RU2022920C1 - Способ получения смешанных фосфатов алюминия и щелочных металлов - Google Patents
Способ получения смешанных фосфатов алюминия и щелочных металлов Download PDFInfo
- Publication number
- RU2022920C1 RU2022920C1 SU5047696A RU2022920C1 RU 2022920 C1 RU2022920 C1 RU 2022920C1 SU 5047696 A SU5047696 A SU 5047696A RU 2022920 C1 RU2022920 C1 RU 2022920C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- nepheline
- mixed
- phosphates
- solution
- aluminum
- Prior art date
Links
Landscapes
- Curing Cements, Concrete, And Artificial Stone (AREA)
Abstract
Изобретение относится к получению фосфатных связующих компонентов для производства строительных материалов. Способ включает обработку нефелина предварительно нагретой до 70 - 105°С фосфорной кислотой с концентрацией 36 - 47% P2O5 отделение нерастворимого остатка. Причем обработку ведут непрерывным дозированием нефелина в кислоту со скоростью 0,4 - 0,8 г/мин на I моль P2O5. Способ позволяет повысить степень извлечения металлов, мас.%: Al2O3 85,30; Na2O - 88,9, K2O 85,25.
Description
Изобретение относится к получению фосфатных связующих компонентов, используемых в производстве строительных материалов.
Известен способ получения сложных фосфатов алюминия и щелочного металла (натрия, калия) путем взаимодействия растворов нитрата алюминия с ортофосфорной кислотой и щелочью при нагревании [1].
Основным недостатком способа является использование дорогостоящих и дефицитных соединений алюминия и щелочных металлов (нитрат алюминия, едкие щелочи).
Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является способ получения смешанных фосфатов натрия, калия и алюминия, в котором предлагается использовать в качестве соединений металлов природный минерал нефелин - алюмосиликат натрия и калия. Способ заключается в следующем. Нефелин обрабатывают нагретой до 100оС фосфорной кислотой с концентрацией 36-70% Р2О5, взятой в количестве 110% от стехиометрически необходимого для образования монозамещенных фосфатов натрия, калия и алюминия. Полученную при разложении фосфатную массу обрабатывают водой при 20-105оС. После отделения фильтрованием нерастворимого остатка (кремнегеля) получают фильтрат смешанных фосфатов натрия, калия и алюминия с удельным весом 1,05-1,55 т/м3. Извлечение в раствор достигает по Al2O3 и Na2O 84%; по К2О - 86%. Для достижения указанного извлечения нерастворимый остаток промывают водой [2].
Описанный способ имеет ряд существенных недостатков. Процесс взаимодействия нефелина с фосфорной кислотой является экзотермическим, причем чем выше концентрация используемой кислоты, тем выше температура реакции. При обработке нефелина предварительно нагретой кислотой температура так резко возрастает, что объем реакционной массы увеличивается в несколько раз и существует реальная опасность выброса продуктов взаимодействия из реактора. Осуществить такой процесс на практике очень трудно.
Полученную твердую фосфатную массу перед обработкой водой необходимо разрыхлить, что требует применения каких-то специальных механизмов и увеличивает число операций (стадий).
Отделение фильтрованием нерастворимого остатка (кремнегеля) от раствора смешанных фосфатов в значительной мере затруднено из-за образования сильнообводненного осадка (геля). При промывке остатка водой он еще более обводняется, а скорость фильтрования промывных вод уменьшается. Промывные воды представляют собой сильноразбавленный раствор смешанных фосфатов натрия, калия и алюминия, который является нестойким: через 2-3 сут в результате гидролиза из них выпадает осадок среднего фосфата алюминия и растворы становятся непригодными для использования в качестве связующего компонента.
Промытый нерастворимый остаток (кремнегель), состоящий в основном из кремнезема, является отходом, что снижает комплексность использования нефелина.
Заявляемое изобретение направлено на решение задачи упрощения процесса и повышения комплексности использования нефелина.
Упрощение процесса заключается в сокращении стадийности, в увеличении скорости фильтрования растворов смешанных фосфатов алюминия и щелочных металлов.
Повышение комплексности использования нефелина обусловлено повышением извлечения алюминия, натрия и калия в раствор смешанных фосфатов и использованием непромытого кремнеземного остатка, наряду с раствором смешанных фосфатов, в качестве связующего компонента. Т. е. технология является практически безотходной.
Поставленная задача достигается тем, что в способе получения смешанных фосфатов алюминия и щелочных металлов, включающем обработку нефелина предварительно нагретой фосфорной кислотой и отделение нерастворимого остатка, обработку ведут непрерывным дозированием нефелина в кислоту со скоростью 0,4-0,8 г/мин на 1 моль Р2О5.
Обработку нефелина осуществляют в одну стадию в стандартном химическом реакторе с перемешивающими устройствами. Необходимая температура обработки поддерживается за счет тепла экзотермических реакций при дозированной подаче нефелина в кислоту со скоростью 0,4-0,8 г/мин на 1 моль Р2О5.
Дозирование нефелина в кислоту со скоростью 0,4-0,8 г/мин на 1 моль Р2О5 дает следующие преимущества. Свойства нефелина таковы, что при его взаимодействии с фосфорной кислотой в раствор извлекается не только алюминий, натрий и калий, но и кремнезем. При быстром смешении нефелина с кислотой (прототип) растворы быстро пересыщаются кремнеземом, который полимеризуется с образованием геля кремнекислоты, который распространяется во всем реакционном объеме, в результате чего масса схватывается (желатинизируется). При последующей водной обработке образуется неотстаивающаяся и труднофильтруемая суспензия. Более того, образующийся гель кремнекислоты экранирует частицы нефелина, затрудняя доступ к ним кислоты, что приводит к неполному разложению нефелина.
При дозировании нефелина в кислоту со скоростью 0,4-0,8 г/мин на 1 моль Р2О5 каждая поступающая порция нефелина в условиях большого избытка кислоты и высокой температуры практически мгновенно разлагается. В указанных условиях накопления растворенного кремнезема в растворе не происходит, поскольку он быстро претерпевает ряд изменений по следующей схеме:
растворенный кремнезем-полимеризация-образование зародышей-коллоидные частицы-коагуляция-аморфный кремнезем-осаждение.
растворенный кремнезем-полимеризация-образование зародышей-коллоидные частицы-коагуляция-аморфный кремнезем-осаждение.
Более того, образовавшиеся частицы аморфного кремнезема служат центрами, на которых происходит осаждение растворенного кремнезема в результате поступления последующих порций нефелина.
Таким образом, при дозировании нефелина в кислоту со скоростью 0,4-0,8 г/мин на 1 моль Р2О5 в результате образования дискретных частиц аморфного кремнезема образуются хорошо отстаивающиеся и фильтрующиеся фосфатные суспензии.
Нерастворимый остаток, отделенный от раствора смешанных фосфатов алюминия и щелочных металлов, представляет собой в основном смесь связки (раствора смешанных фосфатов) и аморфного кремнезема, являющегося отличным наполнителем в производстве различных стройматериалов, т.е. непромытый нерастворимый остаток может непосредственно использоваться в качестве связующего компонента.
При скорости непрерывного дозирования нефелина в кислоту более 0,8 г/мин на 1 моль Р2О5 вязкость фосфатных суспензий значительно возрастает в результате растворения кремнезема, содержащегося в нефелине. Поэтому получаемые суспензии трудно фильтруются. Более того, при очень высокой скорости дозирования нефелина в кислоту возможна частичная или полная желатинизация суспензий в результате полимеризации растворенного кремнезема. В этом случае отделить раствор смешанных фосфатов от нерастворимого остатка практически невозможно.
При непрерывном дозировании нефелина в кислоту со скоростью менее 0,4 г/мин на 1 моль Р2О5 скорость фильтрования растворов смешанных фосфатов практически не изменяется, в то время как продолжительность обработки нефелина неоправданно увеличивается.
Таким образом, непрерывное дозирование нефелина в кислоту со скоростью 0,4-0,8 г/мин на 1 моль Р2О5 позволяет упростить процесс за счет сокращения стадийности и увеличения скорости фильтрования растворов смешанных фосфатов. Непромытый нерастворимый остаток, состоящий в основном из аморфного кремнезема, и удерживающий некоторую часть раствора смешанных фосфатов алюминия, натрия и калия, также используют в качестве фосфатного связующего. Это обстоятельство позволяет повысить степень использования нефелина практически до 100%.
Способ осуществляют следующим образом. В предварительно нагретую до 70-105оС фосфорную кислоту с концентрацией 36-47% Р2О5 при перемешивании непрерывно дозируют нефелин со скоростью 0,4-0,8 г/мин на 1 моль Р2О5. Расход кислоты составляет 110% от стехиометрического количества на образование монозамещенных фосфатов алюминия, натрия и калия. По окончании дозирования нефелина фосфатную суспензию перемешивают в течение 30 мин и фильтруют. Получают раствор смешанных фосфатов алюминия, натрия и калия и непромытый нерастворимый остаток, которые используют в качестве фосфатных связующих компонентов в производстве стройматериалов.
П р и м е р 1. 1 кг нефелинового концентрата, содержащего, мас.%: 28,5 Al2O3; 14,0 Na2O; 7,25 K2O; 42,0 SiO2; 8,25 прочие, непрерывно дозируют при перемешивании в 3240 мл фосфорной кислоты с концентрацией 36% Р2О5, предварительно нагретой до 70оС, со скоростью 0,4 г/мин на 1 моль Р2О5. По окончании дозирования нефелина фосфатную суспензию перемешивают в течение 30 мин и фильтруют на нутч-фильтре с площадью 7,2 дм2. Скорость фильтрования раствора смешанных фосфатов алюминия, натрия и калия составляет 0,93 м3/м2 . ч. Получают 2430 мл раствора смешанных фосфатов с плотностью 1,46 г/см3 состава, г/л: 74,5 Al2O3; 38,1 Na2O; 18,91 К2О; 471,0 Р2О5 и 1786 г непромытого нерастворимого остатка, содержащего 553 г (30,96%) твердого и 1233 г (69,04%) раствора смешанных фосфатов. Степень извлечения в жидкую фазу составляет, %: 85,58 Al2O3; 89,1 Na2O; 85,41 К2О. Состав твердого в пересчете на сухую массу, %: 75,95 SiO2; 7,43 Al2O3; 2,76 Na2O; 1,91 К2О; 11,95 прочие.
П р и м е р 2. 1 кг нефелинового концентрата непрерывно дозируют при перемешивании в 2250 мл фосфорной кислоты с концентрацией 47% Р2О5, предварительно нагретой до 105оС, со скоростью 0,8 г/мин на 1 моль Р2О5. По окончании дозирования нефелина фосфатную суспензию перемешивают в течение 30 мин и фильтруют. Скорость фильтрования раствора смешанных фосфатов алюминия, натрия и калия составляет 0,86 м3/м2 . ч. Получают 1600 мл раствора смешанных фосфатов с плотностью 1,63 г/см3 состава, г/л: 106,2 Al2O3; 54,45 Na2O; 26,86 К2О; 672,0 Р2O5 и 1703 г непромытого нерастворимого остатка, содержащего 553 г (32,47%) твердого и 1150 г (67,53%) раствора смешанных фосфатов. Степень извлечения в жидкую фазу составляет, %: 85,30 Al2O3; 88,9 Na2O; 85,25 К2О. Состав твердого в пересчете на сухую массу, %: 75,1 SiO2; 7,52 Al2O3; 2,78 Na2O; 1,95 К2О; 12,65 прочие.
П р и м е р 3. 1 кг нефелинового концентрата непрерывно дозируют при перемешивании в 2675 мл фосфорной кислоты с концентрацией 41,5% Р2О5, предварительно нагретой до 90оС, со скоростью 0,6 г/мин на 1 моль Р2О5. По окончании дозирования нефелина фосфатную суспензию перемешивают в течение 30 мин и фильтруют. Скорость фильтрования раствора смешанных фосфатов алюминия, натрия и калия составляет 1,05 м3/м2 . ч. Получают 1880 мл раствора смешанных фосфатов с плотностью 1,56 г/см3 состава, г/л: 91,0 Al2O3; 46,7 Na2O; 23,1 К2О; 575,0 Р2О5 и 1810 г непромытого нерастворимого остатка, содержащего 553 г (30,55%) твердого и 1257 г (69,45%) раствора смешанных фосфатов. Степень извлечения компонентов в жидкую фазу составляет, %: 85,44 Al2O3; 89,0 Na2O; 85,32 К2О. Состав твердого в пересчете на сухую массу, %: 75,56 SiO2; 7,48 Al2O3; 2,77 Na2O; 1,92 К2О; 12,27 прочие.
П р и м е р 4. Способ осуществляют по примеру 3. Нефелиновый концентрат непрерывно дозируют со скоростью 0,3 г/мин на 1 моль Р2О5. Скорость фильтрования раствора смешанных фосфатов алюминия, натрия и калия составляет 1,10 м3/м2.ч. Выход и состав раствора смешанных фосфатов и непромытого нерастворимого остатка как в примере 3.
П р и м е р 5. Способ осуществляют по примеру 3. Нефелиновый концентрат непрерывно дозируют со скоростью 1,0 г/мин на 1 моль Р2О5. Скорость фильтрования раствора смешанных фосфатов алюминия, натрия и калия составляет 0,35 м3/м2.ч. Получают 1130 мл раствора смешанных фосфатов с плотностью 1,58 г/см3 состава, г/л: 89,5 Al2O3; 45,8 Na2O; 22,5 K2O; 574,0 P2O5; 23,4 SiO2 и 2957 г непромытого нерастворимого остатка, содержащего 490 г (16,57% ) твердого и 2467 г (83,43%) раствора смешанных фосфатов. Степень извлечения в жидкую фазу составляет, %: 84,48 Al2O3; 88,0 Na2O; 83,48 K2O; 15,0 SiO2.
П р и м е р 6. Способ осуществляют по примеру 3. Нефелиновый концентрат непрерывно дозируют со скоростью 1,2 г/мин на 1 моль Р2О5. По окончании дозирования нефелина фосфатная суспензия желатинизируется.
П р и м е р 7 (прототип). 1 кг нефелинового концентрата состава как в примере 1 обрабатывают 2250 мл фосфорной кислоты с концентрацией 47% Р2О5, нагретой до 100оС. Полученную при разложении твердую фасфатную массу обрабатывают 4000 мл воды при 28оС и фильтруют. Скорость фильтрования раствора смешанных фосфатов алюминия, натрия и калия составляет 0,33 м3/м2.ч. Получают 3190 мл раствора смешанных фосфатов с плотностью 1,29 г/см3 состава, г/л: 40,0 Al2O3; 20,3 Na2O; 9,9 K2O; 260,0 P2O5 и 4184 г непромытого нерастворимого остатка, содержащего 578 г (15,76%) твердого и 3606 г (84,24%) раствора смешанных фосфатов. Степень извлечения в жидкую фазу составляет, % : 83,5 Al2O3; 87,0 Na2O; 82,0 К2О.
Как видно из приведенных примеров, заявляемый способ позволяет по сравнению с прототипом сократить стадийность процесса; более чем в 2,5 раза увеличить скорость фильтрования растворов смешанных фосфатов алюминия, натрия и калия; повысить степень извлечения компонентов в жидкую фазу; получить более концентрированные (а значит, более стойкие) растворы смешанных фосфатов. Кроме того, непромытый нерастворимый остаток, получаемый по заявляемому способу, может быть также использован в качестве связующего компонента, что повышает степень использования нефелина до 100% и делает технологию безотходной.
Claims (1)
- СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СМЕШАННЫХ ФОСФАТОВ АЛЮМИНИЯ И ЩЕЛОЧНЫХ МЕТАЛЛОВ, включающий обработку нефелина фосфорной кислотой с повышенной температурой и отделение нерастворимого осадка, отличающийся тем, что обработку осуществляют путем непрерывного дозирования нефелина в кислоту со скоростью 0,4 - 0,8 г/мин на 1 моль P2O5.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU5047696 RU2022920C1 (ru) | 1992-06-15 | 1992-06-15 | Способ получения смешанных фосфатов алюминия и щелочных металлов |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU5047696 RU2022920C1 (ru) | 1992-06-15 | 1992-06-15 | Способ получения смешанных фосфатов алюминия и щелочных металлов |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2022920C1 true RU2022920C1 (ru) | 1994-11-15 |
Family
ID=21606997
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SU5047696 RU2022920C1 (ru) | 1992-06-15 | 1992-06-15 | Способ получения смешанных фосфатов алюминия и щелочных металлов |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2022920C1 (ru) |
-
1992
- 1992-06-15 RU SU5047696 patent/RU2022920C1/ru active
Non-Patent Citations (2)
Title |
---|
1. Авторское свидетельство СССР N 521223, кл. C 01B 25/36, 1973. * |
2. Авторское свидетельство СССР N 439473, кл.C 01B 25/45, 1974. * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR840002018B1 (ko) | 알카리 금속 실리케이트 용액으로부터 실리카 및 금속 실리케이트를 제조하는 신규방법 | |
US2320635A (en) | Manufacture of high test bleach | |
DE2347485C3 (de) | Verfahren zur Herstellung von Ammoniumfluorid aus Kieselfluorwasserstoffsäure | |
US3764655A (en) | Process for purifying phosphoric acids by neutralization with an alkali metal hydroxide and/or carbonate | |
US4650654A (en) | Process for preparation of ferrierite type zeolites | |
RU2022920C1 (ru) | Способ получения смешанных фосфатов алюминия и щелочных металлов | |
US4557918A (en) | Method for producing silica | |
CN1234596C (zh) | 以氟硅酸钠为原料制取氟化合物和二氧化硅的生产方法 | |
US3563699A (en) | Process for the preparation of very pure cryolite from sodium fluosilicate and ammonia | |
EP0056792A1 (en) | A method for recovering useful products from waste products obtained when manufacturing aluminium fluoride | |
US4857286A (en) | Method for producing sodium tetraborate pentahydrate | |
US3968197A (en) | Process for treating sodium silico fluoride | |
US4610862A (en) | Process for producing purified diammonium phosphate from wet process phosphoric acid | |
US4483837A (en) | Process for making calciummonohydrogen phosphate dihydrate | |
SU1813712A1 (ru) | Способ получения жидкого стекла 2 | |
US3429658A (en) | Preparation of alkali metal dicyanamides | |
RU1027998C (ru) | Способ извлечени фтора из растворов | |
US3226187A (en) | Method of obtaining insoluble basic aluminum ammonium alum | |
CN1041812C (zh) | 一种生产饲料级磷酸氢钙工艺中的除氟方法 | |
US3829389A (en) | Process for preparing calcium nitrate and phosphoric acid solutions free from solid particles in suspension | |
RU2183582C1 (ru) | Способ получения калия фосфорно-кислого двузамещенного | |
RU2162439C1 (ru) | Способ получения динатрийфосфата | |
SU701939A1 (ru) | Способ получени силиката свинца | |
SU1708760A1 (ru) | Способ получени тиоцианата одновалентной меди | |
SU789392A1 (ru) | Способ переработки фторсодержащих отходов алюминиевого производства |