila 0,280 kg/m3.
330 g získaného produktu bylo rozpuštěno v 1000 ml vody o teplotě' 80 °C na koncentrovaný roztok síranu hlinitého obvyklých vlastností odpovídajících komerční formě síranu • · 0 0 0 · 00 00 • 00 004 00 0 0
0440 0 0400 0 4· 0 •4 044 0 00 000 400
000 0 · · • 0 000 00 440 40 ··
-10hlinitého'používaného pro koagulaci vod. Byl získán roztok o koncentraci složky hliníku 52 g/l a o hustotě 1300 g/l·..
Příklad 2
Tento příklad popisuje postup prováděný bez dehydratace a slouží k srovnání způsobu podle vynálezu se způsopbem známým.
kg krystalického kamence jako v příkladu 1 bylo bez jakékoli další úpravy rozvrstveno ve vrstvě 50 mm na žáruvzdornou misku a vloženo do žíhací pece vyhřáté na teplotu 580 GC. Za 2 minuty po vložení materiálu do pece bylo pozorováno, že veškerý krystalický materiál -se· roztavil na hustou viskozní hmotu, ze které unikala vodní pára a plyny a jejíž povrch se pokrýval hmotou pánovitého charakteru. V důsledku· tohoto procesu se celkový objem vsázky neustále zvyšoval a po 10 minutách se v důsledku napěnění zvýšil zhruba na'dvacetinásobek původního objemu.
Po 45 minutách bvl z pece odebrán vzorek materiálu. Bylo zjištěno, že uvnitř hmoty v peci se nachází roztavená vazká forma kamence. Po rozdrcení vychladlé hmoty bylo ve vzorku stanoveno 2,5 % hmot. amonného iontu.
Po tomto zjištění byly z pece. postupně odebírány vzorky produktu' a byl sledován pokles obsahu složky amoniaku. Bylo zjištěno, že obsah 0,01 % hmot. složky amoniaku v produktu se dosáhne až po 210 minutách tepelného zpracování.
Pokus byl opakován s tím, že kamenec byl' v peci rozvrstven v tlouštce vrtstvy 10 cm. Ani po. pětihodínovém tepelném zpracování nebylo docíleno sní žení; obsahu amonného iontu na hodnotu 0,01 % hmot..V tomto pokusu došlo k takovému napěnění materiálu, že vyplnil celý objem žíhací pece a pevně ulpěl na jejích stěnách, což vedlo k velkým potížím při jeho • ·
• · ····
-11odstraňování. .
Příklad 3
Bylo postupováno stejně jako v příkladu 1 s tím, že spalné plvny, které unikaly z pece v níž se udržovala teplota 580 °G, byly promývány v absorpčním zařízení vodou, kde došlo k jejich ochlazení. Z absorpčního zařízení unikala vodní pára, jejíž pH činilo 7,5. V kapalné fázi byla stanovena složka síranu amonného v množství odpovídajícím 80 % původní vsádky síranu amonného ve výchozím vzorku kamence.
Průmyslová využitelnost
Způsob podle vynálezu lze používat k bezodpadovému a energeticky šetrnému .zpracování kamence hlmito-amonného, zejména kamence produkovaného při likvidaci technologických vod po těžbě uranu za pomoci loužení uranových rud kyselinou sírovou, na průmyslově využitelné roztoky síranu hlinitého, z nichž- lze popřípadě izolovat průmyslově využitelný krystalický síran hlinitý.
Claims (6)
- PATENTOVÉ NÁROKY1. Způsob tepelného zpracování kamence.hlinito-amonného na-síran hlinitý, v yznačující setí m, že se krystalický kamenec hlinito-amonný dvoustupňové dehydratuje tak, že se nejprve během nejvýše 1 sekundy mžikově spálí v plameni hořáku o teplotě 1000 až 1500 ,JC a pak se ponechá 1 až 15 minut v kontaktu se spalnými plyny o teplotě 250 až 600 3C, takto částečně dehydratovaný produkt se tepelně rozloží záhřevem na konstantní teplotu 500 až 600 °C po dobu 15 až 100 minut a výsledný produkt se bezprostředně nebo dodatečně rozpustí ve vodě o teplotě 40 až 95 °C na vodný roztok síranu hlinitého, z něhož lze popřípadě .izolovat krystalický síran hlinitý, o
- 2. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že se krystalický kamenec hlinito-amonný před mžikovým .spalováním rozemele na·· velikost částic nejvýše. 0,2J. Li. . ' . .
- 3. Způsob podle nároků 1 a 2j vyznačuj ící se t í m, že se tepelný rozklad provádí při konstantníteplotě 5S0 až 600 UC.
- 4. Způsob podle nároků 1 až 3, vyznačuj ící se t í m, že se. entalpie spalných plynů z dehydratace využije při následném tepelném rozkladu.
- 5. Způsob podle nároků 1 až 4, v y z n ač u j í c í se t. í m, že se entalpie spalných plynů z dehydratace • · • · fc · • · • · • · • · • fcfcfc • · • fcfcfc • fc fcfcfc • fc ···· • · • fcfcfc • · • · fcfcfc • fcfc fcfcfc • · • · fcfc nebo/a odpadní teplo z tepelného rozkladu využije k ohřevu vody pro rozpouštění produktu tepelného rozkladu.
- 6. Způsob podle nároků 1 až 5, vy z n a č u j í c í s e t í m, že se z odpadních plynů po tepelném rozkladu oddělí síran amonný, který se recykluje do výroby výchozího krystalického kamence hlinito-amonného nebo se jinak využívá, s výhodou jako hnojivo.
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CZ19991613A CZ287570B6 (cs) | 1999-05-05 | 1999-05-05 | Způsob tepelného zpracování kamence hlinito-amonného na síran hlinitý |
| SE0001553A SE520037C2 (sv) | 1999-05-05 | 2000-04-28 | Förfarande för värmebearbetning av ammoniumaluminiumalun till aluminiumsulfat |
| DE10021090A DE10021090A1 (de) | 1999-05-05 | 2000-04-28 | Verfahren zur Wärmeverarbeitung von Ammoniumaluminiumalaun zu Aluminiumsulfat |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CZ19991613A CZ287570B6 (cs) | 1999-05-05 | 1999-05-05 | Způsob tepelného zpracování kamence hlinito-amonného na síran hlinitý |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CZ161399A3 true CZ161399A3 (cs) | 2000-09-13 |
| CZ287570B6 CZ287570B6 (cs) | 2000-12-13 |
Family
ID=5463545
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CZ19991613A CZ287570B6 (cs) | 1999-05-05 | 1999-05-05 | Způsob tepelného zpracování kamence hlinito-amonného na síran hlinitý |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| CZ (1) | CZ287570B6 (cs) |
| DE (1) | DE10021090A1 (cs) |
| SE (1) | SE520037C2 (cs) |
-
1999
- 1999-05-05 CZ CZ19991613A patent/CZ287570B6/cs not_active IP Right Cessation
-
2000
- 2000-04-28 SE SE0001553A patent/SE520037C2/sv not_active IP Right Cessation
- 2000-04-28 DE DE10021090A patent/DE10021090A1/de not_active Withdrawn
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| SE520037C2 (sv) | 2003-05-13 |
| DE10021090A1 (de) | 2001-01-11 |
| SE0001553D0 (sv) | 2000-04-28 |
| CZ287570B6 (cs) | 2000-12-13 |
| SE0001553L (sv) | 2000-11-06 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR102537727B1 (ko) | 규산염 광물로부터 리튬의 회수 | |
| JP7621949B2 (ja) | リチウム化学物質及び金属リチウムの製造 | |
| EP3154920B1 (en) | Production of citrate soluble phosphates by calcination of secondary phosphate sources with a sodium-sulfuric compound | |
| JPS63166480A (ja) | 廃棄物質からの有価フツ化物の回収 | |
| SE437822B (sv) | Forfarande for framstellning av magnesiumsulfat genom omsettning av asbestavfall och ammoniumsulfat | |
| ES2330064T3 (es) | Procedimiento para la eliminacion de impurezas organicas de licores bayer. | |
| US2204777A (en) | Apparatus for the recovery of salts from aqueous solutions | |
| CN106006643B (zh) | 一种利用黄磷尾气和磷石膏制备电石的方法 | |
| CZ161399A3 (cs) | Způsob tepelného zpracování kamence hlinito-amonného na síran hlinitý | |
| US2843454A (en) | Conversion of sodium chloride into sodium carbonate and ammonia chloride | |
| US2927016A (en) | Treatment of ferrous sulfate and the production of iron powder | |
| FI64790B (fi) | Foerfarande foer rostning av selenhaltigt material | |
| US6365122B1 (en) | Process for manufacturing potassium sulfate fertilizer and other metal sulfates | |
| CZ292071B6 (cs) | Způsob zpracování kamence hlinito-amonného | |
| EP0205976A2 (en) | A process for the removal of sulfur oxides from gaseous and/or liquid waste products | |
| US3357793A (en) | Method of treating sulfuric acid sludges | |
| JP2618471B2 (ja) | アンモニアと二酸化硫黄の製造方法 | |
| RU2716048C1 (ru) | Способ переработки отходов солевых растворов, содержащих смесь сульфатов и нитратов аммония и натрия | |
| CZ2001292A3 (cs) | Způsob tepelného zpracování kamence hlinito-amonného na síran hlinitý a síran amonný | |
| RU2560445C2 (ru) | Способ производства аммиака и серной кислоты из сульфата аммония | |
| CZ2002553A3 (cs) | Způsob tepelného zpracování kamence hlinito-amonného na síran hlinitý a síran amonný | |
| US1162802A (en) | Phosphate composition and process of calcining phosphates. | |
| US1808362A (en) | Process for making magnesium chloride and other magnesium salts of high purity | |
| US1422848A (en) | Extraction of potassium compounds | |
| US1010403A (en) | Process of obtaining potash salts from seaweed. |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PD00 | Pending as of 2000-06-30 in czech republic | ||
| MM4A | Patent lapsed due to non-payment of fee |
Effective date: 20170505 |