CZ259295A3 - Způsob zpracování síranu hlinitého a síranu hlinitoamonného - Google Patents

Způsob zpracování síranu hlinitého a síranu hlinitoamonného Download PDF

Info

Publication number
CZ259295A3
CZ259295A3 CZ952592A CZ259295A CZ259295A3 CZ 259295 A3 CZ259295 A3 CZ 259295A3 CZ 952592 A CZ952592 A CZ 952592A CZ 259295 A CZ259295 A CZ 259295A CZ 259295 A3 CZ259295 A3 CZ 259295A3
Authority
CZ
Czechia
Prior art keywords
aluminum
ammonium
sulphate
decomposition
sulfuric acid
Prior art date
Application number
CZ952592A
Other languages
English (en)
Inventor
Petr Ing Lukasek
Original Assignee
Lukasek Petr
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Lukasek Petr filed Critical Lukasek Petr
Priority to CZ952592A priority Critical patent/CZ259295A3/cs
Publication of CZ259295A3 publication Critical patent/CZ259295A3/cs

Links

Landscapes

  • Compounds Of Alkaline-Earth Elements, Aluminum Or Rare-Earth Metals (AREA)

Abstract

Způsob spočívá ve dvoustupňovém termockém rozkladu v přítomnosti oxidu a/nebo hydroxidu hlinitého a vodní páry se zachycením produktů, vznikajích v prvním stupni rozkladu při teplotě do 600 °C a kyseliny sírové, vznikající ve druhém stupni nad teplotou 600 °C.

Description

Způsob zpracování síranu hlinitého a síránů Hlinitoamonného
O , fC X o
Oblast techniky:
LO un czx
Io cn
Předmětem vynálezu je zpracování síranu hlinitého a síranu hlinitoamonného, představujících průmyslový meziprodukt při asanaci podzemních roztoků po hydrochemické těžbě uranu s cílem následného využití jejich rozkladných produktů - oxidu hlinitého, amoniaku a kyseliny sírové.
Současný stav techniky:
Asanace území po hydrochemické těžbě uranu vyluhovacím postupem představuje závažný ekologický problém. Ačkoliv je v České republice v současné době těžba uranu již zastavena, je nutné se zřetelem k hydrologickému riziku neustále provozovat hydrologickou uzávěru ložisek, prosycených silně kyselými roztoky kyselny sírové (o koncentraci 3 - 10 g H2SO4 / litr) odčerpáváním vrtů. Pískovcové podloží uranových ložisek obsahuje vložky bázických alumosilikátových hornin (především cca 3 - 5 % kaolinitu) a v důsledku jejich rozkladu (hydrolýzy) jsou do roztoku vyplavovány hlinité ionty. Čerpaný roztokpo průchodu podložím představuje silně zředěný roztok síranu hlinitého s obsahem volné kyseliny sírové, s příměsmi iontů železa, draslíku, uranu a celé řady dalších prvků ve stopových koncentracích.
Pro zpracování těchto roztoků byla vypracována řada postupů, z nichž do fáze realizace pokročila technologie, spočívající v zneutralizování přítomné volné kyseliny sírové amoniakem a následném zahuštění roztoku ve vakuové odparce. Z roztoku po dalších úpravách (redukci železa a separaci uranu) krystaluje poměrně čistý hydratovaný síran hlinitoamonný (kamenec hlinitoamonný, dále jen kamenec) NH4A1(SO4)2 12 H,0, jehož rozpustnost je za studená poměrně nízká (cca 5,2 g / 100 g roztoku). Odpařením poměrně malého podílu vody lze tak dospět k vyloučení pevného produktu s možným využitím v kožedělném nebo papírenském průmyslu. Širšímu uplatnění této látky (např. pri úpravě pitné vody ve vodárenství) brání obsah závadných amonných iontů, které se mohou v roztoku eutrofízovat na toxické dusičnany a dusitanové ionty. Protože kamenec bude produkován ve značných množstvích, představuje obtížný problém i skladování této látky do té doby, než se pro ni nalezne odpovídající využití (síran hlinitoamonný nelze skladovat na nekryté skládce z důvodu jeho rozpustnosti).
V současné době jsou intenzívně studovány postupy, spočívající v přepracování l hydratovaného kamence na jednodušší látky, tvořící suroviny chemického a metalurgického průmyslu - amoniak, oxid sírový pro výrobu kyseliny sírové a oxid hlinitý jako materiál pro výrobu hliníku. Tyto sloučeniny vznikají z kamence postupným zahříváním, což je však spojeno s řadou obtíží technologického rázu. Pokud ze vzniklého roztoku odpaříme část vody na obsah 12 - 14 mol H2O /1 mol bezv. soli, zbylý roztok ztuhne v monolitických blocích hustoty 1080 kg / m3 na hydratovaný síran hlinitoamonný NH4A1(SO4)2 12 H2O. To je podstatou postupu podle Peckham H.H., Haris S.L.: US.Pat, 2 844 348 (22.7.1958).
- 2 Pevný kamenec amonný není vhodný pro přímé termické zpracování. Mezi teplotami
93,5 - 95 0 C dochází k pěnění a sůl se rozpouští (taje) v krystalové vodě. Prvních deset molekul vody ztrácí při 120 0 C a k úplné dehydrataci a vzniku bezvodé soli NH4A1(SO4)2 dochází až při 200 0 C. Termogram bezvodé soli je uveden např. v [Bretsznajder S.: Przem. Chem. 42/12, (1956), 378], Do 220 ° C je sůl beze změny. K významnému úbytku dochází v rozmezí teplot 250 - 600 ° C, kdy dochází k odštěpování amoniaku a oxidu sírového podle celkové rovnice:
2NH4A1(SO4)2 -> AI2(SO4)3 + 2 NH3 + H2O + SO3
Ve skutečnosti však zpravidla dochází nejprve k uvolňování téměř, čistého amoniaku (asi do teploty 350 ° C) a nad toto teplotou uniká také hydrogensíran amonný NH4HSO4, který destiluje při teplotě 490 0 C bez rozkladu. Absorbce dýmů hydrogensíranu amonného představuje závažný problém z inženýrského hlediska (zanášení a koroze absorbérů) i z hlediska hygienického (dýmy jsou zdrojem astmatických obtíží). Vzniklý produkt je nutné izolovat z absorpčních roztoků krystalizací a je pro něj malé využití (nanejvýše jako málo ceněné kyselé hnojivo s nízkým obsahem dusíku). Ačkoliv je podle [Roušar I., Lukášek P.: PV 262572 (7.5.1991)] možné jeho přepracování na kyselinu sírovou, je nutno v praxi dát přednost postupům, které tvorbu síranu amonného obcházejí.
Tvorbu aerosolu síranu amonného lze vyloučit, vycházíme-li při rozkladu z bázických síranů hlinito-amonných (mj.. tzv. jurbanitu A1SO4(OH) 5 H2O, resp. A12O3 2 SO3 11 H2O [Bassett H., Goodwin T.H. : J. Chem. Soc. 9, (1949), 2239- 2279] anebo alunitu Na(K+, NH4+)A13(SO4)2(OH)6, které lze připravit hydrotermálními postupy (hydrolýzou roztoku síranu hlinitoamonného za zvýšené teploty (140 - 160 0 C) a autogenetického tlaku. Bázický síran hlinitoamonný (NH4)2A13(SO4)4(OH)6 vzniká z amonného kamence podle úhrnné rovnice:
NH4A1(SO4)2 12 H,0-> (NH4)2 3 A1,O3 4 SO3 6 H2O+ + 2 (NH4)2SO4 + 6H,SO4 + 60H2O
Produkt hydrolýzy [Kawecki W.: Przem. Chem. 44/11, (1965), 62] při zahřívání odštěpuje vodu (do teploty cca 360 0 C), v teplotním intervalu 400 - 600 0 C uniká směs vody a amoniaku a oxid sírový se začíná uvolňovat až nad teplotou 600 0 C za vzniku γ - formy A12O3. Při 950 0 C je rozklad prakticky ukončen [Bretsznajder S., Pysiak J.: Bull. Acad. Pol. Sci., Ser. Chim. 12, (1964), 197, 315 ; Chemia Stosowana 9, (1965), 137], avšak poslední zbytky SO3 (1-2 hmot, %) se z produktu uvolňují až při 1300 0 C, což je velká závada při zpracování oxidu hlinitého při výrobě hliníku elektrolýzou kryolitové taveniny.
-3Nevýhodou výše uvedeného hydrotermálního postupu je také skutečnost, že konverze hydrolýzy probíhá v průměru jen z asi 50 - 80 % a při nezbytné ochlazovací periodě přechází část vyloučené bázické soli zpátky do roztoku působením kyseliny sírové vznikající v průběhu hydrolýzy. Matečné roztoky po oddělení pevné fáze vykazují poměrně vysoký obsah hlinitých a amonných iontů, což komplikuje jejich následné využití. Proces je náročný i po technologické stránce (práce za vysokého tlaku, problém koroze a inkrustací apod.). Rozklad zásaditého síranu hlinitého probíhá až za vysoké teploty, kdy se vznikající oxid sírový zejména v přítomnosti nečistot (železa apod.) rozkládá za vzniku oxidu siřičitého, což ztěžuje následné zpracování plynné směsi.
Uvedené nedostatky odstraňuje způsob zpracování síranu hlinitého a/nebo síranu hlinitoamonného, a/nebo jejich vzájemných směsí podle vynálezu, spočívající ve dvoustupňovém termickém rozkladu v přítomnosti oxidu hlinitého a/nebo hydroxidu hlinitého při teplotě do 600 ° C a v následném rozkladu vzniklého bazického síranu hlinitého při teplotě nad 600 0 C v přítomnosti přehřáté vodní páry. V případě kamence vzniklé produkty v prvním stupni představuje směs amoniaku a vodní páry, ve druhém stupni pyrolýzy pak vesměs vzniká kyselina sírová a γ - A12O3 ve formě, která umožňuje jejich následné využití.
Mezi další výhody postupu podle vynálezu patří: rozklad síranu hlinitého a/nebo síranu hlinitoamonného je striktně rozdělen do dvou stupňů, takže vznikající kyselina sírová není podstatněji kontaminována produkty z předchozího stupně rozkladu a naopak. Přebytek oxidu hlinitého snižuje rozkladnou teplotu bázického síranu hlinitoamonného, takže k odštěpení většiny amoniaku dochází již při teplotě pod 540 0 C a je omezeno spékání produktu v průběhu kalcinace, což umožňuje zpracovávat materiál s vyšším obsahem krystalicky vázané vody (více než 2 mol H2O /1 mol bezvodé soli). Přítomnost vodní páry markantně snižuje rozkladnou teplotu bázického síranu hlinitého ve druhém stupni zpracování, takže jeho rozklad je plně ukončen již při teplotě do 750 0 C , čímž se výrazně snižuje energetická náročnost procesu a produkt (γ - A12O3) prakticky neobsahuje síranové ionty. Za vhodných technologických podmínkách vzniká přímo koncentrovaná kyselina sírová s nízkým obsahem amonných iontů a je potlačena tvorba dýmů a aerosolu oxidu sírového a hydrogensíranu amonného. V důsledku poměrně nízké rozkladné teploty je omezena tvorba oxidu siřičitého, takže není nutné budovat nákladný stupeň pro katalytickou reoxidaci vznikajících plynných produktů. Rozklad oxidu sírového lze dále potlačit prováděním vzduchu a/nebo vodní páry nad pevnou fází v první fázi jejího tepelného zpracování.
Postup podle vynálezu je dále popsán na několika praktických příkladech provedení:
-4Příklad č. 1: Zpracování hydratovaného síranu hlinitoamonného v přítomnosti hydroxidu hlinitého a vodní páry.
Ke 1000 g dihydrátu síranu hlinitoamonného NH4Ai(SO4)2 2 H2O vykrystalizovaného při dehydrataci nasyceného roztoku kamence při teplotě nad 120 ° C s obsahem 17 hmot. % vody bylo při teplotě 75 0 C přidáno 215 g hydratovaného oxidu hlinitého (bayeritu A1OOH) s obsahem 12 % vody a vzniklá směs byla homogenizována jednu hodinu v bubnovém mlýnu s korundovou náplní. Směs pak byla zahřívána 1,5 hod. v rotační peci vyhřáté na teplotu 340 °C, přičemž byl jímán vznikající kondenzát, tvořený 2 % roztokem amoniaku. Po uplynutí této doby byla teplota zvýšena na 540 0 C a za provádění vzduchu rychlostí 1500 ml / hod byl ve dvoustupňovém absorbéru do vzniklého kondenzátu za stálého chlazení absorbován vznikající amoniak. Zahřívání trvale celkem 3,5 hod, přičemž bylo získáno 65 ml destilátu, který byl tvořen 14,5 % vodným roztokem amoniaku a 1203 g produktu o složení A12O3 2,13 SO3 0,73 H2O. Pevný zbytek byl zahříván dále, přičemž se v průběhu dalších tří hodin teplota postupně zvyšovala ze 600 0 C na 750 0 C a pecí byl prováděn pomalý proud vodní páry přehřáté na teplotu 300 0 C rychlostí, která se postupně snižovala z 8 300 ml / hod na hodnotu 700 ml / hod. Kondenzát byl ochlazován pod teplotu 120 0 C. Celkem bylo nashromážděno 460 ml destilátu, který byl tvořen 73 % vodným roztokem kyseliny sírové s obsahem 0,33 hmot. % hydrogensíranu amonného. Pevný zbytek tvořilo 196,5 g γ - A12O3 s obsahem 3,5 hmot. % H2O a 0,15 % chemicky vázaného SO3.
Příklad č. 2 : Zpracování bezvodého síranu hlinitoamonného v přítomnosti oxidu hlinitého a vodní páry.
Ke 1000 g bezvodého síranu hlinitoamonného NH4A1(SO4)2 2 H2O kalcinovaného při teplotě 180 0 C s obsahem 4,3 vlhkosti bylo při teplotě 175 0 C přidáno 190 g oxidu hlinitého (tzv. γ-Α12Ο3 představujícího produkt druhého stupně termického rozkladu kamence) s obsahem 3,5 % vody a vzniklá směs byla homogenizována 2 hodiny v bubnovém mlýnu s korundovou náplní. Práškový produkt byl potom zahříván v rotační peci 2,5 hod. při teplotě 560 0 C a za provádění vzduchu rychlostí 300 ml / hod byl ve dvoustupňovém sprchovém absorbéru za stálého chlazení absorbován vznikající amoniak. Pevný zbytek byl zahříván dále, přičemž se v průběhu dalších tří hodin teplota postupně zvyšovala ze 600 0 C na 780 0 C a pecí byl prováděn pomalý proud vodní páry přehřáté na teplotu 550 0 C rychlostí, která se postupně snižovala z 12 000 ml / hod na hodnotu 1 300 ml / hod. Kondenzát byl ochlazován pod teplotu 130 0 C. Celkem bylo nashromážděno 450 ml destilátu, který byl tvořen 76 % vodným roztokem kyseliny sírové s obsahem 0,13 hmot. % hydrogensíranu amonného. Pevný zbytek představovalo 193 g γ - A12O3 s obsahem 3,2 hmot. % H2O a 0,1 % chemicky vázaného SO3.
-5Příklad č. 3 : Zpracování síranu hlinitého v přítomnosti vodní páry
Navážka 1000 g bezvodého dihydrátu síranu hlinitého A12(SO4)3 2 H2O s obsahem
2,5 % vlhkosti byla nejdříve kalcinována při teplotě 540 ° C v rotační peci po dobu jedné hodiny a potom byla postupně zahřívána, přičemž se v průběhu čtyř hodin teplota postupně zvyšovala ze 550 °C na 730 0 C, zatímco byl pecí prováděn pomalý proud vodní páry přehřáté na teplotu 310 0 C rychlostí, která se postupně snižovala z 5 000 ml / hod na hodnotu 300 ml / hod. Destilát byl ochlazován pod teplotu 120 0 C. Celkem bylo nashromážděno 640 ml kondenzátu, který byl tvořen 43 % vodným roztokem kyseliny sírové. Pevný zbytek představoval 311 g γ - A12O3 s obsahem 3,5 hmot. % H2O a 0,15 % chemicky vázaného SO3.
Příklad č. 4 : Zpracování směsi síranu hlinitoamonného a síranu hlinitého v přítomnosti hydroxidu hlinitého a vodní páry.
Směs 300 g dihydrátu síranu hlinitoamonného NH4A1(SO4)2 2 H2O kalcinovaného při teplotě 175 0 C s obsahem 4,5 vlhkosti a 650 g bezvodého síranu hlinitého, kalcinovaného při teplotě 430 ° C a 360 g hydroxidu hlinitého o složení A12O3 2,3 H,0 byla homogenizována
1,5 hodiny v bubnovém mlýnu s korundovou náplní. Prášková směs byla potom zahřívána v rotační peci po dobu 2,5 hod. při teplotě 560 0 C a za prováděni nasycené vodní páry rychlostí 300 ml / hod byl ve dvoustupňovém kolonovém absorbéru za stálého chlazení absorbován vznikající amoniak. Pevný zbytek byl potom zahříván dále, přičemž se v průběhu dalších tří hodin teplota postupně zvyšovala ze 600 0 C na 780 0 C a pecí byl prováděn pomalý proud vodní páry přehřáté na teplotu 530 0 C rychlostí, která se postupně snižovala z 12 000 ml / hod na hodnotu 1 300 ml / hod. Plynné produkty byl ochlazovány pod teplotu 117 0 C. Celkem bylo nashromážděno 514 ml destilátu, který byl tvořen 55 % vodným roztokem kyseliny sírové s obsahem 0,27 hmot. % hydrogensíranu amonného. Pevný zbytek představovalo 270,5 g γ - A12O3 s obsahem 3,8 hmot. % H2O a 0,12 % chemicky vázaného SO3.
Průmyslová využitelnost:
Způsob podle vynálezu lze využít všude tam, kde se vyskytuje průmyslový odpad, tvořený převážně síranem hlinitým, nebo síranem hlinitoamonným, tj. zejména při asanaci následků hydrochemické těžby uranu, při hydrometalurgických úpravárenských postupech, spočívajících v kyselém rozkladu rud kyselinou sírovou, zpracování elektrolytu sulfátových akumulátorů s hliníkovou katodou, vedlejších produktů při výrobě titanové běloby apod.

Claims (2)

  1. PATENTOVÉ NÁROKY
    1. Způsob zpracování síranu hlinitého a/nebo síranu hlinitoamonného, vyznačující se tím, že se pevný síran hlinitý a/nebo síran hlinitoamonný podrobí dvoustupňovému tepelnému rozkladu v přítomnosti oxidu hlinitého a/nebo hydratovaného oxidu hlinitého a/nebo hydroxidu hlinitého a vodní páry .
  2. 2. Způsob podle bodu č. 1, vyznačující se tím, že první stupeň termického rozkladu probíhá při teplotě do 600 0 C a druhý stupeň termického rozkladu probíhá při teplotě nad 600 0 C za tvorby kyseliny sírové a oxidu hlinitého.
CZ952592A 1995-10-05 1995-10-05 Způsob zpracování síranu hlinitého a síranu hlinitoamonného CZ259295A3 (cs)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CZ952592A CZ259295A3 (cs) 1995-10-05 1995-10-05 Způsob zpracování síranu hlinitého a síranu hlinitoamonného

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CZ952592A CZ259295A3 (cs) 1995-10-05 1995-10-05 Způsob zpracování síranu hlinitého a síranu hlinitoamonného

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CZ259295A3 true CZ259295A3 (cs) 1997-04-16

Family

ID=5465241

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CZ952592A CZ259295A3 (cs) 1995-10-05 1995-10-05 Způsob zpracování síranu hlinitého a síranu hlinitoamonného

Country Status (1)

Country Link
CZ (1) CZ259295A3 (cs)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4237102A (en) Process for obtaining pure alumina by the hydrochloric attack of aluminous ores and extraction of the impurities by means of a sulphuric treatment
US3383170A (en) Process for the recovery of sulphur dioxide and ammonia
HU180913B (en) Process for preparing pure aluminium oxide by means of acid digestion
US20120201737A1 (en) Process For Production Of Commercial Quality Potassium Nitrate From Polyhalite
CN102328947B (zh) 一种回收锶渣的方法
RU2549412C1 (ru) Способ переработки монацитового концентрата
WO2001028925A1 (en) Formulation of potassium sulfate, sodium carbonate and sodium bicarbonate from potash brine
CZ259295A3 (cs) Způsob zpracování síranu hlinitého a síranu hlinitoamonného
US2769735A (en) Method of pickling iron and recovering pickling agent
EP3212577A1 (en) A method for treating a waste containing sulfuric acid
US2843454A (en) Conversion of sodium chloride into sodium carbonate and ammonia chloride
RO120131B1 (ro) Compoziţie conţinând cel puţin bicarbonat de sodiu, procedeul său de obţinere şi utilizările acesteia
US4670231A (en) Continuous procedure of obtention of compounds of aluminum from aluminum silicates and other aluminum ores
US4526763A (en) Process for the production of alumina
US4264570A (en) Method of producing magnesium sulphate
CN110205489B (zh) 一种以锌酸钡合成途径处理含锌原矿的方法
CN108569722A (zh) 盐酸酸洗废液制备氧化铁和硫酸铵的方法
CS207377B2 (en) Method of treating the aluminosilicate materials
US2726140A (en) Production of chlorine and metal sulfates
RU2075442C1 (ru) Способ получения оксида цинка из производственных отходов
US3313593A (en) Process for the production of sodium carbonate and hydrochloric acid and/or chlorine
WO2023149792A1 (ru) Способ переработки силикатных и алюмосиликатных горных пород
KR800001413B1 (ko) 순수 알루미나의 제조방법
CZ292071B6 (cs) Způsob zpracování kamence hlinito-amonného
KR800001696B1 (ko) 불순물이 포함된 알루미늄 광석을 산 처리하여 순수 알루미나를 수득하는 방법