CZ285912B6

CZ285912B6 - Treatment process of ammonium aluminium sulfate

Info

Publication number: CZ285912B6
Application number: CZ971807A
Authority: CZ
Inventors: Bohuslav Ing. Csc. Čásenský; Zbyněk Ing. Csc. Černý; Zdeněk Doc. Ing. Csc. Klika; Juraj Doc. Ing. Csc. Leško; Jiří Doc. Ing. Csc. Hostomský; Jiří Prof. Ing. Csc. Vidlář
Original assignee: Ústav anorganické chemie AV ČR
Priority date: 1997-06-12
Filing date: 1997-06-12
Publication date: 1999-11-17
Also published as: CZ180797A3

Abstract

A method of processing ammonium aluminium sulphate using calcium compounds under increased heat where a solution of ammonium aluminium sulphate is treated in an acidic environment with calcium chloride at a molar ratio of sulphur anions to calcium chloride of 1:0.9 to 1.2. After filtering off the calcium sulphate, aluminium chloride is separated from the thickened mother liquor by crystallisation.

Description

Vynález se týká způsobu zpracování síranu hlinitoamonného pomocí vápenaté sloučeniny za zvýšené teploty za vzniku síranu vápenatého a hlinité sloučeniny.The present invention relates to a process for the treatment of aluminum ammonium sulfate with a calcium compound at elevated temperature to form calcium sulfate and an aluminum compound.

Dosavadní stav technikyBACKGROUND OF THE INVENTION

Během hydrochemické těžby uranových rud pomocí kyseliny sírové dochází kromě rozpouštění rud i k rozpouštění technických kaolinů obsažených v rudě za nežádoucího vzniku vedlejších produktů, které jsou tvořeny převážně síranem hlinitým. Jejich obsah snižuje rychlost loužení a komplikuje separaci vytouženého uranu. Proto byla navržena řada způsobů, popsaných v A.O. 207878, 208086, 209951, 236978, 237581, jak síran hlinitý odstranit a nejčastěji užívaný způsob byla separace ve formě síranu hlinitoamonného, který se připravoval v toužících roztocích přídavkem síranu amonného nebo částečnou neutralizací amoniakem. Při oddělování se využíval velký rozdíl v rozpustnosti při normální teplotě a při teplotě 90 až 93 °C, kdy je NHiA1(SC)4)2.12H2O rozpustný neomezeně.During the hydrochemical extraction of uranium ores by means of sulfuric acid, in addition to the dissolution of ores, the technical kaolins contained in the ore are dissolved, with the undesirable formation of by-products, which are mainly aluminum sulphate. Their content decreases the leaching rate and complicates the separation of the desired uranium. Therefore, a number of methods have been proposed as described in A.O. 207878, 208086, 209951, 236978, 237581 how to remove aluminum sulphate and the most commonly used method was separation in the form of ammonium aluminum sulphate, which was prepared in the desired solutions by the addition of ammonium sulphate or partial neutralization with ammonia. The separation utilized a large difference in solubility at normal temperature and at a temperature of 90 to 93 ° C, where NH 1 Al (SC) 4 12.12H 2 O was soluble indefinitely.

Obsah amonných iontů v síranu hlinitoamonném představuje vážné nebezpečí pro pitné i průmyslové vody a proto v rámci komplexního zpracování těžby rud byly hledány cesty zpracování síranu hlinitoamonného na nerozpustné produkty a na produkty umožňující ekonomické využití získaných hlinitých sloučenin. Navržené způsoby lze rozdělit na dvě skupiny a to zpracování síranu hlinitoamonného termickým rozkladem podle A.O. 231044, Pol.pat. 64698 a alkalickým srážením vodného roztoku pomocí hydroxidu vápenatého, kysličníku vápenatého nebo uhličitanu vápenatého podle A.O. 220174, 221370, 236977. Nevýhodou navrženého termického rozkladu je požadavek vysokých teplot a záchyt a zpracování plynných podílů. Při alkalickém srážení vzniká sraženina hydroxidu hlinitého a síranu vápenatého. Filtrací se sraženina oddělí od toužícího roztoku, ve kterém zůstává síran amonný. Pak se přídavkem kyseliny sírové nebo chlorovodíkové rozpustí hydroxid hlinitý, od kterého se filtrací oddělí síran vápenatý, který po neutralizaci apromytí lze ukládat na skládku. Zpracování vyžaduje dvojí filtraci a další použití kyseliny.The content of ammonium ions in ammonium aluminum sulphate poses a serious danger to both drinking and industrial waters, and therefore, in the complex processing of ore mining, ways have been sought to process aluminum ammonium sulphate into insoluble products and to enable economical utilization of the obtained aluminum compounds. The proposed methods can be divided into two groups, namely the treatment of aluminum ammonium sulfate by thermal decomposition according to A.O. 231044, Pol.pat. 64698 and by alkaline precipitation of the aqueous solution with calcium hydroxide, calcium oxide or calcium carbonate according to A.O. 220174, 221370, 236977. A disadvantage of the proposed thermal decomposition is the requirement of high temperatures and the capture and processing of gaseous fractions. Alkaline precipitation produces a precipitate of aluminum hydroxide and calcium sulfate. Filtration separates the precipitate from the curing solution in which the ammonium sulfate remains. Then aluminum hydroxide is dissolved by the addition of sulfuric or hydrochloric acid, from which calcium sulfate is separated by filtration, which can be landfilled after neutralization and washing. Treatment requires double filtration and additional use of acid.

Podstata vynálezuSUMMARY OF THE INVENTION

Předmětem vynálezu je způsob zpracování síranu hlinitoamonného pomocí vápenaté sloučeniny za zvýšené teploty, jehož podstata spočívá v tom, že se na vodný roztok síranu hlinitoamonného působí v kyselém prostředí chloridem vápenatým za tvorby síranu vápenatého a chloridu hlinitého.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention provides a process for treating an aluminum ammonium sulfate with a calcium compound at elevated temperature by treating an aqueous solution of aluminum ammonium sulfate under acidic conditions with calcium chloride to form calcium sulfate and aluminum chloride.

Vynález zahrnuje i takové provedení způsobu zpracování, při kterém se chlorid vápenatý připraví v reakční směsi ze svých prekurzorů.The invention also encompasses an embodiment of a process wherein the calcium chloride is prepared from its precursors in the reaction mixture.

Molámí poměr síranových aniontů k chloridu vápenatému je s výhodou 1:0,9 až 1,2 a po odfiltrování vzniklého síranu vápenatého se ze zahuštěných matečných louhů krystalizací oddělí chlorid hlinitý hexahydrát (AIC1₃ 6H₂O).The molar ratio of sulfate anions to calcium chloride is preferably 1: 0.9 to 1.2, and after filtering the resulting calcium sulfate, aluminum chloride hexahydrate (AlCl ₃ 6H ₂ O) is separated from the concentrated mother liquors by crystallization.

Reakci s chloridem vápenatým lze s výhodou provádět za přítomnosti nasycené vodní páry.The reaction with calcium chloride can preferably be carried out in the presence of saturated water vapor.

Zpracováním síranu hlinitoamonného podle vynálezu vzniká jeho reakcí s chloridem vápenatým nerozpustný síran vápenatý a roztok chloridu amonného a chloridu hlinitého. Oddělení síranuThe treatment of the ammonium aluminum sulphate according to the invention produces an insoluble calcium sulphate and a solution of ammonium chloride and aluminum chloride by reaction with calcium chloride. Separation of sulphate

-1 CZ 285912 B6 vápenatého filtrací a jeho promytí umožňuje jeho získání v čistém stavu a využití ve stavebnictví ve formě sádry nebo polyhydrátu vápenatého v případě provedení srážecí reakce za přítomnosti nasycené vodní páry. Z roztoku pak frakční krystalizací lze oddělit čistý chlorid hlinitý ve formě hexahydrátu využitelného pro všechny známé aplikace. Ze získaného chloridu amonného lze připravit reakcí s hydroxidem vápenatým výchozí reakční surovinu chlorid vápenatý a amoniak, tedy opět komerčně zpracovatelný produkt. Tuto reakci lze s výhodou provést přímo v reakční směsi.Calcium filtration and washing allows it to be obtained in a pure state and used in the construction industry in the form of gypsum or calcium polyhydrate in the event of a precipitation reaction in the presence of saturated water vapor. Pure aluminum chloride can be separated from the solution by fractional crystallization as a hexahydrate useful for all known applications. From the ammonium chloride obtained, the starting reaction raw material can be prepared by reacting with calcium hydroxide calcium chloride and ammonia, i.e., a commercially workable product. This reaction can preferably be carried out directly in the reaction mixture.

Způsob podle vynálezu tedy zahrnuje jednoduchou technologicky nenáročnou cestu zpracování síranu hlinitoamonného bez vedlejších produktů.The process according to the invention thus comprises a simple, technologically undemanding process for the treatment of aluminum ammonium sulphate without by-products.

Příklady provedení vynálezuDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

Dále je vynález blíže osvětlen na příkladech provedení vynálezu.The invention is further illustrated by the following examples.

Příklad 1Example 1

Do 500 ml kádinky bylo předloženo 80 g krystalického síranu hlinitoamonného dodekahydrátu (0,176 mol) a 52 g chloridu vápenatého dihydrátu (0,352 mol) a takto vzniklá reakční směs byla za míchání ohřátá na teplotu 90 až 98 °C. Po roztavení síranu hlinitoamonného byla míchána 1 hodinu a během míchání došlo k vyloučení sraženiny síranu vápenatého. Poté bylo k reakční směsi přidáno 150 ml vody a po 10 minutách míchání ponechána do druhého dne. Po odfiltrování sraženiny a jejím promytí celkem 50 ml vody bylo získáno po vysušení za vakua 200 kPa při 100 °C 49 g hemihydrátu síranu vápenatého (96,0 % teorie) a po odstranění hlavního podílu chloridu amonného byl po odpaření na koncentraci cca 30 až 32 % A1C1₃.6H₂O, krystalizací získán A1C1₃6H₂O.To a 500 mL beaker was charged 80 g of crystalline aluminum ammonium dodecahydrate (0.176 mol) and 52 g of calcium chloride dihydrate (0.352 mol) and the resulting reaction mixture was heated to 90-98 ° C with stirring. After melting of the aluminum ammonium sulfate, it was stirred for 1 hour and a precipitate of calcium sulfate precipitated during stirring. Then, 150 ml of water was added to the reaction mixture, and after stirring for 10 minutes left to the next day. After filtering off the precipitate and washing it with a total of 50 ml of water, 49 g of calcium sulphate hemihydrate (96.0% of theory) were obtained after drying in a vacuum of 200 kPa at 100 DEG C. and after removal of the major part of ammonium chloride % AlCl ₃ .6H ₂ O, crystallization to give AlCl ₃ 6H ₂ O.

K izolovanému chloridu kmonnému byl přidán hydroxid vápenatý za tvorby amoniaku, chloridu vápenatého a zbytkového hydroxidu hlinitého. Po odstranění amoniaku se ve směsi přídavkem kyseliny chlorovodíkové rozpustil hydroxid hlinitý a směs se okyselila do kyselého prostředí a byla použitelná pro zpracování dalšího síranu hlinitoamonného.Calcium hydroxide was added to the isolated trichloride chloride to form ammonia, calcium chloride, and residual aluminum hydroxide. After removal of ammonia, aluminum hydroxide was dissolved in the mixture by addition of hydrochloric acid and the mixture acidified to acidic medium and was useful for treating further aluminum ammonium sulfate.

Příklad 2Example 2

Do 500 ml kádinky bylo předloženo 80 g krystalického síranu hlinitoamonného dodekahydrátu (0,176 mol) a 40 g bezvodého chloridu vápenatého (0,360 mol) a takto vzniklá reakční směs byla za míchání ohřátá na teplotu 80 až 95 °C.To a 500 mL beaker was charged 80 g of crystalline aluminum ammonium dodecahydrate (0.176 mol) and 40 g of anhydrous calcium chloride (0.360 mol) and the resulting reaction mixture was heated to 80-95 ° C with stirring.

Po roztavení síranu hlinitoamonného byla míchána 1 hodinu a během míchání došlo k vyloučení sraženiny síranu vápenatého. Poté bylo k reakční směsi přidáno 150 ml ethanolu a po 10 minutách míchání byla sraženina odfiltrována. Po odfiltrování sraženiny a jejím promytí celkem 50 ml ethanolu bylo získáno po vysušení 50,2 g hemihydrátu síranu vápenatého (98,3 % teorie) a z matečných louhů po odpaření byl krystalizací získán A1C1₃.6H₂O a chlorid amonný.After melting of the aluminum ammonium sulfate, it was stirred for 1 hour and a precipitate of calcium sulfate precipitated during stirring. Then, 150 ml of ethanol was added to the reaction mixture, and after stirring for 10 minutes, the precipitate was filtered off. After filtering off the precipitate and washing with a total of 50 ml of ethanol, yielding, after drying, 50.2 grams of calcium sulfate hemihydrate (98.3% of theory) from the mother liquor after evaporation was crystallized by A1C1 ₃ .6H ₂ O and ammonium chloride.

Průmyslová využitelnostIndustrial applicability

Způsob podle vynálezu lze použít pro zpracování síranu hlinitoamonného jako vedlejšího produktu z hydrochemické těžby uranových rud.The process of the invention can be used to treat ammonium aluminum sulfate as a by-product from the hydrochemical mining of uranium ores.

Claims

Process for the treatment of an aluminum ammonium sulphate with a calcium compound at elevated temperature, characterized in that the aluminum ammonium sulphate solution is treated in an acidic environment with calcium chloride in a molar ratio of sulphate anions to calcium chloride of 1: 0.9 to 1.2 and after filtering the resulting calcium sulphate aluminum chloride is separated from the concentrated mother liquors by crystallization.

Process according to claim 1, characterized in that calcium chloride is prepared in its reaction mixture from its precursors.

Process according to claim 1, characterized in that the reaction with calcium chloride is carried out in the presence of saturated water vapor.