CZ300676B6

CZ300676B6 - Zpusob odstranování síranu draselno-hlinitého pri výrobe roztoku síranu hlinitého

Info

Publication number: CZ300676B6
Application number: CZ20060253A
Authority: CZ
Inventors: Hora@Lukáš; Pešava@Petr
Original assignee: Výzkumný ústav anorganické chemie, a. s.; Kemwater Prochemie, S. R. O.
Priority date: 2006-04-18
Filing date: 2006-04-18
Publication date: 2009-07-15
Also published as: CZ2006253A3

Abstract

Zpusob odstranování síranu draselno-hlinitého pri výrobe roztoku síranu hlinitého spocívá v tom, že vstupní roztok síranu hlinitého o obsahu hliníku 6 až 8,5 % hmotn. Al.sub.2.n.O.sub.3.n., 0,02 až 0,5 % hmotn. draslíku a nejvýše 1 % hmotn. volné kyseliny sírové se za míchání ochladí z teploty 25 až 45 .degree.C na teplotu 0 až 20 .degree.C, s výhodou 5 až 15 .degree.C. Rychlost ochlazování je maximálne 0,6 .degree.C/min, s výhodou 0,2 až 0,4 .degree.C/min. Pak se z výsledného roztoku oddelí vzniklé krystaly. Výhodný zpusob odstranování síranu draselno-hlinitého pri výrobe roztoku síranu hlinitého spocívá v tom, že se roztok síranu hlinitého po ochlazení pred oddelením krystalu míchá minimálne 60 minut. Výsledný roztok síranu hlinitého je stabilní pri teplotách od -10 .degree.C výše.

Description

Způsob odstraňování síranu draselno-hlinítého při výrobě roztoku síranu hlinitého

Oblast techniky

Vynález se týká způsobu odstraňování síranu draselno-hlinítého pří výrobě roztoku síranu hlinitého.

io Dosavadní stav techniky

Při sanaci kyselých roztoků, zbylých po extrakci uranu z podzemních ložisek, vzniká dodekahydrát síranu amonno-hlinitého neboli kamenec amonný, který obsahuje celou řadu kontaminantů. Tento kamenec amonný je do značné míry unikátní surovinou, protože těžba uranu in-situ vtláčením kyseliny sírové je ve světě ojedinělá. Složení kamence amonného značně kolísá v závislosti na způsobu jeho krystalizace. Tento kamenec amonný obsahuje 56 až 57 g/kg hliníku, 0,2 až 7 g/kg draslíku, 70 až 200 mg/kg železa a 30 až 50 mg/kg thalia.

Z tohoto kamence amonného se kalcinací vyrábí práškový síran hlinitý. Při kalcinaci přecházejí některé kontaminanty z kamence amonného v různé míře do práškového síranu hlinitého. Složení práškového síranu hlinitého včetně obsahu kontaminantů kolísá v závislosti na způsobu kalcinace. Z důvodu proměnlivého složení se práškový síran hlinitý chová při výrobě roztoku síranu hlinitého různě a je tedy nutné způsob jeho zpracování operativně přizpůsobovat. Tento práškový síran hlinitý je považován za nestandardní surovinu pro výrobu roztoku síranu hlinitého. Složení tohoto práškového síranu hlinitého je 16 až 18,3 % hmotn. hliníku, 26 až 26,9% hmotn, síry, 0,01 až 2 % hmotn. draslíku, 0,07 až 0,18 % hmotn. železa a 0,008 až 0,02 % hmotn. thalia. Vedle draslíku a thalia jsou v tomto práškovém síranu hlinitém obsaženy také další jednomocné kamencotvomé prvky, zejména malá množství cesia a rubidia. V případě nedokonalé kalcinace uvedeného kamence amonného se v práškovém síranu hlinitém mohou vyskytovat také ionty amonné.

Dosavadní způsob rozpouštění uvedeného práškového síranu hlinitého ve vodě umožňuje výrobu roztoku stranu hlinitého o obsahu hliníku maximálně 6 % hmotn. AI₂O₃. Nevýhodou tohoto způsobu je nízký obsah aktivní složky (hliníku), resp. vysoký obsah vody ve vyrobeném roztoku síranu hlinitého. Žádoucí je obsah hliníku v roztoku síranu hlinitého 7,6 až 8 % hmotn. A1₂O₃.

Při výrobě roztoku síranu hlinitého o obsahu hliníku vyšším než 6 % hmotn. A1₂O₃, např. 7,6 % hmotn., rozpouštěním uvedeného práškového síranu hlinitého ve vodě dochází ke vzniku přesyceného roztoku síranu draselno-hlinítého, který z roztoku vypadává ve formě krystalů, které obsahují minimálně 98 % hmotn. dodekahydrátu síranu draselno-hlinítého neboli kamence draselného. Nedostatkem výroby roztoku síranu hlinitého o obsahu hliníku vyšším než 6 % hmotn. A1₂O₃ z uvedeného práškového síranu hlinitého je vypadávání uvedených krystalů, neboť tyto krystaly způsobují nežádoucí inkrustace a tím ucpávání výrobního zařízení, např. čerpadel.

Patent CH619430 popisuje způsob získání hliníku ve formě síranu hlinitého z roztoku obsahující45 ho další sloučeniny. Proces vychází ze způsobu získávání síranu hlinitého rozpouštěním hlinitokřemičitých materiálů v kyselině sírové. Získaný roztok obsahuje mimo jiné velkého množství volné kyseliny sírové a též síran draselný.

Podstatou vynálezu je získání krystalů síranu hlinitého Al₂(SO₄)₃.'/2H₂SO4.(l 1 až 12) H₂O ve čtyřech krystal izátorech s dobou zdržení v řádu několika hodin.

Z výchozího roztoku o složení:

Al (jakoAl₂0₃) 6,88%

Fe (jakoFe₂0₃) 0,196%

Na (jako Na₂O) Ti (jako TiO₂) K (jako K₂O) volná H₂SO₄

1,5% 0,113% 1 %

29,7 % se postupem podle uvedeného vynálezu získají krystaly AySO^J/sFLSO^l 1 až 12) H₂O o složení:

Fe (jako Fe₂O₃) 0,0089 %

Na (jakoNa₂O) 0,2%

Ti (jako TiO₂) 0,07 %

K (jako K₂O) 0,1%.

Nevýhodou tohoto způsobu je vysoký obsah volné kyseliny sírové ve výchozím roztoku. Další 15 nevýhodou je, že se tímto způsobem získává krystalický produkt, který by se při výrobě roztoku musel ještě rozpouštět ve vodě. Nevýhodou tohoto způsobu je rovněž to, že obsah 0,04 % hmotn. draslíku v roztoku připraveném rozpuštěním krystalů Al^SOJ-J/sFÚSO^l 1 až 12) H₂O vyrobených podle patentu CH619430 by byl příliš vysoký,

Výše uvedené nedostatky alespoň zčásti odstraňuje způsobu odstraňování síranu draselnohlinitého pří výrobě roztoku síranu hlinitého podle vynálezu.

Podstata vynálezu

Způsob odstraňování síranu draselno-hlinitého při výrobě roztoku síranu hlinitého, charakterizovaný tím, že vstupní roztok síranu hlinitého o obsahu hliníku 6 až 8,5 % hmotn. A1₂O₃, nejvýše l % hmotn. volné kyseliny sírové a 0,02 až 0,5 % hmotn. draslíku se za míchání ochladí z teploty 25 až 45 °C na teplotu 0 až 20 ^QC, s výhodou 5 až 15 °C, rychlostí maximálně 0,6 °C/min, s výhodou 0,2 až 0,4 °C/min, a pak se z výsledného roztoku oddělí vzniklé krystaly.

Výhodný způsob odstraňování síranu draselno-hlinitého při výrobě roztoku síranu hlinitého, charakterizovaný tím, že se roztok síranu hlinitého po ochlazení před oddělením krystalů míchá.

Při způsobu odstraňování síranu draselno-hlinitého při výrobě roztoku síranu hlinitého je maximální počáteční teplota roztoku síranu hlinitého omezena pouze bodem varu tohoto roztoku, který je okolo 100 °C. Způsob odstraňování síranu draselno-hlinitého při výrobě roztoku síranu hlinitého začíná vytemperováním, nejčastěji ochlazením, vstupního roztoku síranu hlinitého o obsahu hliníku 6 až 8,5 % hmotn. Al₂O₃, 0,02 až 0,5 % hmotn. draslíku a nejvýše 1 % hmotn.

volné kyseliny sírové na teplotu 25 až 45 °C rychlostí nejvýše 2 °C/min. Od této teploty se rychlost chlazení sníží maximálně na 0,6 °C/min, s výhodou 0,2 až 0,4 °C/min. K vlastní krystalizaci kamence, tj. vzniku pevné fáze, dochází až při teplotě nasycení kamence draselného v roztoku síranu hlinitého. Teplota nasycení je v závislosti na koncentraci hliníku, volné kyseliny sírové a draslíku 25 až 45 °C. Minimální doba chlazení, měřená od doby dosažení teploty nasycení, závisí na zvolené konečné teplotě roztoku síranu hlinitého (0 až 20 °C), resp. na požadovaném rozsahu teploty, ve kterém má být výsledný roztok síranu hlinitého stabilní. Po dosažení konečné teploty chlazení lze s výhodou ponechat roztok síranu hlinitého s krystaly kamence draselného při této teplotě dalších 60 minut k ustálení rovnováhy.

Po odstranění kamence draselného při výrobě roztoku síranu hlinitého podle vynálezu je vyrobený roztok stabilní při teplotě -10 °C a vyšší. Výsledný obsah hliníku v roztoku síranu hlinitého se v závislosti na množství vykrystalovaného kamence draselného, které závisí na obsahu draslíku v roztoku, sníží maximálně o 1 % rel.

. 7.

JUUO/O DO

S výhodou lze též chladit koncentrovanější roztok, který se po oddělení krystalů kamence draselného na požadovaný obsah hliníku naředí. Chlazení roztoku o obsahu hliníku vyšším o cca 5 % rel. než je jeho požadovaný obsah představuje zvýšení konečné teploty chlazení o cca 5 ^QC.

Příklady provedení vynálezu io Příklad 1

Vstupní roztok síranu hlinitého o obsahu hliníku 8% hmotn. Al₂O₃, 0,11 % hmotn. draslíku a 0,22 % hmotn. volné kyseliny sírové má teplotu 60 ^ŮC. Teplota nasycení roztoku je 35 °C. Roztok síranu hlinitého se za stálého míchání postupně ochladí z teploty 60 na 35 °C rychlostí

1 °C/min a od 35 do 5 °C rychlostí 0,3 ^ĎC/mín. Po dosažení teploty 5 °C se z roztoku oddělí vzniklé krystaly kamence draselného, roztok se naředí vodou na obsah hliníku 7,6 % hmotn. Al₂O₃. Produktem je roztok síranu hlinitého stabilní od teploty -10 °C výše.

Příklad 2

Vstupní roztok síranu hlinitého o obsahu hliníku 7,6 % hmotn. A1₂O₃, 0,1 % hmotn. draslíku o 0,2 % hmotn. volné kyseliny sírové má teplotu 60 °C. Teplota nasycení roztoku je 32 °C. Roztok síranu hlinitého se za stálého míchání postupně ochladí z teploty 60 na 32 °C rychlostí

1 °C/min a od 32 do 5 °C rychlostí 0,3 °C/min. Po dosažení teploty 5 °C se roztok za stálého míchání ponechá dalších 60 minut pri této teplotě. Následuje separace vzniklých krystalů kamence draselného. Produktem je roztok síranu hlinitého stabilní od teploty -10 °C výše.

Příklad 3

Vstupní roztok síranu hlinitého o obsahu hliníku 7,6% hmotn. A1₂O₃, 0,1 % hmotn. draslíku a 0,2 % hmotn. volné kyseliny sírové má teplotu 60 °C. Teplota nasycení roztoku je 32 °C. Roztok síranu hlinitého se za stálého míchání postupně ochladí z teploty 60 na 32 °C rychlostí

1 °C/min a od 32 do 10 °C rychlostí 0,3 °C/min, Po dosažení teploty 10 °C se z roztoku oddělí vzniklé krystaly kamence draselného. Produktem je roztok síranu hlinitého stabilní od teploty -5 °C výše.

Příklad 4

Vstupní roztok síranu hlinitého o obsahu hliníku 7,6 % hmotn. Al₂O₃, 0,1 % hmotn. draslíku a 0,2 % hmotn. volné kyseliny sírové má teplotu 60 °C. Teplota nasycení roztoku je 32 °C. Roztok síranu hlinitého se za stálého míchání postupně ochladí z teploty 60 na 32 °C rychlostí

1 °C/min a od 32 do 15 °C rychlostí 0,3 °C/min. Po dosažení teploty 15 °C se z roztoku oddělí vzniklé krystaly kamence draselného. Produktem je roztok síranu hlinitého stabilní od teploty 0 °C výše.

Příklad 5

Vstupní roztok síranu hlinitého o obsahu hliníku 8,5 % hmotn. A1₂O₃, 0,5 % hmotn. draslíku a 1 % hmotn. volné kyseliny sírové má teplotu 100 °C. Teplota nasycení roztoku je 45 °C. Roztok síranu hlinitého se za stálého míchání postupně ochladí z teploty 100 na 45 °C rychlostí

1 °C/min a od 45 do 5 °C rychlostí 0,4 °C/min. Po dosažení teploty 5 °C se roztok za stálého

-3CZ 300676 B6 míchání ponechá dalších 60 minut při této teplotě. Následuje separace vzniklých krystalů kamen· ce draselného. Produktem je roztok síranu hlinitého stabilní od teploty 10 °C výše.

Příklad 6

Vstupní roztok síranu hlinitého o obsahu hliníku 6,5 % hmotn. Al?O₃, 0,05 % hmotn. draslíku a 0,1 % hmotn. volné kyseliny sírové má teplotu 60 °C. Teplota nasycení roztoku je 25 °C. Roztok síranu hlinitého se za stálého míchání postupně ochladí z teploty 60 na 25 °C rychlostí io 1 °C/min a od 25 do 15 °C rychlostí 0,2 °C/min. Po dosažení teploty 15 °C se z roztoku oddělí vzniklé krystaly kamence draselného. Produktem je roztok síranu hlinitého stabilní od teploty

-10 °C výše.

Průmyslová využitelnost

Způsob odstraňování síranu draselno-hlinitého je průmyslově využitelný při výrobě roztoku síranu hlinitého.

Claims

PATENTOVÉ NÁROKY

L Způsob odstraňování síranu draselno-hlinitého při výrobě roztoku síranu hlinitého, 25 vyznačující se tím, že vstupní roztok síranu hlinitého o obsahu hliníku 6 až 8,5 % hmotn. Al₃O₃, 0,02 až 0,5 % hmotn, draslíku a nejvýše 1 % hmotn. volné kyseliny sírové se za míchání ochladí z teploty 25 až 45 °C na teplotu 0 až 20 °C, s výhodou 5 až 15 °C, rychlostí maximálně 0,6 °C/min, s výhodou 0,2 až 0,4 °C/min a pak se z výsledného roztoku oddělí vzniklé krystaly.
2. Způsob odstraňování podle nároku 1, vyznačující se tím, že se roztok síranu hlinitého po ochlazení před oddělením krystalů míchá po dobu minimálně 60 minut.