RU2819540C1 - Synthetic fluorite of high purity, method of its production and installation for implementation of method - Google Patents
Synthetic fluorite of high purity, method of its production and installation for implementation of method Download PDFInfo
- Publication number
- RU2819540C1 RU2819540C1 RU2020111686A RU2020111686A RU2819540C1 RU 2819540 C1 RU2819540 C1 RU 2819540C1 RU 2020111686 A RU2020111686 A RU 2020111686A RU 2020111686 A RU2020111686 A RU 2020111686A RU 2819540 C1 RU2819540 C1 RU 2819540C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- fluorite
- pump
- tank
- synthetic
- ammonia
- Prior art date
Links
- WUKWITHWXAAZEY-UHFFFAOYSA-L calcium difluoride Chemical compound [F-].[F-].[Ca+2] WUKWITHWXAAZEY-UHFFFAOYSA-L 0.000 title claims abstract description 181
- 239000010436 fluorite Substances 0.000 title claims abstract description 175
- 238000000034 method Methods 0.000 title description 48
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title description 11
- 238000009434 installation Methods 0.000 title description 6
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims abstract description 23
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims abstract description 20
- 239000008187 granular material Substances 0.000 claims abstract description 14
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 98
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 claims description 49
- 229910004261 CaF 2 Inorganic materials 0.000 claims description 40
- 239000002253 acid Substances 0.000 claims description 37
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 claims description 34
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 claims description 17
- KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-N Fluorane Chemical compound F KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 25
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 5
- 239000012535 impurity Substances 0.000 abstract description 5
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 4
- 229910001634 calcium fluoride Inorganic materials 0.000 abstract description 3
- 239000007795 chemical reaction product Substances 0.000 abstract 1
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 120
- -1 magnesium oxide Chemical compound 0.000 description 81
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 68
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 68
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 68
- 239000004743 Polypropylene Substances 0.000 description 62
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 62
- 229920001155 polypropylene Polymers 0.000 description 62
- 229910021529 ammonia Inorganic materials 0.000 description 60
- 230000002829 reductive effect Effects 0.000 description 60
- 229910017855 NH 4 F Inorganic materials 0.000 description 58
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 50
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 43
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 36
- 229910000975 Carbon steel Inorganic materials 0.000 description 34
- 239000010962 carbon steel Substances 0.000 description 34
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 33
- VTYYLEPIZMXCLO-UHFFFAOYSA-L Calcium carbonate Chemical compound [Ca+2].[O-]C([O-])=O VTYYLEPIZMXCLO-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 32
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 29
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 27
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 27
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 25
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 25
- 239000000463 material Substances 0.000 description 25
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 22
- AXCZMVOFGPJBDE-UHFFFAOYSA-L calcium dihydroxide Chemical compound [OH-].[OH-].[Ca+2] AXCZMVOFGPJBDE-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 20
- 239000000047 product Substances 0.000 description 20
- 239000000920 calcium hydroxide Substances 0.000 description 19
- 229910001861 calcium hydroxide Inorganic materials 0.000 description 19
- 229910000019 calcium carbonate Inorganic materials 0.000 description 16
- 239000000498 cooling water Substances 0.000 description 16
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 16
- 239000004744 fabric Substances 0.000 description 16
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 16
- 239000003546 flue gas Substances 0.000 description 16
- 239000004698 Polyethylene Substances 0.000 description 14
- 239000011575 calcium Substances 0.000 description 14
- 229920000573 polyethylene Polymers 0.000 description 14
- DDFHBQSCUXNBSA-UHFFFAOYSA-N 5-(5-carboxythiophen-2-yl)thiophene-2-carboxylic acid Chemical compound S1C(C(=O)O)=CC=C1C1=CC=C(C(O)=O)S1 DDFHBQSCUXNBSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- 229910001018 Cast iron Inorganic materials 0.000 description 12
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 12
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 12
- 239000000428 dust Substances 0.000 description 12
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 12
- 238000006460 hydrolysis reaction Methods 0.000 description 12
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 description 12
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 12
- 238000009423 ventilation Methods 0.000 description 12
- MIMUSZHMZBJBPO-UHFFFAOYSA-N 6-methoxy-8-nitroquinoline Chemical compound N1=CC=CC2=CC(OC)=CC([N+]([O-])=O)=C21 MIMUSZHMZBJBPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 11
- 238000004821 distillation Methods 0.000 description 11
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 11
- 230000007062 hydrolysis Effects 0.000 description 11
- 239000000395 magnesium oxide Substances 0.000 description 11
- CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N magnesium oxide Inorganic materials [Mg]=O CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 11
- 238000009833 condensation Methods 0.000 description 10
- 230000005494 condensation Effects 0.000 description 10
- AXZKOIWUVFPNLO-UHFFFAOYSA-N magnesium;oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[Mg+2] AXZKOIWUVFPNLO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 10
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 10
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 9
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 9
- QPJSUIGXIBEQAC-UHFFFAOYSA-N n-(2,4-dichloro-5-propan-2-yloxyphenyl)acetamide Chemical compound CC(C)OC1=CC(NC(C)=O)=C(Cl)C=C1Cl QPJSUIGXIBEQAC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 9
- 229920001875 Ebonite Polymers 0.000 description 8
- RRHGJUQNOFWUDK-UHFFFAOYSA-N Isoprene Chemical compound CC(=C)C=C RRHGJUQNOFWUDK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N Sulfuric acid Chemical compound OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 238000007664 blowing Methods 0.000 description 8
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 8
- 238000007689 inspection Methods 0.000 description 8
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 8
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 8
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 8
- 238000005303 weighing Methods 0.000 description 8
- BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-L Carbonate Chemical compound [O-]C([O-])=O BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 7
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 7
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 7
- YIXJRHPUWRPCBB-UHFFFAOYSA-N magnesium nitrate Chemical compound [Mg+2].[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O YIXJRHPUWRPCBB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 230000000717 retained effect Effects 0.000 description 7
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 description 6
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N Phosphoric acid Chemical compound OP(O)(O)=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 6
- VCJMYUPGQJHHFU-UHFFFAOYSA-N iron(3+);trinitrate Chemical compound [Fe+3].[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O VCJMYUPGQJHHFU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 238000011068 loading method Methods 0.000 description 6
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 6
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 6
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 6
- 150000002823 nitrates Chemical class 0.000 description 6
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 6
- 239000011734 sodium Substances 0.000 description 6
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N Magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 230000002378 acidificating effect Effects 0.000 description 5
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 5
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000000376 reactant Substances 0.000 description 5
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 4
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- BFNBIHQBYMNNAN-UHFFFAOYSA-N ammonium sulfate Chemical compound N.N.OS(O)(=O)=O BFNBIHQBYMNNAN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910052921 ammonium sulfate Inorganic materials 0.000 description 4
- 235000011130 ammonium sulphate Nutrition 0.000 description 4
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 4
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 4
- 239000000356 contaminant Substances 0.000 description 4
- 230000008030 elimination Effects 0.000 description 4
- 238000003379 elimination reaction Methods 0.000 description 4
- 239000012467 final product Substances 0.000 description 4
- 239000010440 gypsum Substances 0.000 description 4
- 229910052602 gypsum Inorganic materials 0.000 description 4
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 4
- 238000009776 industrial production Methods 0.000 description 4
- 230000000670 limiting effect Effects 0.000 description 4
- 238000010907 mechanical stirring Methods 0.000 description 4
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 description 4
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 4
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 4
- 239000000779 smoke Substances 0.000 description 4
- 239000011550 stock solution Substances 0.000 description 4
- 230000032258 transport Effects 0.000 description 4
- DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M Ilexoside XXIX Chemical compound C[C@@H]1CC[C@@]2(CC[C@@]3(C(=CC[C@H]4[C@]3(CC[C@@H]5[C@@]4(CC[C@@H](C5(C)C)OS(=O)(=O)[O-])C)C)[C@@H]2[C@]1(C)O)C)C(=O)O[C@H]6[C@@H]([C@H]([C@@H]([C@H](O6)CO)O)O)O.[Na+] DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M 0.000 description 3
- 229910000147 aluminium phosphate Inorganic materials 0.000 description 3
- 150000004649 carbonic acid derivatives Chemical class 0.000 description 3
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 3
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 3
- TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Al]O[Al]=O TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229920001343 polytetrafluoroethylene Polymers 0.000 description 3
- 239000004810 polytetrafluoroethylene Substances 0.000 description 3
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 description 3
- 238000004445 quantitative analysis Methods 0.000 description 3
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 3
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000003828 vacuum filtration Methods 0.000 description 3
- 238000004876 x-ray fluorescence Methods 0.000 description 3
- 229910002651 NO3 Inorganic materials 0.000 description 2
- NHNBFGGVMKEFGY-UHFFFAOYSA-N Nitrate Chemical compound [O-][N+]([O-])=O NHNBFGGVMKEFGY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 150000007513 acids Chemical class 0.000 description 2
- 229910052681 coesite Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 2
- 229910052906 cristobalite Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000002425 crystallisation Methods 0.000 description 2
- 230000008025 crystallization Effects 0.000 description 2
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 2
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 2
- 210000003739 neck Anatomy 0.000 description 2
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 2
- 230000035484 reaction time Effects 0.000 description 2
- 230000009257 reactivity Effects 0.000 description 2
- 239000002002 slurry Substances 0.000 description 2
- 229910052682 stishovite Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052905 tridymite Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 description 1
- PXGOKWXKJXAPGV-UHFFFAOYSA-N Fluorine Chemical compound FF PXGOKWXKJXAPGV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910021578 Iron(III) chloride Inorganic materials 0.000 description 1
- 101000954509 Trichosurus vulpecula Very early lactation protein Proteins 0.000 description 1
- 229910021486 amorphous silicon dioxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000033228 biological regulation Effects 0.000 description 1
- 239000006227 byproduct Substances 0.000 description 1
- 229920002301 cellulose acetate Polymers 0.000 description 1
- 238000005119 centrifugation Methods 0.000 description 1
- 150000003841 chloride salts Chemical class 0.000 description 1
- 230000002860 competitive effect Effects 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 1
- 238000010304 firing Methods 0.000 description 1
- 239000011737 fluorine Substances 0.000 description 1
- 229910052731 fluorine Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005469 granulation Methods 0.000 description 1
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 description 1
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 description 1
- 150000004679 hydroxides Chemical class 0.000 description 1
- 238000009616 inductively coupled plasma Methods 0.000 description 1
- 230000002401 inhibitory effect Effects 0.000 description 1
- RBTARNINKXHZNM-UHFFFAOYSA-K iron trichloride Chemical compound Cl[Fe](Cl)Cl RBTARNINKXHZNM-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 1
- MVFCKEFYUDZOCX-UHFFFAOYSA-N iron(2+);dinitrate Chemical compound [Fe+2].[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O MVFCKEFYUDZOCX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 1
- 238000010899 nucleation Methods 0.000 description 1
- 230000006911 nucleation Effects 0.000 description 1
- 229910052585 phosphate mineral Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000004064 recycling Methods 0.000 description 1
- ABTOQLMXBSRXSM-UHFFFAOYSA-N silicon tetrafluoride Chemical compound F[Si](F)(F)F ABTOQLMXBSRXSM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000011343 solid material Substances 0.000 description 1
Images
Abstract
Description
Настоящее изобретение относится к синтетическому флюориту (CaF2) высокой чистоты. Также настоящее изобретение относится к способу получения указанного синтетического флюорита (CaF2) высокой чистоты, относящегося к кислотному сорту, из фторкремниевой кислоты H2SiF6 (ФКК). Кроме того, настоящее изобретение относится к применению указанного синтетического флюорита (CaF2) высокой чистоты в промышленном производстве фтороводородной кислоты. Наконец, настоящее изобретение относится к устройству для получения указанного синтетического флюорита.The present invention relates to synthetic fluorite (CaF 2 ) of high purity. Also, the present invention relates to a method for producing the specified synthetic fluorite (CaF 2 ) of high purity, related to the acid grade, from fluorosilicic acid H 2 SiF 6 (FSC). Furthermore, the present invention relates to the use of said high purity synthetic fluorite (CaF 2 ) in the industrial production of hydrofluoric acid. Finally, the present invention relates to a device for producing said synthetic fluorite.
Фторкремниевая кислота H2SiF6 (ФКК) является побочным продуктом промышленного производства фосфорной кислоты, получаемым путем абсорбции водой тетрафторида кремния (SiF4), образованного в результате реакции между диоксидом кремния и фтором, которые присутствуют в фосфатном минерале, используемом в качестве сырьевого материала, и серной кислотой, используемой для получения фосфорной кислоты.Fluorosilicic acid H 2 SiF 6 (FSA) is a by-product of industrial phosphoric acid production, obtained by absorbing silicon tetrafluoride (SiF 4 ) with water, formed by the reaction between silicon dioxide and fluorine, which are present in the phosphate mineral used as raw material, and sulfuric acid, used to produce phosphoric acid.
В течение стадии концентрирования фосфорной кислоты SiF4 может абсорбироваться водным раствором с получением ФКК, имеющей концентрацию от 23% до 35%.During the phosphoric acid concentration step, SiF 4 can be absorbed into the aqueous solution to produce FCC having a concentration of 23% to 35%.
Известные способы получения синтетического флюорита нередко ограничены синтезом флюорита во влажной форме с размером частиц, составляющим 5 микрон, и не всегда он имеет оптимальную чистоту. Эти типы синтетического флюорита нельзя использовать для получения фтороводородной кислоты HF.Known methods for producing synthetic fluorite are often limited to the synthesis of fluorite in wet form with a particle size of 5 microns, and this is not always of optimal purity. These types of synthetic fluorite cannot be used to produce hydrofluoric acid HF.
К сожалению, в доступных известных способах получения синтетического флюорита нельзя устранить присутствие загрязняющих веществ или соединений, или примесей, таких как диоксид кремния SiO2 и/или оксид алюминия (Al2O3), оксиды магния (MgO), железа (Fe2O3) и натрия (Na2O), которые также присутствуют в природном флюорите CaF2 кислотного сорта в различном количестве. В случае, например, диоксида кремния SiO2, природный флюорит CaF2 может содержать его в переменном количестве от 0,5 до 1,5 масс. %. Хорошо известно, что диоксид кремния, присутствующий в виде примеси в флюорите, используемом в качестве сырьевого материала, оказывает негативное воздействие на процесс образования HF согласно следующей реакции:Unfortunately, the available known methods for producing synthetic fluorite cannot eliminate the presence of contaminants or compounds or impurities such as silicon dioxide SiO 2 and/or aluminum oxide (Al 2 O 3 ), oxides of magnesium (MgO), iron (Fe 2 O 3 ) and sodium (Na 2 O), which are also present in natural fluorite CaF 2 acid grade in varying quantities. In the case of, for example, silicon dioxide SiO 2 , natural fluorite CaF 2 may contain it in a variable amount from 0.5 to 1.5 wt. %. It is well known that silica present as an impurity in fluorite used as raw material has a negative effect on the HF formation process according to the following reaction:
SiO2+3H2SO4+3CaF2→H2SiF6+2H2O+3CaSO4 SiO 2 +3H 2 SO 4 +3CaF 2 →H 2 SiF 6 +2H 2 O+3CaSO 4
Потерю флюорита можно вычислить из стехиометрии, и она составляет примерно 3,9% на 1% SiO2, и потеря серной кислоты составляет 4,9% на 1% SiO2. В отсутствие диоксида кремния реакция образования HF из синтетического флюорита представляет собой: Fluorite loss can be calculated from stoichiometry and is approximately 3.9% per 1% SiO2, and the loss of sulfuric acid is 4.9% per 1% SiO2. In the absence of silica, the reaction to form HF from synthetic fluorite is:
H2SO4+CaF2→CaSO4+2HF.H 2 SO 4 +CaF 2 →CaSO 4 +2HF.
Присутствие магния, например, оксида магния, во флюорите вызывает некоторые проблемы в течение реакции с серной кислотой. Гипс CaSO4, получаемый в присутствии магния, обычно образует окалину на стенках печей для получения HF. Этот эффект может привести к полному прекращению реакции, что приводит таким образом к нежелательному простою или, в любом случае, большому увеличению удельного расхода флюорита (потеря флюорита в гипсе возрастает).The presence of magnesium, such as magnesium oxide, in fluorite causes some problems during reaction with sulfuric acid. Gypsum CaSO 4 produced in the presence of magnesium usually forms scale on the walls of HF furnaces. This effect can lead to a complete cessation of the reaction, thus resulting in undesirable downtime or, in any case, a large increase in the specific fluorite consumption (the loss of fluorite in the gypsum increases).
Поэтому, с экономической и технологической точки зрения, необходимо иметь возможность уменьшения количества магния (в форме оксида магния), присутствующего в флюорите, до количества по меньшей мере ниже 0,5%.Therefore, from an economic and technological point of view, it is necessary to be able to reduce the amount of magnesium (in the form of magnesium oxide) present in the fluorite to an amount of at least below 0.5%.
Следовательно, остается потребность в синтетическом флюорите высокой чистоты, который по существу не содержит загрязняющих веществ или соединений, или примесей, таких как, например, диоксид кремния SiO2 (в количестве менее 1 масс. %) и/или оксид алюминия (Al2O3) и/или оксид магния (MgO) (в количестве менее 0,5 масс. %) и/или оксиды железа (Fe2O3) и/или натрия (Na2O), чтобы обоснованно обеспечить использование указанного синтетического флюорита в способе получения фтороводородной кислоты.Therefore, there remains a need for high purity synthetic fluorite that is substantially free of contaminants or compounds or impurities such as, for example, silica SiO 2 (in an amount of less than 1 wt.%) and/or aluminum oxide (Al 2 O 3 ) and/or magnesium oxide (MgO) (in an amount less than 0.5 wt.%) and/or oxides of iron (Fe 2 O 3 ) and/or sodium (Na 2 O) to reasonably ensure the use of the specified synthetic fluorite in method for producing hydrofluoric acid.
Более того, остается потребность в способе и устройстве для получения синтетического флюорита, причем способ должен быть простым, эффективным и иметь высокий выход, чтобы посредством него можно было получать из фторкремниевой кислоты синтетический флюорит высокой чистоты, не содержащий загрязняющих веществ или соединений, или примесей, таких как, например, диоксид кремния SiO2 и/или оксид алюминия (Al2O3) и/или оксиды магния (MgO) и/или железа (Fe2O3) и/или натрия (Na2O). Указанный синтетический флюорит можно обоснованно использовать в способе получения фтороводородной кислоты.Moreover, there remains a need for a method and apparatus for producing synthetic fluorite, and the method should be simple, efficient and have a high yield, so that it can be used to obtain synthetic fluorite of high purity from fluorosilicic acid, which does not contain contaminants or compounds or impurities, such as, for example, silicon dioxide SiO 2 and/or aluminum oxide (Al 2 O 3 ) and/or oxides of magnesium (MgO) and/or iron (Fe 2 O 3 ) and/or sodium (Na 2 O). The specified synthetic fluorite can be reasonably used in the method for producing hydrofluoric acid.
Настоящее изобретение относится к синтетическому флюориту высокой чистоты (CaF2), относящемуся к «кислотному сорту» и обладающему признаками, указанными в приложенной формуле изобретения. Указанный CaF2 получают в гранулах, имеющих средний размер более 1 мм для по меньшей мере 50 масс. % этих гранул, которые имеют хорошую механическую прочность и большую удельную площадь поверхности (по БЭТ). Указанный размер частиц придает заметную реакционную способность синтетическому CaF2, делая его конкурентоспособным в качестве замены природного флюорита кислотного сорта при получении HF.The present invention relates to high purity synthetic fluorite (CaF 2 ) belonging to the "acid grade" and having the characteristics specified in the attached claims. Said CaF 2 is obtained in granules having an average size of more than 1 mm for at least 50 wt. % of these granules, which have good mechanical strength and a large specific surface area (according to BET). This particle size imparts significant reactivity to synthetic CaF 2 , making it competitive as a replacement for acid-grade natural fluorite in the production of HF.
Настоящее изобретение относится к способу и устройству для получения указанного синтетического флюорита (CaF2) высокой чистоты, относящегося к «кислотному сорту», характеризующимся признаками, указанными в приложенной формуле изобретения.The present invention relates to a method and apparatus for producing the specified synthetic fluorite (CaF 2 ) of high purity, belonging to the “acid grade”, characterized by the features specified in the attached claims.
Настоящее изобретение относится к применению указанного синтетического флюорита (CaF2) высокой чистоты, относящегося к «кислотному сорту», в промышленном производстве фтороводородной кислоты (HF), характеризующемуся признаками, определенными в приложенной формуле изобретения.The present invention relates to the use of said synthetic fluorite (CaF 2 ) of high purity, referred to as "acid grade", in the industrial production of hydrofluoric acid (HF), characterized by the features defined in the attached claims.
Предпочтительные воплощения настоящего изобретения раскрыты в нижеследующем подробном описании.Preferred embodiments of the present invention are disclosed in the following detailed description.
На Фиг. 1 представлена блок-схема способа получения синтетического флюорита высокой чистоты согласно одному воплощению настоящего изобретения, включающего очистку раствора NH4F, превращение NH4F в бифторид аммония (NH4HF2) и использование СаСО3.In FIG. 1 is a flow diagram of a process for producing high purity synthetic fluorite according to one embodiment of the present invention, including purifying an NH 4 F solution, converting the NH 4 F to ammonium bifluoride (NH 4 HF 2 ), and using CaCO 3 .
На Фиг. 2 представлена блок-схема способа получения синтетического флюорита высокой чистоты согласно одному воплощению настоящего изобретения, включающего очистку раствора NH4F и использование Са(ОН)2.In FIG. 2 is a flow diagram of a process for producing high purity synthetic fluorite according to one embodiment of the present invention, including purifying an NH 4 F solution and using Ca(OH) 2 .
В контексте настоящего изобретения синтетический флюорит (CaF2) «высокой чистоты» означает синтетический флюорит, имеющий концентрацию равную или большую 95 масс. % по отношению к массе в сухом состоянии, предпочтительно равную или большую 97 масс. % по отношению к массе в сухом состоянии, предпочтительно равную или большую 99 масс. % по отношению к массе в сухом состоянии.In the context of the present invention, synthetic fluorite (CaF 2 ) of “high purity” means synthetic fluorite having a concentration equal to or greater than 95 wt. % relative to dry weight, preferably equal to or greater than 97 wt. % relative to dry weight, preferably equal to or greater than 99 wt. % relative to dry weight.
В контексте настоящего изобретения синтетический флюорит (CaF2) высокой чистоты, относящийся к «кислотному сорту», означает флюорит, имеющий содержание CaF2 более 95 масс. %, например, более 97 масс. %, по отношению к массе в сухом состоянии, измеренное согласно современным технологиям и на основании знания того, что: 1) флюорит при 100°С, давлении 100 кПа (1 атм.) спустя 60 минут имеет содержание воды примерно 4 масс. % и 2) флюорит при 800°С, давлении 100 кПа (1 атм.) спустя 80 минут имеет содержание воды примерно 0 масс. %.In the context of the present invention, high purity synthetic fluorite (CaF 2 ) referred to as “acid grade” means fluorite having a CaF 2 content of more than 95 wt. %, for example, more than 97 wt. %, relative to the dry weight, measured according to modern technologies and based on the knowledge that: 1) fluorite at 100 ° C, a pressure of 100 kPa (1 atm.) after 60 minutes has a water content of approximately 4 wt. % and 2) fluorite at 800°C, a pressure of 100 kPa (1 atm) after 80 minutes has a water content of approximately 0 wt. %.
В первом воплощении R1 в качестве примера представлен способ по настоящему изобретению, не ограничивающий область защиты настоящего изобретения, на блок-схеме Фиг. 1 (упрощенная блок-схема основных стадий способа по настоящему изобретению, который содержит очистку раствора NH4F, превращение NH4F в бифторид аммония (NH4HF2) и использование СаСО3).In the first embodiment R1, the method of the present invention is shown by way of example, without limiting the protection scope of the present invention, in a flowchart of FIG. 1 (a simplified flow diagram of the main steps of the process of the present invention, which comprises purifying the NH 4 F solution, converting the NH 4 F to ammonium bifluoride (NH 4 HF 2 ), and using CaCO 3 ).
Вкратце указанное первое воплощение R1 (Фиг. 1 и Фиг. 5) включает следующие стадии.Briefly stated, the first embodiment of R1 (FIG. 1 and FIG. 5) includes the following steps.
1) Разложение фторкремниевой кислоты H2SiF6 (ФКК) аммиаком и отделение осажденного диоксида кремния от раствора фторида аммония NH4F (R1F1).1) Decomposition of fluorosilicic acid H 2 SiF 6 (FCC) with ammonia and separation of precipitated silicon dioxide from a solution of ammonium fluoride NH 4 F (R1F1).
2) Очистка раствора NH4F путем дозирования подходящих реагентов, которые обеспечивают устранение, путем осаждения и последующего отделения, диоксида кремния, все еще присутствующего в растворе NH4F (R1F2).2) Purification of the NH 4 F solution by dosing suitable reagents that ensure the elimination, by precipitation and subsequent separation, of the silica still present in the NH 4 F solution (R1F2).
3) Превращение NH4F в бифторид аммония NH4HF2 путем перегонки при пониженном давлении (согласно реакции В, см. ниже) и последующее извлечение фракции NH3 путем абсорбции водным раствором или конденсации (R1F3).3) Conversion of NH 4 F into ammonium bifluoride NH 4 HF 2 by distillation under reduced pressure (according to reaction B, see below) and subsequent recovery of the NH 3 fraction by absorption with an aqueous solution or condensation (R1F3).
4) Синтез и осаждение полученного таким образом синтетического флюорита CaF2 посредством реакции карбоната кальция или гидроксида кальция Са(ОН)2 с NH4HF2 и одновременная отгонка свободного аммиака, чтобы извлечь остающуюся фракцию NH3 путем абсорбции водным раствором или конденсации (R1F4).4) Synthesis and precipitation of the thus obtained synthetic fluorite CaF 2 by reaction of calcium carbonate or calcium hydroxide Ca(OH) 2 with NH 4 HF 2 and simultaneous distillation of free ammonia to recover the remaining NH 3 fraction by absorption with an aqueous solution or condensation (R1F4) .
Во втором воплощении R2 в качестве примера представлен способ по настоящему изобретению, не ограничивающий область защиты настоящего изобретения, на блок-схеме Фиг. 2 (упрощенная блок-схема основных стадий способа по настоящему изобретению, который содержит очистку раствора NH4F и использование Са(ОН)2).In the second embodiment R2, the method of the present invention is shown by way of example, without limiting the scope of protection of the present invention, in a flowchart of FIG. 2 (a simplified flow diagram of the main steps of the method of the present invention, which includes purification of the NH 4 F solution and use of Ca(OH) 2 ).
Вкратце указанное второе воплощение R2 (Фиг. 2 и Фиг. 6) содержит следующие стадии.Briefly, the second embodiment of R2 (FIG. 2 and FIG. 6) contains the following steps.
1) Разложение фторкремниевой кислоты H2SiF6 (ФКК) аммиаком и отделение осажденного диоксида кремния от раствора фторида аммония NH4F (R2F1).1) Decomposition of fluorosilicic acid H 2 SiF 6 (FCC) with ammonia and separation of precipitated silicon dioxide from a solution of ammonium fluoride NH 4 F (R2F1).
2) Очистка раствора NH4F путем дозирования подходящих реагентов, которые обеспечивают устранение, путем осаждения и последующего отделения, диоксида кремния, все еще присутствующего в растворе NH4F (R2F2).2) Purification of the NH 4 F solution by dosing suitable reagents which ensure the elimination, by precipitation and subsequent separation, of the silica still present in the NH 4 F solution (R2F2).
3) Синтез и осаждение синтетического флюорита CaF2 непосредственно из NH4F в присутствии гидроксида кальция Са(ОН)2 или карбоната кальция (R2F3).3) Synthesis and precipitation of synthetic fluorite CaF 2 directly from NH 4 F in the presence of calcium hydroxide Ca(OH) 2 or calcium carbonate (R2F3).
Способ по настоящему изобретению (в каждом из его воплощений) обеспечивает возможность получения синтетического флюорита, имеющего описанный ниже качественный/количественный состав.The method of the present invention (in each of its embodiments) enables the production of synthetic fluorite having the qualitative/quantitative composition described below.
В одном воплощении состав синтетического флюорита после сушки при 110°С до постоянной массы является следующим:In one embodiment, the composition of the synthetic fluorite after drying at 110°C to constant weight is as follows:
CaF2 = 95-96%CaF 2 = 95-96%
СаСО3 (или Са(ОН)2) = 0,7-1,2%CaCO 3 (or Ca(OH) 2 ) = 0.7-1.2%
SiO2 = 0,01-0,2%SiO 2 = 0.01-0.2%
MgO = 0,05-0,2%MgO = 0.05-0.2%
Al2O3 = 0,05-0,2%Al 2 O 3 = 0.05-0.2%
ППП (H2O - потери при прокаливании) = 4-5%LPP (H 2 O - loss on ignition) = 4-5%
В другом воплощении состав вышеуказанного флюорита, уже высушенного, после обжига при 800°С в течение 30 минут является следующим:In another embodiment, the composition of the above fluorite, already dried, after firing at 800°C for 30 minutes is as follows:
CaF2 = 98-99%CaF 2 = 98-99%
СаСО3 (или Са(ОН)2) = 0,7-1,3%CaCO 3 (or Ca(OH) 2 ) = 0.7-1.3%
SiO2 = 0,01-0,2%SiO 2 = 0.01-0.2%
MgO = 0,05-0,2%MgO = 0.05-0.2%
Al2O3 = 0,05-0,2%Al 2 O 3 = 0.05-0.2%
ППП (H2O потери при прокаливании) = 0,5%LLP (H 2 O loss on ignition) = 0.5%
Указанное первое воплощение R1 (Фиг. 1) описано подробно ниже, и оно включает следующие стадии.This first embodiment of R1 (FIG. 1) is described in detail below and includes the following steps.
Первая стадия R1F1 включает разложение фторкремниевой кислоты H2SiF6 (ФКК) аммиаком и отделение осажденного диоксида кремния от раствора фторида аммония NH4F согласно реакции (А):The first stage of R1F1 includes the decomposition of fluorosilicic acid H 2 SiF 6 (FSC) with ammonia and the separation of precipitated silicon dioxide from a solution of ammonium fluoride NH 4 F according to reaction (A):
A) H2SiF6(водн.)+6NH3(водн.)+2H2O→6NH4F(водн.)+SiO2(тв.) A) H 2 SiF 6(aq) +6NH 3(aq) +2H 2 O→6NH 4 F (aq) +SiO 2(solid)
Затем, вторая стадия R1F2 включает очистку раствора NH4F путем дозирования подходящих реагентов, выбираемых из нитратных солей, таких как нитрат железа и/или нитрат магния, которые обеспечивают устранение, путем осаждения и последующего отделения, диоксида кремния, все еще присутствующего в растворе NH4F. Не рекомендуется использовать хлористые соли, такие как хлорид железа.Then, the second stage R1F2 involves purifying the NH 4 F solution by dosing suitable reagents selected from nitrate salts such as iron nitrate and/or magnesium nitrate, which ensure the elimination, by precipitation and subsequent separation, of silica still present in the NH solution 4 F. The use of chloride salts such as ferric chloride is not recommended.
Затем, третья стадия R1F3 включает превращение NH4F в бифторид аммония NH4HF2 путем перегонки при пониженном давлении (согласно реакции (В)) и последующее извлечение фракции NH3 путем абсорбции водным раствором или конденсации.Then, the third stage R1F3 involves the conversion of NH 4 F to ammonium bifluoride NH 4 HF 2 by distillation under reduced pressure (according to reaction (B)) and subsequent recovery of the NH 3 fraction by absorption into an aqueous solution or condensation.
Реакция (В) схематически является следующей:Reaction (B) is schematically as follows:
В) 2NH4F(водн.)→NH4HF2(водн.)+NH3(газ) B) 2NH 4 F (aq.) →NH 4 HF 2 (aq.) + NH 3 (gas)
Затем, четвертая стадия R1F4 включает синтез и осаждение флюорита CaF2 посредством реакции NH4HF2(водн.) с карбонатом кальция и одновременную отгонку свободного аммиака, чтобы извлечь остающуюся фракцию NH3 путем абсорбции водным раствором или конденсации (реакция (С). Then, the fourth stage R1F4 involves the synthesis and precipitation of fluorite CaF2 via NH reaction4HF2(aq) with calcium carbonate and simultaneous distillation of free ammonia to extract the remaining NH fraction3 by absorption into an aqueous solution or condensation (reaction (C).
Реакция (С) схематически является следующей:Reaction (C) is schematically as follows:
С) NH4HF2(водн.)+СаСО3(тв.)→CaF2(тв.)+CO2(газ)+NH3(газ) C) NH 4 HF 2 (aq.) + CaCO 3 (tv.) → CaF 2 (tv.) + CO 2 (gas) + NH 3 (gas)
Альтернативно, указанная четвертая стадия R1F4 включает синтез и осаждение флюорита CaF2, посредством реакции NH4HF2(водн.) с гидроксидом кальция. Реакцию можно схематически выразить следующим образом:Alternatively, said fourth stage R1F4 involves the synthesis and precipitation of fluorite CaF 2 by reacting NH 4 HF 2(aq) with calcium hydroxide. The reaction can be expressed schematically as follows:
NH4HF2(водн.)+Са(ОН)2(тв.)→CaF2(тв.)+2H2O(водн.)+NH3(газ).NH 4 HF 2(aq) +Ca(OH) 2(solid) →CaF 2(solid) +2H 2 O (aq) +NH 3(gas) .
Затем следует стадия сушки с получением синтетического флюорита, подходящего для использования в промышленном производстве фтороводородной кислоты.This is followed by a drying step to produce synthetic fluorite suitable for use in the industrial production of hydrofluoric acid.
На указанной первой стадии R1F1 осуществляют взаимодействие фторкремниевой кислоты ФКК, имеющей концентрацию от 15 до 30 масс. %, предпочтительно от 20 до 25 масс. %, при постоянном механическом перемешивании, с водным раствором NH3, имеющим концентрацию от 10 до 35 масс. %, предпочтительно от 15 до 25 масс. %. Реакция является экзотермической и температура может достигать 90°С, таким образом, чтобы избежать избыточных потерь NH3, температуру реакции поддерживают постоянной на уровне 50-70°С.At this first stage R1F1, fluorosilicic acid FCC is reacted, having a concentration of 15 to 30 wt. %, preferably from 20 to 25 wt. %, with constant mechanical stirring, with an aqueous solution of NH 3 having a concentration of 10 to 35 wt. %, preferably from 15 to 25 wt. %. The reaction is exothermic and the temperature can reach 90°C, so to avoid excess NH 3 loss, the reaction temperature is kept constant at 50-70°C.
NH3 дозируют в стехиометрическом избытке, составляющем примерно 20-30 масс. % к ФКК по отношению к теоретическому значению (6 молей NH3 на моль ФКК). В течение стадии гидролиза реагенты добавляют таким образом, что рН раствора остается стабильным при значении примерно 9. В предпочтительном воплощении, чтобы поддерживать стабильный рН, в NH3 добавляют ФКК, что обеспечивает получение легко фильтруемого диоксида кремния.NH 3 is dosed in a stoichiometric excess of approximately 20-30 wt. % to FCC relative to the theoretical value (6 moles of NH 3 per mole of FCC). During the hydrolysis step, reactants are added such that the pH of the solution remains stable at about 9. In a preferred embodiment, FCC is added to the NH 3 to maintain a stable pH, resulting in easily filterable silica.
Эффективность процесса гидролиза сильно зависит от скорости добавления реагентов, или ФКК в NH3. Полное расчетное время для получения фильтруемого диоксида кремния высокого качества и завершения реакции гидролиза составляет в целом от 2 до 6 часов, предпочтительно в целом от 3 до 5 часов, например, в целом 4 часа, принимая во внимание скорость добавления, составляющую примерно 0,01 л/мин на 1 литр 18% NH3 или 23% ФКК.The efficiency of the hydrolysis process is highly dependent on the rate of addition of reagents, or FCC, to NH 3 . The total estimated time to obtain high quality filterable silica and complete the hydrolysis reaction is generally from 2 to 6 hours, preferably from 3 to 5 hours in total, for example 4 hours in total, taking into account the addition rate of about 0.01 l/min per 1 liter 18% NH 3 or 23% FCC.
Последовательность добавления дает две различные реакционные среды, начальную и конечную среды, которые по-разному влияют на качество получаемого диоксида кремния, в частности, в отношении структурных и поверхностных свойств. Фактически, рН образования зародышей кристаллизации, агрегатов и агломератов меняется от кислотного к основному в зависимости от того, добавляют ли NH3 в ФКК или наоборот. Соответственно, среда, в которой образуются зародыши кристаллизации, агрегаты или агломераты, является различной в одном случае и в другом случае. Различная среда влияет на образование зародышей кристаллизации, агрегатов и агломератов получаемого в ней аморфного диоксида кремния.The addition sequence produces two different reaction environments, start and end environments, which have different effects on the quality of the resulting silica, particularly with respect to structural and surface properties. In fact, the pH of nucleation, aggregates and agglomerates changes from acidic to basic depending on whether NH 3 is added to the FCC or vice versa. Accordingly, the environment in which crystallization nuclei, aggregates or agglomerates are formed is different in one case and in another. Different environments affect the formation of crystallization nuclei, aggregates and agglomerates of the amorphous silicon dioxide produced in it.
После нескольких минут реакции образуется диоксид кремния и образуется окрашенная в белый цвет суспензия. После завершения реакции присутствующий в суспензии диоксид кремния предпочтительно отделяют от раствора, содержащего фторид аммония NH4F и небольшой избыток NH3. Отделение диоксида кремния можно выполнять путем фильтрования, например, посредством фильтр-пресса или сетчатых фильтров, или путем центрифугирования. Первую промывочную воду после промывки диоксида кремния извлекают в раствор NH4F, воду с последующих стадий промывки направляют на очистку. Предпочтительно конечный раствор является прозрачным и все еще содержит небольшую долю растворенного диоксида кремния, составляющую от 1 до 5 г/л. Фактически, если раствор оставляют в покое в течение примерно 2-4 часов, можно наблюдать дополнительное осаждение диоксида кремния.After a few minutes of reaction, silica is formed and a white-colored suspension is formed. After completion of the reaction, the silica present in the suspension is preferably separated from the solution containing ammonium fluoride NH 4 F and a slight excess of NH 3 . The separation of silica can be accomplished by filtration, for example by means of a filter press or strainers, or by centrifugation. The first wash water after washing the silicon dioxide is extracted into the NH 4 F solution, the water from subsequent washing stages is sent for cleaning. Preferably, the final solution is clear and still contains a small proportion of dissolved silica, ranging from 1 to 5 g/l. In fact, if the solution is left undisturbed for approximately 2-4 hours, additional precipitation of silica can be observed.
На указанной второй стадии R1F2 диоксид кремния, присутствующий в растворе NH4F, необходимо удалить перед получением синтетического флюорита, чтобы уменьшить содержание SiO2 в конечном продукте. Процесс очистки включает добавление небольшого количества водного раствора нитрата железа и/или нитрата магния. Предпочтительно оптимальное добавляемое количество в граммах составляет от 0,010 (например, 0,015) до 0,10, предпочтительно от 0,020 (например, 0,025 или 0,030) до 0,080 (например, 0,050) Fe(NO3)3 на 1 г SiO2, присутствующего в растворе NH4F, и от 0,010 (например, 0,015) до 0,10, предпочтительно от 0,020 (например, 0,025 или 0,030) до 0,080 (например, 0,050) Mg(NO3)2 на 1 г SiO2, присутствующего в растворе NH4F. рН раствора должен быть выше 8,5, предпочтительно от 9 до 11, и время реакции должно составлять 45-90 минут, предпочтительно 60 минут. При этих условиях металлы осаждаются в виде гидроксидов, включающих диоксид кремния, все еще присутствующий в растворе в хлопьях.In this second R1F2 step, the silica present in the NH 4 F solution must be removed before producing synthetic fluorite in order to reduce the SiO 2 content in the final product. The purification process involves adding a small amount of an aqueous solution of ferric nitrate and/or magnesium nitrate. Preferably, the optimal amount to add in grams is from 0.010 (eg 0.015) to 0.10, preferably from 0.020 (eg 0.025 or 0.030) to 0.080 (eg 0.050) Fe(NO 3 ) 3 per 1 g of SiO 2 present in NH 4 F solution, and from 0.010 (for example, 0.015) to 0.10, preferably from 0.020 (for example, 0.025 or 0.030) to 0.080 (for example, 0.050) Mg(NO 3 ) 2 per 1 g of SiO 2 present in the solution NH 4 F. The pH of the solution should be above 8.5, preferably 9 to 11, and the reaction time should be 45-90 minutes, preferably 60 minutes. Under these conditions, the metals precipitate as hydroxides, including silica still present in solution in the flocs.
Выход процесса очистки составляет более 90% (в экспериментальном испытании, которое проводили с раствором, содержащим NH4F и SiO2 из указанной первой стадии R1F1, содержащим 0,66% SiO2, после очистки получали раствор, содержащий 0,04% SiO2 (стадия R1F2)). Реакцию можно выполнять при комнатной температуре или, в любом случае, при конечной температуре первой стадии, преимущественно без потребности в стадии охлаждения раствора NH4F. Присутствующий в полученной суспензии диоксид кремния отделяют путем фильтрования (например, с помощью сетчатого фильтра).The yield of the purification process is more than 90% (in an experimental test, which was carried out with a solution containing NH 4 F and SiO 2 from the said first stage R1F1 containing 0.66% SiO 2 , after purification a solution containing 0.04% SiO 2 was obtained (stage R1F2)). The reaction can be carried out at room temperature or, in any case, at the final temperature of the first stage, advantageously without the need for a cooling step of the NH 4 F solution. The silica present in the resulting suspension is separated by filtration (eg using a strainer).
Указанное первое воплощение R1 включает процесс перегонки, необходимый для превращения NH4F в (NH4)HF2, который является более реакционноспособным. Фактически, по сравнению с гидроксидом кальция, карбонат не реагирует спонтанно с NH4F, и это необходимо для того, чтобы рассчитывать на способ перегонки, чтобы направить реакцию в сторону образования флюорита.This first embodiment of R1 includes the distillation process necessary to convert NH 4 F to (NH 4 )HF 2 which is more reactive. In fact, compared to calcium hydroxide, carbonate does not react spontaneously with NH 4 F, and this is necessary in order to rely on the distillation method to direct the reaction towards the formation of fluorite.
На указанной третьей стадии R1F3 раствор NH4F, который ранее был очищен от SiO2, перегоняют при пониженном давлении, чтобы способствовать разложению соединения NH4F, которое не является очень стабильным, и превращению его в более стабильную форму NH4HF2 (реакция В). Разложение включает удаление одного моля NH3 на моль NH4F, при этом NH3, уже присутствующий в свободной форме в растворе, прибавляют к этому количеству. Перегонку выполняют путем повышения температуры системы от 30°С до 130°С при слегка отрицательном давлении (приблизительно на 6 кПа (60 мбар) ниже давления окружающей среды). В процессе перегонки, выполняемом при 130°С и 6 кПа (60 мбар) ниже давления окружающей среды, небольшую потерю флюорита, которая при этом происходит, возвращают путем рециркуляции в процесс отогнанного аммиака в течение указанной первой стадии. Остаток перегонки также является раствором, хотя бифторид аммония можно кристаллизовать и выделить в твердой форме, даже если это не является преимущественным для целей способа.In this third R1F3 step, the NH 4 F solution, which has previously been purified from SiO 2 , is distilled under reduced pressure to promote the decomposition of the NH 4 F compound, which is not very stable, and its conversion into the more stable form NH 4 HF 2 (reaction IN). Decomposition involves the removal of one mole of NH 3 per mole of NH 4 F, and the NH 3 already present in free form in solution is added to this amount. Distillation is performed by raising the system temperature from 30°C to 130°C at slightly negative pressure (approximately 6 kPa (60 mbar) below ambient pressure). In the distillation process, carried out at 130°C and 6 kPa (60 mbar) below ambient pressure, the small loss of fluorite that occurs is returned by recycling the distilled ammonia into the process during said first stage. The distillation residue is also a solution, although ammonium bifluoride can be crystallized and isolated in solid form, even if this is not advantageous for the purposes of the process.
Затем синтез флюорита продолжается (указанная четвертая стадия R1F4) с добавлением карбоната кальция (реакция С) в стехиометрическом количестве по отношению к флюориту, присутствующему в полученном выше растворе NH4HF2 (молярное отношение 1:2), чтобы избежать наличия избытка карбонатов в конечном продукте. Предпочтительно используемый карбонат кальция должен быть сухим или содержать влагу в количестве менее 10 масс. %, предпочтительно менее 5 масс. % и находиться в форме мелкого порошка.Fluorite synthesis then continues (mentioned fourth stage R1F4) with the addition of calcium carbonate (reaction C) in a stoichiometric amount relative to the fluorite present in the above NH 4 HF 2 solution (1:2 molar ratio) to avoid the presence of excess carbonates in the final product. Preferably, the calcium carbonate used should be dry or contain moisture in an amount of less than 10 wt. %, preferably less than 5 wt. % and is in the form of a fine powder.
Химическое качество карбоната кальция должно быть высоким, с концентрацией CaCO3 более 97%, преимущественно более 99%, и низким содержанием неорганических загрязнителей (SiO2, MgCO3 и других металлов и оксидов металлов). Предпочтительно используют карбонат кальция, имеющий распределение среднего размера частиц от 50 до 400 микрон, предпочтительно от 100 до 200 микрон, использование частиц больших размеров нецелесообразно, так как это увеличивает время реакции. Реакция может протекать при температуре 20°С, при этом предпочтительно, чтобы улучшить извлечение аммиака, целесообразно работать при температурах, составляющих примерно 60-70°С и всегда при слегка отрицательном давлении. Скорость перемешивания должна быть такой, чтобы препятствовать осаждению твердого материала на дне реактора.The chemical quality of the calcium carbonate should be high, with a CaCO 3 concentration greater than 97%, preferably greater than 99%, and low inorganic contaminants (SiO 2 , MgCO 3 and other metals and metal oxides). Preferably, calcium carbonate is used having an average particle size distribution of 50 to 400 microns, preferably 100 to 200 microns, the use of larger particle sizes is not advisable as this increases the reaction time. The reaction can take place at a temperature of 20° C., but preferably, in order to improve the recovery of ammonia, it is advisable to operate at temperatures of about 60-70° C. and always at slightly negative pressure. The stirring speed should be such as to prevent solid material from settling at the bottom of the reactor.
Преимущественно, хотя реакция является практически мгновенной, наилучшие выходы получают, обеспечивая постоянное перемешивание полученной таким образом суспензию флюорита в течение по меньшей мере 30-60 минут. Полученный таким образом флюорит отделяют от суспензии путем фильтрования.Advantageously, although the reaction is practically instantaneous, the best yields are obtained by continuously stirring the thus obtained fluorite suspension for at least 30-60 minutes. The fluorite thus obtained is separated from the suspension by filtration.
Фильтрованный продукт промывают, и он принимает подобную суспензии консистенцию со средней остаточной влажностью примерно 40%.The filtered product is washed and takes on a suspension-like consistency with an average residual moisture of approximately 40%.
Указанное второе воплощение R2 (Фиг. 2) описывают подробно ниже, и оно включает следующие стадии.This second embodiment of R2 (FIG. 2) is described in detail below and includes the following steps.
Указанная первая стадия R2F1 включает получение NH4F путем основного гидролиза H2SiF6 в водном растворе с концентрацией от 15 до 30 масс. %, предпочтительно от 20 до 25 масс. %, с водным раствором NH3, при постоянном механическом перемешивании, с концентрацией от 10 до 35 масс. %, предпочтительно от 15 до 25 масс. %.This first stage R2F1 involves the production of NH 4 F by basic hydrolysis of H 2 SiF 6 in an aqueous solution with a concentration of 15 to 30 wt. %, preferably from 20 to 25 wt. %, with an aqueous solution of NH 3 , with constant mechanical stirring, with a concentration of 10 to 35 wt. %, preferably from 15 to 25 wt. %.
Реакция является следующей:The reaction is as follows:
H2SiF6(водн.)+6NH3(водн.)+2H2O→6NH4F(водн.)+SiO2(тв.)↓H 2 SiF 6(aq) +6NH 3(aq) +2H 2 O→6NH 4 F (aq) +SiO 2(solid) ↓
Указанную первую стадию R2F1 выполняют при тех же условиях, что и стадию R1F1.Said first stage R2F1 is performed under the same conditions as stage R1F1.
Например, в контейнер емкостью, например, 500 мл, содержащий аммиак в количестве от 200 до 250 г, например, 237 г аммиака (например, 30% избыток по отношению к расчетному стехиометрическому количеству для данной реакции), добавляют ФКК в количестве от 150 до 250 г, предпочтительно 200 г.For example, to a container with a capacity of, for example, 500 ml, containing ammonia in an amount of from 200 to 250 g, for example, 237 g of ammonia (for example, 30% excess relative to the calculated stoichiometric amount for a given reaction), add FCC in an amount of from 150 to 250 g, preferably 200 g.
Предпочтительно дисперсию, полученную в результате вышеуказанной реакции, сильно перемешивали, например, в течение примерно 20-40 минут механической мешалкой, например, VELP, контролируя рН и температуру. В течение этого времени рН оставался стабильным на значении от 8,5 до 9,5, предпочтительно примерно 9. Температура возрастала от 25°С до примерно 60-65°С.Preferably, the dispersion resulting from the above reaction is vigorously stirred, for example for about 20-40 minutes with a mechanical stirrer, eg VELP, while controlling the pH and temperature. During this time, the pH remained stable at between 8.5 and 9.5, preferably about 9. The temperature increased from 25°C to about 60-65°C.
По окончании перемешивания осажденный диоксид кремния предпочтительно отделяли путем фильтрования, например, путем вакуумного фильтрования, предпочтительно при относительном давлении примерно 5-15 кПа (50-150 мбар), еще более предпочтительно при давлении примерно 10 кПа (100 мбар). Предпочтительно полученное таким образом твердое вещество повторно диспергировали в воде и фильтровали при тех же рабочих условиях, как описаны выше.After mixing, the precipitated silica is preferably separated by filtration, for example by vacuum filtration, preferably at a relative pressure of about 5-15 kPa (50-150 mbar), even more preferably at a pressure of about 10 kPa (100 mbar). Preferably, the solid thus obtained was redispersed in water and filtered under the same operating conditions as described above.
Полученное таким образом твердое вещество сушили, предпочтительно в печи при примерно 105-110°С, и взвешивали. Высушенное твердое вещество анализировали с помощью рентгеновской флюоресценции.The solid thus obtained was dried, preferably in an oven at about 105-110°C, and weighed. The dried solid was analyzed by X-ray fluorescence.
Согласно указанным выше рабочим условиям, выполняли три количественных анализа и наблюдали, что из теоретического расчетного количества диоксида кремния (17,62 г) 15,60 г диоксида кремния получали в первом анализе, 16,40 г во втором анализе и 16,94 г в третьем анализе.According to the above operating conditions, three quantitative analyzes were performed and it was observed that from the theoretical calculated amount of silica (17.62 g), 15.60 g of silica was obtained in the first analysis, 16.40 g in the second analysis, and 16.94 g in third analysis.
Предпочтительно первую воду от промывки диоксида кремния добавляют в начальный раствор NH4F.Preferably, the first water from the silica wash is added to the initial NH 4 F solution.
Указанная вторая стадия R2F2 включает очистку NH4F от диоксида кремния.Said second stage of R2F2 involves purification of NH 4 F from silica.
Содержащий NH4F раствор, полученный после фильтрования, обрабатывают/очищают (указанная вторая стадия R2F2) при таких же рабочих условиях, как описаны для стадии R1F2.The NH 4 F containing solution obtained after filtration is treated/purified (the said second stage R2F2) under the same operating conditions as described for stage R1F2.
Например, содержащий NH4F раствор, полученный после фильтрования, обрабатывают/очищают раствором, содержащим нитрат железа (III), имеющим концентрацию от 20 до 60 масс./об. %, предпочтительно от 30 до 50 масс./об. % и/или нитратом магния (II), имеющим концентрацию от 40 до 80 масс./об. %, предпочтительно от 50 до 70 масс./об. %.For example, a solution containing NH 4 F obtained after filtration is treated/purified with a solution containing iron (III) nitrate having a concentration of 20 to 60 w/v. %, preferably from 30 to 50 wt./vol. % and/or magnesium (II) nitrate having a concentration of 40 to 80 wt./vol. %, preferably from 50 to 70 wt./vol. %.
Например, содержащий NH4F раствор, полученный после фильтрования, обрабатывают Fe(NO3)3 в количестве от 0,02 г до 0,08 г, предпочтительно от 0,04 г до 0,06 г (43,3 масс./об. % водного раствора девятиводного нитрата трехвалентного железа - Fe(NO3)3⋅9H2O) и Mg(NO3)2 в количестве от 0,05 г до 1 г, предпочтительно от 0,07 г до 0,09 г (64,4 масс/об. % водного раствора нитрата магния - Mg(NO3)2). Полученный таким образом раствор поддерживают при перемешивании в течение времени от 10 до 90 минут, предпочтительно 60 минут, при температуре от 20°С до 25°С.For example, the NH 4 F solution obtained after filtration is treated with Fe(NO 3 ) 3 in an amount of 0.02 g to 0.08 g, preferably 0.04 g to 0.06 g (43.3 wt./ vol.% aqueous solution of ferric nitrate nine-water - Fe(NO 3 ) 3 ⋅9H 2 O) and Mg(NO 3 ) 2 in an amount of from 0.05 g to 1 g, preferably from 0.07 g to 0.09 g (64.4 wt/vol.% aqueous solution of magnesium nitrate - Mg(NO 3 ) 2 ). The solution thus obtained is kept under stirring for a period of 10 to 90 minutes, preferably 60 minutes, at a temperature of 20°C to 25°C.
Затем указанный раствор фильтруют, так чтобы получить по существу не содержащий диоксида кремния водный раствор NH4F.This solution is then filtered to obtain a substantially silica-free aqueous NH 4 F solution.
Затем приступают к указанной третьей стадии (R2F3), которая включает обработку указанного по существу не содержащего диоксид кремния водного раствора NH4F непосредственно гидроксидом кальция в избыточном количестве от 0,01 до 0,5% по отношению к стехиометрическому количеству, чтобы получить дисперсию, которую поддерживают при перемешивании в течение времени от 10 до 60 минут при температуре от 40 до 90°С. Наконец, последний раствор фильтруют, так чтобы получить синтетический флюорит.Then proceed to said third step (R2F3), which involves treating said substantially silica-free aqueous solution of NH 4 F directly with calcium hydroxide in an excess amount of 0.01 to 0.5% relative to the stoichiometric amount to obtain a dispersion, which is maintained with stirring for a period of time from 10 to 60 minutes at a temperature of from 40 to 90°C. Finally, the last solution is filtered to obtain synthetic fluorite.
Раствор предпочтительно фильтруют в вакууме при давлении, например, от 5 кПа до 15 кПа (от 50 мбар до 150 мбар), предпочтительно 10 кПа (100 мбар), с помощью 0,45 мкм фильтра, изготовленного из ацетата целлюлозы.The solution is preferably filtered under vacuum at a pressure of, for example, 5 kPa to 15 kPa (50 mbar to 150 mbar), preferably 10 kPa (100 mbar), using a 0.45 μm cellulose acetate filter.
Количественный анализ диоксида кремния выполняют с помощью атомного эмиссионного спектрометра с индуктивно связанной плазмой на образцах раствора NH4F, взятых перед обработкой и после обработки. Было обнаружено, что в среднем концентрация SiO2 уменьшается по меньшей мере на 70 масс. % в образцах, обработанных нитратами, например, содержание 2,5 г/л диоксида кремния, присутствовавшего в образце, уменьшалось до 0,3 г/л.Quantitative analysis of silicon dioxide is performed using an inductively coupled plasma atomic emission spectrometer on NH 4 F solution samples taken before and after treatment. It was found that on average the SiO 2 concentration decreases by at least 70 wt. % in samples treated with nitrates, for example, the content of 2.5 g/l of silica present in the sample was reduced to 0.3 g/l.
Указанная третья стадия R2F3 включает синтез CaF2, исходя из NH4F, в присутствии гидроксида кальция.This third stage of R2F3 involves the synthesis of CaF 2 starting from NH 4 F in the presence of calcium hydroxide.
Реакцию можно схематически представить следующим образом:The reaction can be schematically represented as follows:
2NH4F(водн.)+Са(ОН)2(тв.)→CaF2(тв.)↓+2 NH3(газ)+2Н2О(водн.) 2NH 4 F (aq) +Ca(OH) 2(solid) →CaF 2(solid) ↓+2 NH 3(gas) +2H 2 O (aq)
Например, количество NH4F от 250 г до 350 г, предпочтительно 300 г, например, водного раствора 9,5 масс. % фторида аммония NH4F, помещали в 500 мл ПТФЭ (политетрафторэтиленовую) колбу с тремя горлышками и он реагировал с гидроксидом кальция Са(ОН)2 (97,8%).For example, the amount of NH 4 F is from 250 g to 350 g, preferably 300 g, for example, an aqueous solution of 9.5 wt. % ammonium fluoride NH 4 F was placed in a 500 ml PTFE (polytetrafluoroethylene) flask with three necks and it reacted with calcium hydroxide Ca(OH) 2 (97.8%).
Количественные анализы выполняли с использованием избыточного количества, составляющего примерно 0,3% по отношению к стехиометрическому количеству. Во всех выполненных анализах дисперсию оставляли при механическом перемешивании в течение времени от 20 до 60 минут, предпочтительно 30 минут, на масляной бане при температуре 80-90°С.Quantitative analyzes were performed using an excess amount of approximately 0.3% relative to the stoichiometric amount. In all analyzes performed, the dispersion was left under mechanical stirring for a period of 20 to 60 minutes, preferably 30 minutes, in an oil bath at a temperature of 80-90°C.
Осадок (CaF2) фильтровали путем вакуумного фильтрования при относительном давлении, например, от 5 кПа до 15 кПа (от 50 мбар до 150 мбар), предпочтительно 10 кПа (100 мбар), с помощью фильтра, например, бумажного фильтра Whatman 42, промывали и сушили в печи при температуре 110°С и анализировали с помощью рентгеновской флюоресценции.The precipitate (CaF 2 ) is filtered by vacuum filtration at a relative pressure, for example 5 kPa to 15 kPa (50 mbar to 150 mbar), preferably 10 kPa (100 mbar), using a filter, for example Whatman 42 filter paper, washed and oven dried at 110°C and analyzed by X-ray fluorescence.
Выход реакции составляет более 95% и количественный анализ твердого вещества показывает очень низкое процентное содержание остаточного диоксида кремния (менее 0,2% SiO2). Вода от промывки флюорита не содержит остаточного флюорита, и аммиак извлекают на 100% в замкнутой системе.The reaction yield is over 95% and quantitative analysis of the solid shows a very low percentage of residual silica (less than 0.2% SiO 2 ). Fluorite wash water contains no residual fluorite and ammonia is recovered 100% in a closed system.
Альтернативно, указанная третья стадия R2F3 включает синтез CaF2, исходя из NH4F в присутствии карбоната кальция.Alternatively, said third step R2F3 involves the synthesis of CaF 2 starting from NH 4 F in the presence of calcium carbonate.
Реакцию можно схематически выразить следующим образом:The reaction can be expressed schematically as follows:
2NH4F(водн.)+СаСО3(тв.→CaF2(тв.)↓+2 NH3(газ)+CO2(газ)+Н2О(водн.) 2NH 4 F (aq) +CaCO 3 ( sol. →CaF 2 (sol.) ↓+2 NH 3 (gas) +CO 2 (gas) +H 2 O (aq.)
Карбонат кальция используют в избыточном количестве от 0,01 до 0,5% по отношению к стехиометрическому количеству для выхода дисперсии, которую поддерживают при перемешивании в течение времени от 10 до 60 минут, предпочтительно 30 минут, при температуре от 60 до 90°С, предпочтительно 80°С.Calcium carbonate is used in an excess amount of 0.01 to 0.5% relative to the stoichiometric amount to produce a dispersion, which is maintained under stirring for a period of 10 to 60 minutes, preferably 30 minutes, at a temperature of 60 to 90°C, preferably 80°C.
Например, NH4F в количестве от 250 г до 350 г, предпочтительно 300 г, например, водного раствора 9,5 масс. % фторида аммония NH4F, помещали в 500 мл ПТФЭ колбу с тремя горлышками, и он реагировал с карбонатом кальция.For example, NH 4 F in an amount from 250 g to 350 g, preferably 300 g, for example, an aqueous solution of 9.5 wt. % ammonium fluoride NH 4 F was placed in a 500 ml PTFE flask with three necks, and it reacted with calcium carbonate.
Количественные анализы выполняли с использованием избыточного количества, составляющего примерно 0,3% по отношению к стехиометрическому количеству. Во всех выполненных анализах дисперсию оставляли при механическом перемешивании в течение времени от 20 до 60 минут, предпочтительно 30 минут, на масляной бане при температуре 80-90°С.Quantitative analyzes were performed using an excess amount of approximately 0.3% relative to the stoichiometric amount. In all analyzes performed, the dispersion was left under mechanical stirring for a period of 20 to 60 minutes, preferably 30 minutes, in an oil bath at a temperature of 80-90°C.
Осадок (CaF2) фильтровали путем вакуумного фильтрования при относительном давлении, например, от 5 кПа до 15 кПа (от 50 мбар до 150 мбар), предпочтительно 10 кПа (100 мбар), с помощью фильтра, например, бумажного фильтра Whatman 42, промывали и сушили в печи при температуре 110°С и анализировали с помощью рентгеновской флюоресценции.The precipitate (CaF 2 ) is filtered by vacuum filtration at a relative pressure, for example 5 kPa to 15 kPa (50 mbar to 150 mbar), preferably 10 kPa (100 mbar), using a filter, for example Whatman 42 filter paper, washed and oven dried at 110°C and analyzed by X-ray fluorescence.
Выход реакции составляет более 95% и количественный анализ твердого вещества показывает очень низкое процентное содержание остаточного диоксида кремния (примерно 0,1% SiO2). Вода от промывки флюорита не содержит остаточного флюорита, и аммиак извлекают на 100% в замкнутой системе.The reaction yield is over 95% and quantitative analysis of the solid shows a very low percentage of residual silica (approximately 0.1% SiO 2 ). Fluorite wash water contains no residual fluorite and ammonia is recovered 100% in a closed system.
На Фиг. 3 представлена блок-схема способа получения синтетического флюорита высокой чистоты, подобно способу, показанному Фиг. 1, однако без очистки раствора NH4F.In FIG. 3 is a flow diagram of a method for producing high purity synthetic fluorite, similar to the method shown in FIG. 1, however, without purifying the NH 4 F solution.
На Фиг. 4 представлена блок-схема способа получения синтетического флюорита высокой чистоты, подобно способу, показанному на Фиг. 2, однако без очистки раствора NH4F.In FIG. 4 is a flow diagram of a process for producing high purity synthetic fluorite, similar to the method shown in FIG. 2, however, without purifying the NH 4 F solution.
Фиг. 5, 6, 7 и 8 представляют схематические виды устройства по настоящему изобретению для получения указанного синтетического флюорита (CaF2) высокой чистоты в соответствии с воплощениями (R1, R2, R3 и R4), показанными в качестве примера на Фиг. 1, 2, 3 и 4, соответственно.Fig. 5, 6, 7 and 8 are schematic views of an apparatus of the present invention for producing said high purity synthetic fluorite (CaF 2 ) in accordance with embodiments (R1, R2, R3 and R4) exemplified in FIG. 1, 2, 3 and 4, respectively.
В третьем воплощении R3 в качестве примера представлен способ по настоящему изобретению, не ограничивающий область защиты настоящего изобретения, в виде блок-схемы Фиг. 3 (упрощенная блок-схема основных стадий способа настоящего изобретения, который включает превращение NH4F в бифторид аммония (NH4HF2) и использование СаСО3).In the third embodiment R3, the method of the present invention is presented as an example, without limiting the scope of protection of the present invention, in the form of a flowchart in FIG. 3 (a simplified flow diagram of the main steps of the process of the present invention, which includes the conversion of NH 4 F to ammonium bifluoride (NH 4 HF 2 ) and the use of CaCO 3 ).
Вкратце, указанное третье воплощение R3 (Фиг. 3 и Фиг. 7) включает следующие стадии.Briefly, this third embodiment of R3 (FIG. 3 and FIG. 7) includes the following steps.
1) Разложение фторкремниевой кислоты (ФКК) H2SiF6 аммиаком и отделение осажденного диоксида кремния от раствора фторида аммония NH4F (R3F1).1) Decomposition of fluorosilicic acid (FSA) H 2 SiF 6 with ammonia and separation of precipitated silicon dioxide from a solution of ammonium fluoride NH 4 F (R3F1).
2) Превращение NH4F в бифторид аммония NH4HF2 путем перегонки при пониженном давлении (согласно реакции В) и последующее извлечение фракции NH3 путем абсорбции водным раствором или путем конденсации (R3F2).2) Conversion of NH 4 F into ammonium bifluoride NH 4 HF 2 by distillation under reduced pressure (according to reaction B) and subsequent recovery of the NH 3 fraction by absorption in an aqueous solution or by condensation (R3F2).
3) Синтез и осаждение полученного таким образом синтетического флюорита CaF2 путем реакции карбоната кальция или гидроксида кальция Са(ОН)2 с NH4HF2 и одновременной перегонки свободного аммиака, чтобы извлечь остающуюся фракцию NH3 путем абсорбции водным раствором или путем конденсации (R3F3).3) Synthesis and precipitation of the synthetic fluorite CaF 2 thus obtained by reacting calcium carbonate or calcium hydroxide Ca(OH) 2 with NH 4 HF 2 and simultaneous distillation of free ammonia to extract the remaining NH 3 fraction by absorption in an aqueous solution or by condensation (R3F3 ).
В четвертом воплощении R4 в качестве примера представлен способ по настоящему изобретению, не ограничивающий область защиты настоящего изобретения, в виде блок-схемы Фиг. 4 (упрощенная блок-схема основных стадий способа настоящего изобретения, который включает очистку раствора NH4F и использование Са(ОН)2).In the fourth embodiment R4, the method of the present invention is presented as an example, without limiting the scope of protection of the present invention, in the form of a flowchart in FIG. 4 (a simplified flow diagram of the main steps of the process of the present invention, which includes purification of the NH 4 F solution and use of Ca(OH) 2 ).
Вкратце, указанное четвертое воплощение R4 (Фиг. 4 и Фиг. 8) включает следующие стадии:Briefly, this fourth embodiment of R4 (FIG. 4 and FIG. 8) includes the following steps:
1) Разложение фторкремниевой кислоты (ФКК) H2SiF6 аммиаком и отделение осажденного диоксида кремния от раствора фторида аммония NH4F (R2F1).1) Decomposition of fluorosilicic acid (FSA) H 2 SiF 6 with ammonia and separation of precipitated silicon dioxide from a solution of ammonium fluoride NH 4 F (R2F1).
2) Очистка раствора NH4F путем дозирования подходящих реагентов, которые обеспечивают устранение, путем осаждения и последующего отделения, диоксида кремния, все еще присутствующего в растворе NH4F (R2F2).2) Purification of the NH 4 F solution by dosing suitable reagents which ensure the elimination, by precipitation and subsequent separation, of the silica still present in the NH 4 F solution (R2F2).
3) Синтез и осаждение синтетического флюорита CaF2, исходя непосредственно из NH4F в присутствии гидроксида кальция Са(ОН)2 или карбоната кальция (R2F3).3) Synthesis and precipitation of synthetic fluorite CaF 2 , starting directly from NH 4 F in the presence of calcium hydroxide Ca(OH) 2 or calcium carbonate (R2F3).
Установка по настоящему изобретению может обеспечивать получение, в соответствии с описываемым и заявленным здесь способом, синтетического флюорита (CaF2) высокой чистоты, относящегося к «кислотному сорту», который можно использовать в промышленном производстве фтороводородной кислоты (HF), исходя из фторкремниевой кислоты (ФКК) и гидроксида кальция (Са(ОН)2).The plant of the present invention can produce, in accordance with the method described and claimed herein, high purity synthetic fluorite (CaF 2 ) of the "acid grade" which can be used in the industrial production of hydrofluoric acid (HF) starting from fluorosilicic acid ( FKK) and calcium hydroxide (Ca(OH) 2 ).
Установка по настоящему изобретению может обеспечивать получение синтетического флюорита (CaF2) высокой чистоты в соответствии со способом, описываемым в указанном четвертом воплощении R4 (Фиг. 4 и Фиг. 8). Установка содержит:The plant of the present invention can produce synthetic fluorite (CaF 2 ) of high purity in accordance with the method described in the specified fourth embodiment R4 (Fig. 4 and Fig. 8). Installation contains:
Зона загрузки и хранения реагентовReagent loading and storage area
D х01 (бак для хранения фторкремниевой кислоты)D x01 (fluorosilicic acid storage tank)
Полипропиленовый бак для хранения фторкремниевой кислоты, оборудованный клапаном для девакуумирования. Бак установлен внутри изолированного полиэтиленового резервуара-накопителя подходящего размера, оборудованного патрубками для подачи и извлечения и смотровым окном.Polypropylene tank for storing fluorosilicic acid, equipped with a valve for devacuuming. The tank is installed inside an insulated polyethylene storage tank of suitable size, equipped with inlet and outlet connections and an inspection window.
G х01 (насос для извлечения ФКК из D х01)G x01 (pump for extracting FCC from D x01)
Горизонтально установленный центробежный насос с корпусом и рабочим колесом, изготовленными из полипропилена или стали с покрытием. Оборудован двойным механическим уплотнением с подачей затворной жидкости.Horizontally mounted centrifugal pump with casing and impeller made of polypropylene or coated steel. Equipped with a double mechanical seal with barrier fluid supply.
D х02 (бак для хранения аммиака)D x02 (ammonia storage tank)
Бак, изготовленный из углеродистой стали, подходящей для хранения аммиака в водном растворе. Поддерживается при пониженном давлении с помощью Р х08 и оборудован клапаном для девакуумирования, изолированным полиэтиленовым резервуаром-накопителем подходящего размера, оборудованным патрубками для подачи и извлечения и смотровым окном.A tank made of carbon steel suitable for storing ammonia in aqueous solution. Maintained under reduced pressure by P x08 and equipped with a devacuum valve, an insulated polyethylene storage tank of suitable size, equipped with inlet and outlet connections and an inspection window.
G х02 (насос для извлечения NH3 из D х02)G x02 (pump for extracting NH 3 from D x02)
Горизонтально установленный центробежный насос с корпусом и рабочим колесом, изготовленными из полипропилена или стали с покрытием. Оборудован двойным механическим уплотнением с подачей затворной жидкости.Horizontally mounted centrifugal pump with casing and impeller made of polypropylene or coated steel. Equipped with a double mechanical seal with barrier fluid supply.
Зона первой реакцииFirst reaction zone
R х01 (реактор гидролиза ФКК)R x01 (FKK hydrolysis reactor)
Реактор периодического действия, изготовленный из стали с покрытием (эбонит) или полипропилена, с регулированием температуры с помощью Е х01 и перемешиваемый Р х01. Поддерживается при пониженном давлении с помощью Р х08 и оборудован патрубками подачи реагентов и извлечения продукта.Batch reactor made of coated steel (ebonite) or polypropylene, temperature controlled by E x01 and stirred by P x01. Maintained under reduced pressure using P x08 and equipped with reagent supply and product extraction connections.
Е х01 (охлаждающий змеевик R х01)E x01 (cooling coil R x01)
Изготовлен из SANICRO 28 (или подобного материала) и снабжается охлаждающей водой, поступающей из башни Z х01. Имеет такой размер, чтобы поддерживать температуру в пределах 50-60°С.Made from SANICRO 28 (or similar material) and supplied with cooling water from the Z x01 tower. It is sized to maintain the temperature within 50-60°C.
Р х01 (средство перемешивания R х01)R x01 (mixing means R x01)
Изготовлена из SANICRO 28 (или подобного материала), с приводом от электродвигателя. Сконструирована и имеет такой размер, чтобы обеспечивать подходящий контакт между реагентами.Made from SANICRO 28 (or similar material), driven by an electric motor. Designed and sized to provide suitable contact between reagents.
G х04 (насос для извлечения суспензии из R х01)G x04 (pump for extracting suspension from R x01)
Горизонтально установленный центробежный насос с корпусом и рабочим колесом, изготовленными из полипропилена или стали с покрытием. Оборудован простым механическим уплотнением.Horizontally mounted centrifugal pump with casing and impeller made of polypropylene or coated steel. Equipped with a simple mechanical seal.
D х03 (промежуточный бак)D x03 (intermediate tank)
Буферный бак, изготовленный из стали с покрытием или полипропилена, с регулированием температуры с помощью Е х02 и перемешиваемый Р х02. Поддерживается при пониженном давлении с помощью Р х08 и оборудован патрубками для подачи и извлечения.Buffer tank made of coated steel or polypropylene, temperature controlled by E x02 and stirred by P x02. Maintained under reduced pressure using P x08 and equipped with inlet and outlet connections.
Е х02 (охлаждающий змеевик D х03)E x02 (cooling coil D x03)
Изготовлен из SANICRO 28 (или подобного материала) и снабжается охлаждающей водой, поступающей из башни Z х01. Имеет такой размер, чтобы поддерживать температуру в пределах 30°С.Made from SANICRO 28 (or similar material) and supplied with cooling water from the Z x01 tower. It is sized to maintain the temperature within 30°C.
Р х02 (мешалка D х03)P x02 (mixer D x03)
Изготовлена из SANICRO 28 (или подобного материала), с приводом от электродвигателя. Имеет такой размер, чтобы обеспечивать подходящий контакт между реагентами (нитратами) и препятствовать осаждению диоксида кремния.Made from SANICRO 28 (or similar material), driven by an electric motor. Sized to provide suitable contact between reactants (nitrates) and to prevent silica precipitation.
Зона первого фильтрованияFirst filtration zone
G х05 (насос, снабжающий F х01)G x05 (pump supplying F x01)
Пневматический мембранный насос, снабжаемый воздухом пневматической системы.Pneumatic diaphragm pump supplied with air from the pneumatic system.
F х01 (первый фильтр-пресс)F x01 (first filter press)
Автоматический фильтр-пресс с полипропиленовыми пластинами и фильтровальным полотном. Оборудован поддоном для сбора влаги, системой выжимания и продувки мембраны, промывки фильтровального полотна и промывки кека. Также оборудован вытяжным колпаком, соединенным с Р х08.Automatic filter press with polypropylene plates and filter cloth. Equipped with a tray for collecting moisture, a system for squeezing and blowing the membrane, washing the filter cloth and washing the cake. Also equipped with an exhaust hood connected to P x08.
G х06 (насос промывки кека)G x06 (cake washing pump)
Горизонтально установленный центробежный насос с корпусом и рабочим колесом из чугуна, оборудован простым механическим уплотнением.Horizontally mounted centrifugal pump with casing and impeller made of cast iron, equipped with a simple mechanical seal.
D х04 (промежуточный бак)D x04 (intermediate tank)
Изготовлен из стали с покрытием или полипропилена. Поддерживается при пониженном давлении с помощью Р х08 и оборудован патрубками для подачи и извлечения.Made from coated steel or polypropylene. Maintained under reduced pressure using P x08 and equipped with inlet and outlet connections.
Зона второй реакцииSecond reaction zone
G х07 (насос, снабжающий R х02)G x07 (pump supplying R x02)
Горизонтально установленный центробежный насос с корпусом и рабочим колесом, изготовленными из полипропилена или стали с покрытием, оборудованный простым механическим уплотнением.Horizontally mounted centrifugal pump with casing and impeller made of polypropylene or coated steel, equipped with a simple mechanical seal.
D х05 (бункер для хранения гидроксида кальция)D x05 (bin for storing calcium hydroxide)
Изготовлен из углеродистой стали, оборудован вентиляционным каналом, снабженным пылеуловителем с рукавным фильтром для удаления пыли и вентилятором. Питается от автоцистерны через пневматический транспортер.Made of carbon steel, equipped with a ventilation duct, equipped with a dust collector with a bag filter for dust removal and a fan. It is fed from a tanker truck through a pneumatic conveyor.
Т х01 (вращающийся клапан)T x01 (rotating valve)
Т х02 (шнековый транспортер для извлечения гидроксида кальция) Изготовлен из стали, оборудован весами, способными отвешивать гидроксид кальция в стехиометрическом количестве в реактор R х02.T x02 (screw conveyor for calcium hydroxide extraction) Made of steel, equipped with a scale capable of weighing calcium hydroxide in stoichiometric quantities into the R x02 reactor.
R х02 (реактор для образования флюорита)R x02 (reactor for fluorite formation)
Реактор типа реактора с постоянным перемешиванием, изготовленный из стали с покрытием (эбонит) или полипропилена и перемешиваемый с помощью Р х04. Поддерживается при пониженном давлении с помощью Р х08 и оборудован патрубками для подачи реагентов и извлечения продукта.The reactor is a continuously stirred reactor type, made of coated steel (ebonite) or polypropylene and stirred with P x04. Maintained under reduced pressure using P x08 and equipped with connections for supplying reagents and extracting the product.
Р х04 (мешалка реактора R х02)R x04 (reactor stirrer R x02)
Изготовлена из SANICRO 28 (или подобного материала), с приводом от электродвигателя. Имеет такой размер, чтобы обеспечивать подходящий контакт между реагентами и препятствовать осаждению флюорита.Made from SANICRO 28 (or similar material), driven by an electric motor. Sized to provide suitable contact between reagents and prevent fluorite precipitation.
G х08 (насос из R х02 в D х06)G x08 (pump from R x02 to D x06)
Горизонтально установленный центробежный насос с корпусом и рабочим колесом, изготовленными из стали с покрытием или полипропилена, оборудованный простым механическим уплотнением.Horizontally mounted centrifugal pump with casing and impeller made of coated steel or polypropylene, equipped with a simple mechanical seal.
D х06 (промежуточный бак)D x06 (intermediate tank)
Буферный бак, изготовленный из стали с покрытием или полипропилена, перемешиваемый Р х05. Поддерживается при пониженном давлении с помощью Р х08 и оборудован патрубками для подачи и извлечения.Buffer tank made of coated steel or polypropylene, stirred P x05. Maintained under reduced pressure using P x08 and equipped with inlet and outlet connections.
Р х05 (мешалка D х06)P x05 (mixer D x06)
Изготовлена из SANICRO 28 (или подобного материала), с приводом от электродвигателя. Имеет такой размер, чтобы препятствовать осаждению флюорита.Made from SANICRO 28 (or similar material), driven by an electric motor. It is sized to prevent fluorite precipitation.
Зона второго фильтрованияSecond filtration zone
G х09 (насос, снабжающий F х02)G x09 (pump supplying F x02)
Пневматический мембранный насос, снабжаемый воздухом пневматической системы.Pneumatic diaphragm pump supplied with air from the pneumatic system.
F х02 (второй фильтр-пресс)F x02 (second filter press)
Автоматический фильтр-пресс с полипропиленовыми пластинами и фильтровальным полотном. Оборудован поддоном для сбора влаги, системой выжимания и продувки мембраны, промывки фильтровального полотна и промывки кека. Также должен быть оборудован вытяжным колпаком, поддерживаемым при пониженном давлении с помощью Р х08.Automatic filter press with polypropylene plates and filter cloth. Equipped with a tray for collecting moisture, a system for squeezing and blowing the membrane, washing the filter cloth and washing the cake. It must also be equipped with an exhaust hood maintained at reduced pressure using P x08.
D х07 (бункер для сбора влажного синтетического флюорита)D x07 (hopper for collecting wet synthetic fluorite)
D x11 (промежуточный бак)D x11 (intermediate tank)
Изготовлен из углеродистой стали. Поддерживается при пониженном давлении с помощью Р х09 и снабжен патрубками для подачи и извлечения. Он служит буфером для С х01.Made from carbon steel. Maintained under reduced pressure using P x09 and equipped with inlet and outlet connections. It serves as a buffer for C x01.
Р х07 (мешалка для бака D x11)P x07 (mixer for tank D x11)
G х14 (насос для промывки кека)G x14 (pump for cake washing)
Горизонтально установленный центробежный насос с корпусом и рабочим колесом из чугуна, оборудован простым механическим уплотнением.Horizontally mounted centrifugal pump with casing and impeller made of cast iron, equipped with a simple mechanical seal.
Зона извлечения аммиакаAmmonia extraction zone
G x11 (насос, подающий маточные растворы в С х01)G x11 (pump supplying mother liquors to C x01)
Горизонтально установленный центробежный насос с корпусом и рабочим колесом из чугуна (стали), оборудован простым механическим уплотнением.Horizontally mounted centrifugal pump with casing and impeller made of cast iron (steel), equipped with a simple mechanical seal.
С х01 (десорбер аммиака)S x01 (ammonia stripper)
Изготовлен из углеродистой стали, снабжен насадкой входных патрубков (металлические кольца Рашига 2,54 мм (1 дюйм)) наверху и внизу и системой для подачи маточных растворов в верхнюю часть. Поддерживается при пониженном давлении с помощью Р х09.Made of carbon steel, equipped with inlet nozzles (2.54 mm (1 inch) metal Raschig rings) at the top and bottom and a system for supplying mother liquors to the top. Maintained at reduced pressure using P x09.
Е х03 (конденсатор)E x03 (capacitor)
Изготовлен из углеродистой стали, горизонтального типа с конденсацией в межтрубной зоне. Снабжается в трубной зоне охлаждающей водой, поступающей из водяной башни Z х01.Made of carbon steel, horizontal type with condensation in the inter-tube area. It is supplied in the pipe zone with cooling water coming from the water tower Z x01.
D х12 (накопительный бак)D x12 (storage tank)
Изготовлен из углеродистой стали или полипропилена. Поддерживается при пониженном давлении с помощью Р х09.Made from carbon steel or polypropylene. Maintained at reduced pressure using P x09.
G х12 (насос, подающий конденсированный аммиак в D х02)G x12 (pump supplying condensed ammonia to D x02)
Горизонтально установленный центробежный насос с корпусом и рабочим колесом, изготовленными из полипропилена или стали с покрытием. Оборудован двойным механическим уплотнением с подачей затворной жидкости.Horizontally mounted centrifugal pump with casing and impeller made of polypropylene or coated steel. Equipped with a double mechanical seal with barrier fluid supply.
Р х09 (вентилятор)P x09 (fan)
Осевой вентилятор. Используемое давление такое, чтобы обеспечить отсасывание в С х01.Axial fan. The pressure used is such as to ensure suction at C x01.
Зона очистки вентиляционного каналаVentilation duct cleaning area
Р х08 (вентилятор)P x08 (fan)
Осевой вентилятор.Axial fan.
D х10 (бак для хранения H2SO4)D x10 (H 2 SO 4 storage tank)
Небольшие полиэтиленовые баки объемом 1 м3.Small polyethylene tanks with a volume of 1 m 3 .
G х10 (насос, подающий H2SO4 в С х02)G x10 (pump supplying H 2 SO 4 to C x02)
Дозировочный насос.Dosing pump.
С х02 (мокрый скруббер)S x02 (wet scrubber)
Изготовлен из полипропилена, насадка из пластмассы (кольца Рашига 2,54 мм (1 дюйм)), оборудован баком системы рециркуляции с регулируемым рН. Система для подачи кислой воды в верхней части. Поддерживается при пониженном давлении с помощью Р х08.Made of polypropylene, plastic nozzle (2.54 mm (1 inch) Raschig rings), equipped with a pH-adjustable recirculation system tank. System for supplying acidic water at the top. Maintained at reduced pressure using P x08.
Z х01 (охлаждающая башня)Z x01 (cooling tower)
G х13 (насос, снабжающий охлаждающий контур из Z х01)G x13 (pump supplying the cooling circuit from Z x01)
Зона сушки флюоритаFluorite drying zone
В х01 (сушилка)B x01 (dryer)
Ротационная печь, снабженная горелкой, зоной мокрой очистки от дымовых частиц (циклон), загрузочной воронкой, шнековыми транспортерами для подачи и извлечения флюорита, редукторным двигателем для изменения скорости вращения и гидравлическими поршнями для изменения наклона.A rotary kiln equipped with a burner, a wet cleaning zone for removing smoke particles (cyclone), a feeding hopper, screw conveyors for feeding and extracting fluorite, a gear motor for changing the rotation speed and hydraulic pistons for changing the inclination.
Т х03 А/В (шнековые транспортеры для подачи влажного флюорита в ротационную печь)T x03 A/B (screw conveyors for feeding wet fluorite into a rotary kiln)
Шнековые транспортеры из углеродистой стали, оборудованные электродвигателем, подходящие для подачи флюорита в ротационную печь с постоянным расходом.Carbon steel screw conveyors equipped with an electric motor, suitable for feeding fluorite into a rotary kiln at a constant flow rate.
Т х04 (извлекающий шнековый транспортер)T x04 (removal screw conveyor)
Шнековый транспортер из углеродистой стали для извлечения гранулированного флюорита из ротационной печи и питания ковшового элеватора Т х05. Оборудован электродвигателем, который действует при постоянной скорости.Carbon steel screw conveyor for extracting granular fluorite from a rotary kiln and feeding the T x05 bucket elevator. Equipped with an electric motor that operates at a constant speed.
Т х05 (ковшовый элеватор)T x05 (bucket elevator)
Ковшовый элеватор из стали, снабженный электродвигателем. Он получает гранулированный флюорит из шнекового транспортера Т х04 и питает бункер для хранения D х08.Bucket elevator made of steel, equipped with an electric motor. It receives granular fluorite from the T x04 screw conveyor and feeds the D x08 storage bin.
Т х06 (вращающийся клапан)T x06 (rotating valve)
Вращающийся клапан из стали. Он регулирует выгрузку частиц, увлекаемых и захватываемых циклоном D х09, в резервуар для хранения, расположенный ниже.Rotating valve made of steel. It regulates the discharge of particles entrained and captured by cyclone D x09 into a storage tank located below.
Р х06 (вентилятор)P x06 (fan)
Осевой вентилятор, снабженный электродвигателем. Он поставляет поток воздуха, необходимый для сжигания в горелке В х01.Axial fan equipped with an electric motor. It supplies the air flow required for combustion in burner B x01.
D х08 (бункер для хранения гранулированного флюорита)D x08 (bunker for storing granular fluorite)
Стальной (или алюминиевый) бункер, подходящий для размещения в нем гранулированного продукта. Подачу в него осуществляют с высоты ковшовым элеватором Т х05. Снабжен вентилятором и пылеуловителем с рукавными фильтрами для выброса в атмосферу.A steel (or aluminum) bin suitable for holding granular product. It is fed from a height using a T x05 bucket elevator. Equipped with a fan and a dust collector with bag filters for release into the atmosphere.
D х09 (циклон)D x09 (cyclone)
Изготовлен из стали. Он получает горячие дымовые газы, поступающие из ротационной печи. Он нацелен на мокрую очистку и улавливание, с помощью центробежной силы, мелких частиц, захваченных с помощью турбулентности, присутствующей внутри печи.Made of steel. It receives hot flue gases coming from the rotary kiln. It aims at wet cleaning and trapping, using centrifugal force, small particles captured by the turbulence present inside the oven.
1. Аммиак, присутствующий в баке D х02 для хранения, извлекают посредством центробежного насоса G х02 и направляют в реактор R x01 периодического действия. Затем фторкремниевую кислоту направляют в реактор из бака D x01 посредством центробежного насоса G х01. Реактор R х01, оборудованный средством Р х01 перемешивания и охлаждающим змеевиком Е х01, обеспечивает протекание гидролиза кислоты нацело, что приводит к образованию NH4F и осаждению SiO2 согласно реакции А.1. The ammonia present in the storage tank D x02 is recovered by means of a centrifugal pump G x02 and sent to the batch reactor R x01. Fluorosilicic acid is then sent to the reactor from tank D x01 using a centrifugal pump G x01. The R x01 reactor, equipped with a stirring device R x01 and a cooling coil E x01, ensures complete hydrolysis of the acid, which leads to the formation of NH 4 F and the precipitation of SiO 2 according to reaction A.
A) H2SiF6+6NH3+2H2O→6NH4F+SiO2↓A) H 2 SiF 6 +6NH 3 +2H 2 O→6NH 4 F+SiO 2 ↓
1) Полученную в R х01 суспензию извлекают посредством центробежного насоса G x04 и направляют в промежуточный бак D х03. Суспензию поддерживают при перемешивании с помощью Р х02 и охлаждают с помощью Е х02. рН раствора можно довести до подходящего уровня посредством добавления аммиака из D х02 с помощью насоса G х03.1) The suspension obtained in R x01 is extracted using a centrifugal pump G x04 and sent to the intermediate tank D x03. The suspension is kept stirred with P x02 and cooled with E x02. The pH of the solution can be adjusted to a suitable level by adding ammonia from D x02 using pump G x03.
2) Суспензию извлекают из D х03 с помощью центробежного насоса G х05 и направляют в фильтр-пресс F х01. В нем удерживают диоксид кремния, а маточные растворы направляют в промежуточный бак D х04, перемешиваемый мешалкой Р х03. Кек SiO2 промывают технологической водой, направляемой с помощью центробежного насоса G x06, чтобы извлечь флюорит, присутствующий в кеке. Промывочную воду также направляют в бак D х04.2) The suspension is removed from D x03 using a centrifugal pump G x05 and sent to the filter press F x01. Silicon dioxide is retained in it, and the mother liquors are sent to the intermediate tank D x04, mixed with a stirrer P x03. The SiO 2 cake is washed with process water directed through a G x06 centrifugal pump to extract the fluorite present in the cake. Rinse water is also sent to tank D x04.
3) Маточные растворы, извлеченные из D х04, направляют с помощью центробежного насоса G х07 в реактор R х02 непрерывного действия (перемешиваемый с помощью Р х04). Одновременно, взвешивающий шнековый транспортер Т х02 транспортирует гидроксид кальция, извлеченный из бункера D х05 с помощью вращающегося клапана Т х01, в реактор R х02, в котором протекает реакция В.3) Mother liquors extracted from D x04 are sent using a centrifugal pump G x07 to a continuous reactor R x02 (mixed with P x04). At the same time, the weighing screw conveyor T x02 transports the calcium hydroxide extracted from the hopper D x05 using the rotating valve T x01 into the reactor R x02, in which reaction B takes place.
B) 2NH4F+Са(ОН)2→CaF2↓+2H2O+2NH3↑B) 2NH 4 F+Ca(OH) 2 →CaF 2 ↓+2H 2 O+2NH 3 ↑
4) Полученную в R х02 суспензию извлекают с помощью центробежного насоса G х08 и направляют в промежуточный бак D х06 (перемешиваемый с помощью Р х05).4) The suspension obtained in R x02 is removed using a centrifugal pump G x08 and sent to the intermediate tank D x06 (mixed using R x05).
5) Из промежуточного бака суспензию извлекают с помощью центробежного насоса G х09 и направляют в фильтр-пресс F х02. В нем удерживают флюорит, а маточные растворы направляют в буферный бак D x11, перемешиваемый с помощью мешалки Р х07. Кек флюорита промывают технологической водой, с помощью насоса G х14, для извлечения присутствующего в кеке аммиака. Промывочную воду также направляют в Dx11. Влажный флюоритовый кек выгружают из фильтра F х02 и транспортируют в бункер D х07 для сбора.5) The suspension is removed from the intermediate tank using a centrifugal pump G x09 and sent to the filter press F x02. Fluorite is retained in it, and the mother liquors are sent to the buffer tank D x11, mixed using a stirrer P x07. The fluorite cake is washed with process water using a G x14 pump to extract the ammonia present in the cake. Wash water is also sent to Dx11. Wet fluorite cake is unloaded from filter F x02 and transported to hopper D x07 for collection.
6) Маточные растворы в D x11 состоят из NH3 в 10 масс. % растворе. Чтобы их повторно использовать в качестве реагента в А, их концентрацию необходимо повысить до 25 масс. %. Следовательно, их извлекают с помощью центробежного насоса G x11 и направляют в десорбер С х01, поддерживаемый при пониженном давлении с помощью насоса Р х09. Этот аппарат представляет собой насадочную колонну, в которую сверху подают маточные растворы, содержащие подлежащий концентрированию аммиак, и снизу подают поток пара при 200 кПа (2 бар), и он имеет такой размер, чтобы верхний погон представлял собой пары, содержащие 25% NH3, которые затем конденсируют в Е х03 и накапливают в D х12. Нижний погон состоит из избыточной воды, которую направляют в установку очистки воды.6) Stock solutions in D x11 consist of NH 3 in 10 wt. % solution. To reuse them as a reagent in A, their concentration must be increased to 25 wt. %. Consequently, they are removed using a centrifugal pump G x11 and sent to the desorber C x01, maintained at reduced pressure by pump P x09. This apparatus is a packed column into which mother liquors containing the ammonia to be concentrated are fed from above and a steam stream at 200 kPa (2 bar) is supplied from below, and is sized such that the overhead is vapor containing 25% NH 3 , which then condense into E x03 and accumulate into D x12. The bottom stream consists of excess water, which is sent to a water treatment plant.
25% аммиак, конденсированный при температуре немного выше 30°С, извлекают из D х12 с помощью центробежного насоса G х12 и направляют в бак D х02 для хранения. Охлаждающую воду для Е х03, а также для Е х01 и Е х02, поставляют из охлаждающей башни Z х01 и подают в контур с помощью насоса G х13.25% ammonia, condensed at a temperature slightly above 30°C, is removed from D x12 using a centrifugal pump G x12 and sent to tank D x02 for storage. Cooling water for E x03, as well as for E x01 and E x02, is supplied from the cooling tower Z x01 and supplied to the circuit using pump G x13.
7) Устройства R x01, D х02, D х03, F x01, D х04, R х02, D х06, F х02 и Dx11 поддерживают при пониженном давлении с помощью вентилятора Р х08, чтобы препятствовать рассеиванию паров NH3 в атмосферу. Вентиляционные потоки направляют в нижнюю часть С х02, мокрого скруббера, в который сверху подают раствор H2SO4, хранящийся в баке D х10, с помощью насоса G х10, который служит для улавливания присутствующего в потоке аммиака. Не содержащие аммиака вентиляционные потоки таким образом выпускают в атмосферу и раствор, содержащий сульфат аммония, образованный внутри скруббера, выпускают из нижней части колонны.7) Devices R x01, D x02, D x03, F x01, D x04, R x02, D x06, F x02 and Dx11 are maintained at reduced pressure using the fan P x08 to prevent the dispersion of NH 3 vapors into the atmosphere. The ventilation flows are directed to the lower part of C x02, a wet scrubber, into which a solution of H 2 SO 4 stored in tank D x10 is supplied from above using a pump G x10, which serves to capture the ammonia present in the flow. The ammonia-free vent streams are thus released to the atmosphere and the solution containing ammonium sulfate formed within the scrubber is released from the bottom of the column.
8) Влажный флюорит, выгружаемый из бункера D х07 для сбора, транспортируют в ротационную печь В х01 с помощью подающего шнекового транспортера Т х03 А/В. Сушка происходит путем прямого контакта горячих топочных газов с влажным флюоритом. Вращение и высокая температура печи способствуют образованию высушенных гранул флюорита. Поток воздуха, необходимый для сжигания, подают с помощью вентилятора Р х06, при этом мелкий продукт, захваченный топочными газами, выходящими из печи В х01, улавливают циклоном D х09 перед тем, как газы направляют в скруббер С х02. Высушенный флюорит в форме мелкого порошка затем выгружают из циклона D х09 с помощью вращающегося клапана Т х06, и его можно извлечь в верхней части процесса сушки. Высушенный флюорит в форме гранул затем выгружают из печи на извлекающий шнековый транспортер Т х04 и транспортируют в ковшовый элеватор Т х05, чтобы затем хранить в бункере D х08 для хранения.8) Wet fluorite, unloaded from hopper D x07 for collection, is transported to the rotary furnace B x01 using a feed screw conveyor T x03 A/B. Drying occurs by direct contact of hot flue gases with wet fluorite. The rotation and high temperature of the oven promote the formation of dried fluorite granules. The air flow required for combustion is supplied by fan P x06, while the fine product entrained in the flue gases leaving furnace B x01 is collected by cyclone D x09 before the gases are sent to scrubber C x02. The dried fluorite in fine powder form is then discharged from the D x09 cyclone using the T x06 rotary valve and can be recovered at the top of the drying process. The dried fluorite in the form of granules is then unloaded from the furnace onto the T x04 extraction screw conveyor and transported to the T x05 bucket elevator to then be stored in the D x08 storage hopper.
Установка по настоящему изобретению может обеспечить получение синтетического флюорита высокой чистоты (CaF2) в соответствии со способом, описанным в указанном третьем воплощении R3 (Фиг. 3 и Фиг. 7). Установка содержит:The plant of the present invention can produce synthetic fluorite of high purity (CaF 2 ) in accordance with the method described in the specified third embodiment R3 (Fig. 3 and Fig. 7). Installation contains:
Зона загрузки и хранения реагентовReagent loading and storage area
D х01 (бак для хранения фторкремниевой кислоты)D x01 (fluorosilicic acid storage tank)
Полипропиленовый бак для хранения фторкремниевой кислоты, оборудованный клапаном для девакуумирования. Бак установлен внутри изолированного полиэтиленового резерв yap а-накопителя подходящего размера, оборудованного патрубками для подачи и извлечения и смотровым окном.Polypropylene tank for storing fluorosilicic acid, equipped with a valve for devacuuming. The tank is installed inside an insulated polyethylene reserve yap tank of suitable size, equipped with inlet and outlet pipes and an inspection window.
G x01 (насос для извлечения ФКК из D x01)G x01 (pump for extracting FCC from D x01)
Горизонтально установленный центробежный насос с корпусом и рабочим колесом, изготовленными из полипропилена или стали с покрытием. Оборудован двойным механическим уплотнением с подачей затворной жидкости.Horizontally mounted centrifugal pump with casing and impeller made of polypropylene or coated steel. Equipped with a double mechanical seal with barrier fluid supply.
D х02 (бак для хранения аммиака)D x02 (ammonia storage tank)
Бак, изготовленный из углеродистой стали, подходящей для хранения аммиака в водном растворе. Поддерживается при пониженном давлении с помощью Р х08 и оборудован клапаном для девакуумирования, изолированным полиэтиленовым резервуаром-накопителем подходящего размера, оборудованным патрубками для подачи и извлечения и смотровым окном.A tank made of carbon steel suitable for storing ammonia in aqueous solution. Maintained under reduced pressure by P x08 and equipped with a devacuum valve, an insulated polyethylene storage tank of suitable size, equipped with inlet and outlet connections and an inspection window.
G х02 (насос для извлечения NH3 из D х02)G x02 (pump for extracting NH 3 from D x02)
Горизонтально установленный центробежный насос с корпусом и рабочим колесом, изготовленными из полипропилена или стали с покрытием. Оборудован двойным механическим уплотнением с подачей затворной жидкости.Horizontally mounted centrifugal pump with casing and impeller made of polypropylene or coated steel. Equipped with a double mechanical seal with barrier fluid supply.
Зона первой реакцииFirst reaction zone
R x01 (реактор гидролиза ФКК)R x01 (FCC hydrolysis reactor)
Реактор периодического действия, изготовленный из стали с покрытием (эбонит) или полипропилена, с регулированием температуры с помощью Е x01 и перемешиваемый Р x01. Поддерживается при пониженном давлении с помощью Р х08 и оборудован патрубками для подачи реагентов и извлечения продукта.Batch reactor made of coated steel (ebonite) or polypropylene, temperature controlled by E x01 and stirred by P x01. Maintained under reduced pressure using P x08 and equipped with connections for supplying reagents and extracting the product.
Е x01 (охлаждающий змеевик R x01)E x01 (cooling coil R x01)
Изготовлен из SANICRO 28 (или подобного материала) и снабжается охлаждающей водой, поступающей из башни Z x01. Имеет такой размер, чтобы поддерживать температуру в пределах 50-60°С.Made from SANICRO 28 (or similar material) and supplied with cooling water from the Z x01 tower. It is sized to maintain the temperature within 50-60°C.
Р x01 (средство перемешивания R x01)R x01 (mixing means R x01)
Изготовлена из SANICRO 28 (или подобного материала), с приводом от электродвигателя. Сконструирована и имеет такой размер, чтобы обеспечивать подходящий контакт между реагентами.Made from SANICRO 28 (or similar material), driven by an electric motor. Designed and sized to provide suitable contact between reagents.
G х04 (насос для извлечения суспензии из R x01)G x04 (pump for extracting suspension from R x01)
Горизонтально установленный центробежный насос с корпусом и рабочим колесом, изготовленными из полипропилена или стали с покрытием. Оборудован простым механическим уплотнением.Horizontally mounted centrifugal pump with casing and impeller made of polypropylene or coated steel. Equipped with a simple mechanical seal.
D х03 (промежуточный бак)D x03 (intermediate tank)
Буферный бак, изготовленный из стали с покрытием или полипропилена, с регулированием температуры с помощью Е х02 и перемешиваемый Р х02. Поддерживается при пониженном давлении с помощью Р х08 и оборудован патрубками для подачи и извлечения.Buffer tank made of coated steel or polypropylene, temperature controlled by E x02 and stirred by P x02. Maintained under reduced pressure using P x08 and equipped with inlet and outlet connections.
G х03 (насос для подачи аммиака в D х03)G x03 (pump for supplying ammonia to D x03)
Е х02 (охлаждающий змеевик D х03)E x02 (cooling coil D x03)
Изготовлен из SANICRO 28 (или подобного материала) и снабжается охлаждающей водой, поступающей из башни Z x01. Имеет такой размер, чтобы поддерживать температуру в пределах 30°С.Made from SANICRO 28 (or similar material) and supplied with cooling water from the Z x01 tower. It is sized to maintain the temperature within 30°C.
Р х02 (мешалка D х03)P x02 (mixer D x03)
Изготовлена из SANICRO 28 (или подобного материала), с приводом от электродвигателя. Имеет такой размер, чтобы обеспечивать подходящий контакт между реагентами (нитратами) и препятствовать осаждению диоксида кремния.Made from SANICRO 28 (or similar material), driven by an electric motor. Sized to provide suitable contact between reactants (nitrates) and to prevent silica precipitation.
Зона первого фильтрованияFirst filtration zone
G х05 (насос, снабжающий F x01)G x05 (pump supplying F x01)
Пневматический мембранный насос, снабжаемый воздухом пневматической системы.Pneumatic diaphragm pump supplied with air from the pneumatic system.
F x01 (первый фильтр-пресс)F x01 (first filter press)
Автоматический фильтр-пресс с полипропиленовыми пластинами и фильтровальным полотном. Оборудован поддоном для сбора влаги, системой выжимания и продувки мембраны, промывки фильтровального полотна и промывки кека. Также оборудован вытяжным колпаком, соединенным с Р х08.Automatic filter press with polypropylene plates and filter cloth. Equipped with a tray for collecting moisture, a system for squeezing and blowing the membrane, washing the filter cloth and washing the cake. Also equipped with an exhaust hood connected to P x08.
G х06 (насос для промывки кека)G x06 (pump for cake washing)
Горизонтально установленный центробежный насос с корпусом и рабочим колесом из чугуна, оборудован простым механическим уплотнением.Horizontally mounted centrifugal pump with casing and impeller made of cast iron, equipped with a simple mechanical seal.
D х104 (испаритель)D x104 (evaporator)
Изготовлен из стали с покрытием. Поддерживается при пониженном давлении с помощью Р х08 и оборудован патрубками для подачи и извлечения. Увеличение температуры (вплоть до 130°С) обеспечивает превращение фторида аммония в бифторид аммония, который обладает большей реакционной способностью относительно СаСО3.Made from coated steel. Maintained under reduced pressure using P x08 and equipped with inlet and outlet connections. An increase in temperature (up to 130°C) ensures the conversion of ammonium fluoride into ammonium bifluoride, which has greater reactivity relative to CaCO 3 .
Р х03 (мешалка испарителя D х104)P x03 (evaporator stirrer D x104)
Е х04 (нагревательная рубашка D х104)E x04 (heating jacket D x104)
Изготовлена из углеродистой стали и снабжается паром. Имеет такой размер, чтобы довести температуру внутри D х104 вплоть до примерно 130°С.Made of carbon steel and supplied with steam. It is sized to bring the internal temperature D x104 up to approximately 130°C.
Зона второй реакцииSecond reaction zone
G х07 (насос, снабжающий R х02)G x07 (pump supplying R x02)
Горизонтально установленный центробежный насос с корпусом и рабочим колесом, изготовленными из полипропилена или стали с покрытием, оборудованный простым механическим уплотнением.Horizontally mounted centrifugal pump with casing and impeller made of polypropylene or coated steel, equipped with a simple mechanical seal.
D х105 (бункер для хранения карбоната)D x105 (carbonate storage bunker)
Изготовлен из углеродистой стали, оборудован вентиляционным каналом, снабженным пылеуловителем с рукавным фильтром для удаления пыли и вентилятором. Питается от автоцистерны через пневматический транспортер.Made of carbon steel, equipped with a ventilation duct, equipped with a dust collector with a bag filter for dust removal and a fan. It is fed from a tanker truck through a pneumatic conveyor.
Т x01 (вращающийся клапан)T x01 (rotary valve)
Т х102 (шнековый транспортер для извлечения карбоната)T x102 (screw conveyor for carbonate extraction)
Изготовлен из стали, оборудован весами, способными отвешивать карбонат в стехиометрическом количестве в реактор R х02.Made of steel, equipped with scales capable of weighing carbonate in stoichiometric quantities into the R x02 reactor.
R х02 (реактор для образования флюорита)R x02 (reactor for fluorite formation)
Реактор типа реактора с постоянным перемешиванием, изготовленный из стали с покрытием (эбонит) или полипропилена и перемешиваемый с помощью Р х04. Поддерживается при пониженном давлении с помощью Р х08 и оборудован патрубками для подачи реагентов и извлечения продукта.The reactor is a continuously stirred reactor type, made of coated steel (ebonite) or polypropylene and stirred with P x04. Maintained under reduced pressure using P x08 and equipped with connections for supplying reagents and extracting the product.
Р х04 (мешалка реактора R х02)R x04 (reactor stirrer R x02)
Изготовлена из SANICRO 28 (или подобного материала), с приводом от электродвигателя. Имеет такой размер, чтобы обеспечивать подходящий контакт между реагентами и препятствовать осаждению флюорита.Made from SANICRO 28 (or similar material), driven by an electric motor. Sized to provide suitable contact between reagents and prevent fluorite precipitation.
G х08 (насос из R х02 в D х06)G x08 (pump from R x02 to D x06)
Горизонтально установленный центробежный насос с корпусом и рабочим колесом, изготовленными из стали с покрытием или полипропилена, оборудованный простым механическим уплотнением.Horizontally mounted centrifugal pump with casing and impeller made of coated steel or polypropylene, equipped with a simple mechanical seal.
D х06 (промежуточный бак)D x06 (intermediate tank)
Буферный бак, изготовленный из стали с покрытием или полипропилена, перемешиваемый Р х05. Поддерживается при пониженном давлении с помощью Р х08 и оборудован патрубками для подачи и извлечения.Buffer tank made of coated steel or polypropylene, stirred P x05. Maintained under reduced pressure using P x08 and equipped with inlet and outlet connections.
Р х05 (мешалка D х06)P x05 (mixer D x06)
Изготовлена из SANICRO 28 (или подобного материала), с приводом от электродвигателя. Имеет такой размер, чтобы препятствовать осаждению флюорита.Made from SANICRO 28 (or similar material), driven by an electric motor. It is sized to prevent fluorite precipitation.
Зона второго фильтрованияSecond filtration zone
G х09 (насос, снабжающий F х02)G x09 (pump supplying F x02)
Пневматический мембранный насос, снабжаемый воздухом пневматической системы.Pneumatic diaphragm pump supplied with air from the pneumatic system.
F х02 (второй фильтр-пресс)F x02 (second filter press)
Автоматический фильтр-пресс с полипропиленовыми пластинами и фильтровальным полотном. Оборудован поддоном для сбора влаги, системой выжимания и продувки мембраны, промывки фильтровального полотна и промывки кека. Также должен быть оборудован вытяжным колпаком, поддерживаемым при пониженном давлении с помощью Р х08.Automatic filter press with polypropylene plates and filter cloth. Equipped with a tray for collecting moisture, a system for squeezing and blowing the membrane, washing the filter cloth and washing the cake. It must also be equipped with an exhaust hood maintained at reduced pressure using P x08.
D х07 (бункер для сбора влажного синтетического флюорита)D x07 (hopper for collecting wet synthetic fluorite)
D x11 (промежуточный бак)D x11 (intermediate tank)
Изготовлен из углеродистой стали. Поддерживается при пониженном давлении с помощью Р х09 и снабжен патрубками для подачи и извлечения. Он служит буфером для С x01.Made from carbon steel. Maintained under reduced pressure using P x09 and equipped with inlet and outlet connections. It serves as a buffer for C x01.
Р х07 (мешалка для бака Dx11)P x07 (mixer for tank Dx11)
G х14 (насос для промывки кека)G x14 (pump for cake washing)
Горизонтально установленный центробежный насос с корпусом и рабочим колесом из чугуна, оборудован простым механическим уплотнением.Horizontally mounted centrifugal pump with casing and impeller made of cast iron, equipped with a simple mechanical seal.
Зона извлечения аммиакаAmmonia extraction zone
G x11 (насос, подающий маточные растворы в С x01)G x11 (pump supplying mother liquors to C x01)
Горизонтально установленный центробежный насос с корпусом и рабочим колесом из чугуна (стали), оборудован простым механическим уплотнением.Horizontally mounted centrifugal pump with casing and impeller made of cast iron (steel), equipped with a simple mechanical seal.
С x01 (десорбер аммиака)C x01 (ammonia stripper)
Изготовлен из углеродистой стали, снабжен насадкой (металлические кольца Рашига 2,54 мм (1 дюйм)), верхними и нижними подающими патрубками и системой для подачи маточных растворов в верхнюю часть. Поддерживается при пониженном давлении с помощью Р х09.Made of carbon steel, equipped with a nozzle (2.54 mm (1 inch) metal Raschig rings), upper and lower supply pipes and a system for supplying mother liquors to the upper part. Maintained at reduced pressure using P x09.
Е х03 (конденсатор)E x03 (capacitor)
Изготовлен из углеродистой стали, горизонтального типа с конденсацией в межтрубной зоне. Снабжается в трубной зоне охлаждающей водой, поступающей из водяной башни Z x01.Made of carbon steel, horizontal type with condensation in the inter-tube area. It is supplied in the pipe zone with cooling water coming from the water tower Z x01.
D х12 (накопительный бак)D x12 (storage tank)
Изготовлен из углеродистой стали или полипропилена. Поддерживается при пониженном давлении с помощью Р х09.Made from carbon steel or polypropylene. Maintained at reduced pressure using P x09.
G х12 (насос, подающий конденсированный аммиак в D х02)G x12 (pump supplying condensed ammonia to D x02)
Горизонтально установленный центробежный насос с корпусом и рабочим колесом, изготовленными из полипропилена или стали с покрытием. Оборудован двойным механическим уплотнением с подачей затворной жидкости.Horizontally mounted centrifugal pump with casing and impeller made of polypropylene or coated steel. Equipped with a double mechanical seal with barrier fluid supply.
Р х09 (вентилятор)P x09 (fan)
Осевой вентилятор. Напор такой, чтобы гарантировать пониженное давление в С x01.Axial fan. The pressure is such as to guarantee a reduced pressure in C x01.
Зона очистки вентиляционного каналаVentilation duct cleaning area
Р х08 (вентилятор)P x08 (fan)
Осевой вентилятор.Axial fan.
D х10 (бак для хранения H2SO4)D x10 (H 2 SO 4 storage tank)
Небольшие полиэтиленовые баки объемом 1 м3.Small polyethylene tanks with a volume of 1 m 3 .
G х10 (насос, подающий H2SO4 в С х02)G x10 (pump supplying H 2 SO 4 to C x02)
Дозировочный насос.Dosing pump.
С х02 (мокрый скруббер)S x02 (wet scrubber)
Изготовлен из полипропилена, насадка из пластмассы (кольца Рашига 2,54 мм (1 дюйм)), оборудован баком системы рециркуляции с регулируемым рН. Система для подачи кислой воды в верхней части. Поддерживается при пониженном давлении с помощью Р х08.Made of polypropylene, plastic nozzle (2.54 mm (1 inch) Raschig rings), equipped with a pH-adjustable recirculation system tank. System for supplying acidic water at the top. Maintained at reduced pressure using P x08.
Z x01 (охлаждающая башня)Z x01 (cooling tower)
G х13 (насос, снабжающий охлаждающий контур из Z x01)G x13 (pump supplying the cooling circuit from Z x01)
Зона сушки флюоритаFluorite drying zone
В x01 (сушилка)B x01 (dryer)
Ротационная печь, снабженная горелкой, зоной мокрой очистки от дымовых частиц (циклон), загрузочной воронкой, шнековыми транспортерами для подачи и извлечения флюорита, редукторным двигателем для изменения скорости вращения и гидравлическими поршнями для изменения наклона.A rotary kiln equipped with a burner, a wet cleaning zone for removing smoke particles (cyclone), a feeding hopper, screw conveyors for feeding and extracting fluorite, a gear motor for changing the rotation speed and hydraulic pistons for changing the inclination.
Т х03 А/В (шнековые транспортеры для подачи влажного флюорита в ротационную печь)T x03 A/B (screw conveyors for feeding wet fluorite into a rotary kiln)
Шнековые транспортеры из углеродистой стали, оборудованные электродвигателем, подходящие для подачи флюорита в ротационную печь с постоянным расходом.Carbon steel screw conveyors equipped with an electric motor, suitable for feeding fluorite into a rotary kiln at a constant flow rate.
Т х04 (извлекающий шнековый транспортер)T x04 (removal screw conveyor)
Шнековый транспортер из углеродистой стали для извлечения гранулированного флюорита из ротационной печи и питания ковшового элеватора Т х05. Оборудован электродвигателем, который действует при постоянной скорости.Carbon steel screw conveyor for extracting granular fluorite from a rotary kiln and feeding the T x05 bucket elevator. Equipped with an electric motor that operates at a constant speed.
Т х05 (ковшовый элеватор)T x05 (bucket elevator)
Ковшовый элеватор из стали, снабженный электродвигателем. Он получает гранулированный флюорит из шнекового транспортера Т х04 и питает бункер для хранения D х08.Bucket elevator made of steel, equipped with an electric motor. It receives granular fluorite from the T x04 screw conveyor and feeds the D x08 storage bin.
Т х06 (вращающийся клапан)T x06 (rotating valve)
Вращающийся клапан из стали. Он регулирует выгрузку частиц, увлекаемых и захватываемых циклоном D х09, в резервуар для хранения, расположенный ниже.Rotating valve made of steel. It regulates the discharge of particles entrained and captured by cyclone D x09 into a storage tank located below.
Р х06 (вентилятор)P x06 (fan)
Осевой вентилятор, снабженный электродвигателем. Он поставляет поток воздуха, необходимый для сжигания в горелке В x01.Axial fan equipped with an electric motor. It supplies the air flow required for combustion in burner B x01.
D х08 (бункер для хранения гранулированного флюорита)D x08 (bunker for storing granular fluorite)
Стальной (или алюминиевый) бункер, подходящий для размещения в нем гранулированного продукта. Подачу осуществляют с высоты ковшовым элеватором Т х05. Снабжен вентилятором и пылеуловителем с рукавным фильтром для выброса в атмосферу.A steel (or aluminum) bin suitable for holding granular product. Feeding is carried out from a height using a T x05 bucket elevator. Equipped with a fan and a dust collector with a bag filter for release into the atmosphere.
D х09 (циклон)D x09 (cyclone)
Изготовлен из стали. Он получает горячие топочные газы, поступающие из ротационной печи. Он служит для мокрой очистки и улавливания, с помощью центробежной силы, мелких частиц, захваченных с помощью турбулентности, присутствующей внутри печи.Made of steel. It receives hot flue gases coming from the rotary kiln. It serves for wet cleaning and collecting, by centrifugal force, small particles captured by the turbulence present inside the oven.
1. Аммиак, присутствующий в баке D х02 для хранения, извлекают посредством центробежного насоса G х02 и направляют в реактор R x01 периодического действия. Затем фторкремниевую кислоту направляют в реактор из бака D x01 посредством центробежного насоса G x01. Реактор Rx01, оборудованный средством Р x01 перемешивания и охлаждающим змеевиком Е x01, обеспечивает протекание гидролиза кислоты нацело, что приводит к образованию NH4F и осаждению SiO2 согласно реакции А.1. The ammonia present in the storage tank D x02 is recovered by means of a centrifugal pump G x02 and sent to the batch reactor R x01. Fluorosilicic acid is then sent to the reactor from tank D x01 by means of a centrifugal pump G x01. Reactor Rx01, equipped with mixing means P x01 and cooling coil E x01, ensures complete hydrolysis of the acid, which leads to the formation of NH 4 F and the precipitation of SiO 2 according to reaction A.
A) H2SiF6+6NH3+2H2O→6NH4F+SiO2↓A) H 2 SiF 6 +6NH 3 +2H 2 O→6NH 4 F+SiO 2 ↓
1) Полученную в R x01 суспензию извлекают посредством центробежного насоса G x04 и направляют в промежуточный бак D х03. Суспензию поддерживают при перемешивании с помощью Р х02 и охлаждают с помощью Е х02. рН раствора можно доводить до требуемого уровня посредством добавления аммиака из D х02 с помощью насоса G х03.1) The suspension obtained in R x01 is extracted using a centrifugal pump G x04 and sent to the intermediate tank D x03. The suspension is kept stirred with P x02 and cooled with E x02. The pH of the solution can be adjusted to the required level by adding ammonia from D x02 using pump G x03.
2) Суспензию извлекают из D х03 с помощью центробежного насоса G х05 и направляют в фильтр-пресс F x01. В нем удерживают диоксид кремния, а маточные растворы направляют в теплообменник/испаритель D х104, состоящий из мешалки Р х03 и нагревательной рубашки Е х04. На этой стадии фторид аммония, доведенный до примерно 130°С потоком пара, разлагается на бифторид аммония (более реакционноспособный относительно карбоната кальция), высвобождая моль NH3 (реакция В). Кек SiO2 промывают технологической водой, направляемой с помощью центробежного насоса G х06, чтобы извлечь флюорит, присутствующий в кеке. Промывочную воду также направляют в бак D х104.2) The suspension is removed from D x03 using a centrifugal pump G x05 and sent to the filter press F x01. Silicon dioxide is retained in it, and the mother liquors are sent to the heat exchanger/evaporator D x104, consisting of a stirrer P x03 and a heating jacket E x04. At this stage, ammonium fluoride, brought to about 130°C by a stream of steam, decomposes into ammonium bifluoride (more reactive relative to calcium carbonate), releasing a mole of NH 3 (reaction B). The SiO 2 cake is washed with process water directed using a G x06 centrifugal pump to extract the fluorite present in the cake. Rinse water is also sent to tank D x104.
В) 2NH4F→NH4HF2+NH3 B) 2NH 4 F→NH 4 HF 2 +NH 3
3) Маточные растворы, извлеченные из D х104, направляют с помощью центробежного насоса G х07 в реактор R х02 непрерывного действия (перемешиваемый с помощью Р х04). Одновременно, взвешивающий шнековый транспортер Т х102 транспортирует карбонат кальция, извлеченный из бункера D х105 с помощью вращающегося клапана Т x01, в реактор R х02, в котором протекает реакция С.3) Mother liquors extracted from D x104 are sent using a centrifugal pump G x07 to a continuous reactor R x02 (mixed with P x04). At the same time, the weighing screw conveyor T x102 transports calcium carbonate, extracted from the hopper D x105 using the rotating valve T x01, into the reactor R x02, in which reaction C takes place.
С) NH4HF2+CaCO3→CaF2↓+CO2↑+NH3↑C) NH 4 HF 2 +CaCO 3 →CaF 2 ↓+CO 2 ↑+NH 3 ↑
4) Полученную в R х02 суспензию извлекают с помощью центробежного насоса G х08 и направляют в промежуточный бак D х06 (перемешиваемый с помощью Р х05).4) The suspension obtained in R x02 is removed using a centrifugal pump G x08 and sent to the intermediate tank D x06 (mixed using R x05).
5) Из промежуточного бака суспензию извлекают с помощью центробежного насоса G х09 и направляют в фильтр-пресс F х02. В нем удерживают флюорит, а маточные растворы направляют в буферный бак Dx11, перемешиваемый с помощью мешалки Р х07. Кек флюорита промывают технологической водой, с помощью насоса G х14, для извлечения присутствующего в кеке аммиака. Промывочную воду также направляют в Dx11. Влажный флюоритовый кек выгружают из фильтра и транспортируют в бункер D х07 для сбора.5) The suspension is removed from the intermediate tank using a centrifugal pump G x09 and sent to the filter press F x02. Fluorite is retained in it, and the mother liquors are sent to the Dx11 buffer tank, mixed using a P x07 stirrer. The fluorite cake is washed with process water using a G x14 pump to extract the ammonia present in the cake. Wash water is also sent to Dx11. The wet fluorite cake is unloaded from the filter and transported to hopper D x07 for collection.
6) Маточные растворы в D x11 состоят из NH3 в 10 масс. % растворе. Чтобы их повторно использовать в качестве реагента в А, их концентрацию необходимо повысить до 25 масс. %. Следовательно, их извлекают с помощью центробежного насоса G x11 и направляют в десорбер С х01, поддерживаемый при пониженном давлении с помощью насоса Р х09. Этот аппарат представляет собой насадочную колонну, в которую сверху подают маточные растворы, содержащие подлежащий концентрированию аммиак, и снизу подают поток пара при 200 кПа (2 бар), и он имеет такой размер, чтобы верхний погон представлял собой пары, содержащие 25% NH3, которые затем конденсируют в Е х03 и накапливают в D х12. Нижний погон состоит из избыточной воды, которую направляют в установку очистки воды.6) Stock solutions in D x11 consist of NH 3 in 10 wt. % solution. To reuse them as a reagent in A, their concentration must be increased to 25 wt. %. Consequently, they are removed using a centrifugal pump G x11 and sent to the desorber C x01, maintained at reduced pressure by pump P x09. This apparatus is a packed column into which mother liquors containing the ammonia to be concentrated are fed from above and a steam stream at 200 kPa (2 bar) is supplied from below, and is sized such that the overhead is vapor containing 25% NH 3 , which then condense into E x03 and accumulate into D x12. The bottom stream consists of excess water, which is sent to a water treatment plant.
25% аммиак, конденсированный при температуре немного выше 30°С, извлекают из D х12 с помощью центробежного насоса G х12 и направляют в бак D х02 для хранения. Охлаждающую воду для Е х03, а также для Е х01 и Е х02, поставляют из охлаждающей башни Z х01 и подают в контур с помощью насоса G х13.25% ammonia, condensed at a temperature slightly above 30°C, is removed from D x12 using a centrifugal pump G x12 and sent to tank D x02 for storage. Cooling water for E x03, as well as for E x01 and E x02, is supplied from the cooling tower Z x01 and supplied to the circuit using pump G x13.
7) Устройства R x01, D х02, D х03, F x01, D х104, R х02, D х06, F х02 и Dx11 поддерживают при пониженном давлении с помощью вентилятора Р х08, чтобы препятствовать рассеиванию паров NH3 в атмосферу. Вентиляционные потоки направляют в нижнюю часть С х02, мокрого скруббера, в который сверху подают раствор H2SO4, хранящийся в баке D х10, с помощью насоса G х10, который служит для улавливание присутствующего в потоке аммиака. Не содержащие аммиака вентиляционные потоки таким образом выпускают в атмосферу, и раствор, содержащий сульфат аммония, образованный внутри скруббера, выпускают из нижней части колонны.7) Devices R x01, D x02, D x03, F x01, D x104, R x02, D x06, F x02 and Dx11 are maintained at reduced pressure using the fan P x08 to prevent the dispersion of NH 3 vapors into the atmosphere. The ventilation flows are directed to the lower part of C x02, a wet scrubber, into which a solution of H 2 SO 4 stored in tank D x10 is fed from above using a pump G x10, which serves to capture the ammonia present in the flow. The ammonia-free vent streams are thus released to the atmosphere, and the solution containing ammonium sulfate formed within the scrubber is released from the bottom of the column.
8) Влажный флюорит, выгружаемый из бункера D х07 для сбора, транспортируют в ротационную печь В х01 с помощью подающего шнекового транспортера Т х03 А/В. Сушка происходит путем прямого контакта горячих топочных газов с влажным флюоритом. Вращение и высокая температура печи способствует образованию высушенных гранул флюорита. Поток воздуха, необходимый для сжигания, подают с помощью вентилятора Р х06, при этом мелкий продукт, захваченный топочными газами, выходящими из печи В х01, улавливается циклоном D х09 перед тем, как газы направляют в скруббер С х02. Высушенный флюорит в форме мелкого порошка затем выгружают из циклона D х09 с помощью вращающегося клапана Т х06 и его можно извлечь в верхней части процесса сушки. Высушенный флюорит в форме гранул затем выгружают из печи на извлекающий шнековый транспортер Т х04 и транспортируют в ковшовый элеватор Т х05, чтобы затем хранить в бункере D х08 для хранения.8) Wet fluorite, unloaded from hopper D x07 for collection, is transported to the rotary furnace B x01 using a feed screw conveyor T x03 A/B. Drying occurs by direct contact of hot flue gases with wet fluorite. The rotation and high temperature of the furnace promotes the formation of dried fluorite granules. The air flow required for combustion is supplied by the fan P x06, while the fine product entrained in the flue gases leaving the furnace B x01 is collected by the cyclone D x09 before the gases are sent to the scrubber C x02. The dried fluorite in fine powder form is then discharged from the D x09 cyclone using the T x06 rotary valve and can be recovered at the top of the drying process. The dried fluorite in the form of granules is then unloaded from the furnace onto the T x04 extraction screw conveyor and transported to the T x05 bucket elevator to then be stored in the D x08 storage hopper.
Установка по настоящему изобретению может обеспечивать получение синтетического флюорита высокой чистоты (CaF2) в соответствии со способом, описанным в указанном втором воплощении R2 (Фиг. 2 и Фиг. 6). Установка содержит:The plant of the present invention can produce synthetic fluorite of high purity (CaF 2 ) in accordance with the method described in the specified second embodiment R2 (Fig. 2 and Fig. 6). Installation contains:
Зона загрузки и хранения реагентовReagent loading and storage area
D x01 (бак для хранения фторкремниевой кислоты)D x01 (fluorosilicic acid storage tank)
Полипропиленовый бак для хранения фторкремниевой кислоты, оборудованный клапаном для девакуумирования. Бак установлен внутри изолированного полиэтиленового резерв yap а-накопителя подходящего размера, оборудованного патрубками для подачи и извлечения и смотровым окном.Polypropylene tank for storing fluorosilicic acid, equipped with a valve for devacuuming. The tank is installed inside an insulated polyethylene reserve yap tank of suitable size, equipped with inlet and outlet pipes and an inspection window.
G x01 (насос для извлечения ФКК из D x01)G x01 (pump for extracting FCC from D x01)
Горизонтально установленный центробежный насос с корпусом и рабочим колесом, изготовленными из полипропилена или стали с покрытием. Оборудован двойным механическим уплотнением с подачей затворной жидкости.Horizontally mounted centrifugal pump with casing and impeller made of polypropylene or coated steel. Equipped with a double mechanical seal with barrier fluid supply.
D х02 (бак для хранения аммиака)D x02 (ammonia storage tank)
Бак, изготовленный из углеродистой стали, подходящей для хранения аммиака в водном растворе. Поддерживается при пониженном давлении с помощью Р х08 и оборудован клапаном для девакуумирования, изолированным полиэтиленовым резервуаром-накопителем подходящего размера, оборудованным патрубками для подачи и извлечения и смотровым окном.A tank made of carbon steel suitable for storing ammonia in aqueous solution. Maintained under reduced pressure by P x08 and equipped with a devacuum valve, an insulated polyethylene storage tank of suitable size, equipped with inlet and outlet connections and an inspection window.
G х02 (насос для извлечения NH3 из D х02)G x02 (pump for extracting NH 3 from D x02)
Горизонтально установленный центробежный насос с корпусом и рабочим колесом, изготовленными из полипропилена или стали с покрытием. Оборудован двойным механическим уплотнением с подачей затворной жидкости.Horizontally mounted centrifugal pump with casing and impeller made of polypropylene or coated steel. Equipped with a double mechanical seal with barrier fluid supply.
Зона первой реакцииFirst reaction zone
R x01 (реактор гидролиза ФКК)R x01 (FCC hydrolysis reactor)
Реактор периодического действия, изготовленный из стали с покрытием (эбонит) или полипропилена, с регулированием температуры с помощью Е x01 и перемешиваемый Р x01. Поддерживается при пониженном давлении с помощью Р х08 и оборудован патрубками для подачи реагентов и извлечения продукта.Batch reactor made of coated steel (ebonite) or polypropylene, temperature controlled by E x01 and stirred by P x01. Maintained under reduced pressure using P x08 and equipped with connections for supplying reagents and extracting the product.
Е x01 (охлаждающий змеевик R x01)E x01 (cooling coil R x01)
Изготовлен из SANICRO 28 (или подобного материала) и снабжается охлаждающей водой, поступающей из башни Z x01. Имеет такой размер, чтобы поддерживать температуру в пределах 50-60°С.Made from SANICRO 28 (or similar material) and supplied with cooling water from the Z x01 tower. It is sized to maintain the temperature within 50-60°C.
Р x01 (средство перемешивания R x01)R x01 (mixing means R x01)
Изготовлена из SANICRO 28 (или подобного материала), с приводом от электродвигателя. Сконструирована и имеет такой размер, чтобы обеспечивать подходящий контакт между реагентами.Made from SANICRO 28 (or similar material), driven by an electric motor. Designed and sized to provide suitable contact between reagents.
G х04 (насос для извлечения суспензии из R x01)G x04 (pump for extracting suspension from R x01)
Горизонтально установленный центробежный насос с корпусом и рабочим колесом, изготовленными из полипропилена или стали с покрытием. Оборудован простым механическим уплотнением.Horizontally mounted centrifugal pump with casing and impeller made of polypropylene or coated steel. Equipped with a simple mechanical seal.
D х03 (промежуточный бак)D x03 (intermediate tank)
Буферный бак, изготовленный из стали с покрытием или полипропилена, с регулированием температуры с помощью Е х02 и перемешиваемый Р х02. Поддерживается при пониженном давлении с помощью Р х08 и оборудован патрубками для подачи и извлечения.Buffer tank made of coated steel or polypropylene, temperature controlled by E x02 and stirred by P x02. Maintained under reduced pressure using P x08 and equipped with inlet and outlet connections.
Е х02 (охлаждающий змеевик D х05)E x02 (cooling coil D x05)
Изготовлен из SANICRO 28 (или подобного материала) и снабжается охлаждающей водой, поступающей из башни Z x01. Имеет такой размер, чтобы поддерживать температуру в пределах 30°С.Made from SANICRO 28 (or similar material) and supplied with cooling water from the Z x01 tower. It is sized to maintain the temperature within 30°C.
Р х02 (мешалка D х05)P x02 (mixer D x05)
Изготовлена из SANICRO 28 (или подобного материала), с приводом от электродвигателя. Имеет такой размер, чтобы обеспечивать подходящий контакт между реагентами (нитратами) и препятствовать осаждению диоксида кремния.Made from SANICRO 28 (or similar material), driven by an electric motor. Sized to provide suitable contact between reactants (nitrates) and to prevent silica precipitation.
D х203 и D х204 (бак для хранения Mg(NO3)2 и Fe(NO3)3 в растворе)D x203 and D x204 (tank for storing Mg(NO 3 ) 2 and Fe(NO 3 ) 3 in solution)
Небольшие полиэтиленовые баки объемом 1 м3.Small polyethylene tanks with a volume of 1 m 3 .
G х205 и G х206 (насосы для извлечения нитрата)G x205 and G x206 (pumps for nitrate extraction)
Небольшие дозировочные насосы.Small dosing pumps.
Зона первого фильтрованияFirst filtration zone
G х05 (насос, снабжающий F x01)G x05 (pump supplying F x01)
Пневматический мембранный насос, снабжаемый воздухом пневматической системы.Pneumatic diaphragm pump supplied with air from the pneumatic system.
F x01 (первый фильтр-пресс)F x01 (first filter press)
Автоматический фильтр-пресс с полипропиленовыми пластинами и фильтровальным полотном. Оборудован поддоном для сбора влаги, системой выжимания и продувки мембраны, промывки фильтровального полотна и промывки кека. Также оборудован вытяжным колпаком, соединенным с Р х08.Automatic filter press with polypropylene plates and filter cloth. Equipped with a tray for collecting moisture, a system for squeezing and blowing the membrane, washing the filter cloth and washing the cake. Also equipped with an exhaust hood connected to P x08.
G х06 (насос для промывки кека)G x06 (pump for cake washing)
Горизонтально установленный центробежный насос с корпусом и рабочим колесом из чугуна, оборудован простым механическим уплотнением. D х04 (промежуточный бак)Horizontally mounted centrifugal pump with casing and impeller made of cast iron, equipped with a simple mechanical seal. D x04 (intermediate tank)
Изготовлен из стали с покрытием или полипропилена. Поддерживается при пониженном давлении с помощью Р х08 и оборудован патрубками для подачи и извлечения.Made from coated steel or polypropylene. Maintained under reduced pressure using P x08 and equipped with inlet and outlet connections.
Р х03 (мешалка бака D х04)P x03 (tank stirrer D x04)
Зона второй реакцииSecond reaction zone
G х07 (насос, снабжающий R х02)G x07 (pump supplying R x02)
Горизонтально установленный центробежный насос с корпусом и рабочим колесом, изготовленными из полипропилена или стали с покрытием, оборудованный простым механическим уплотнением.Horizontally mounted centrifugal pump with casing and impeller made of polypropylene or coated steel, equipped with a simple mechanical seal.
D х05 (бункер для хранения гидроксида кальция)D x05 (silo for calcium hydroxide storage)
Изготовлен из углеродистой стали, оборудован вентиляционным каналом, снабженным пылеуловителем с рукавным фильтром для удаления пыли и вентилятором. Питается от автоцистерны через пневматический транспортер.Made of carbon steel, equipped with a ventilation duct, equipped with a dust collector with a bag filter for dust removal and a fan. It is fed from a tanker truck through a pneumatic conveyor.
Т x01 (вращающийся клапан)T x01 (rotary valve)
Т х02 (шнековый транспортер для извлечения гидроксида кальция) Изготовлен из стали, оборудован весами, способными отвешивать гидроксид кальция в стехиометрическом количестве в реактор R х02.T x02 (screw conveyor for calcium hydroxide extraction) Made of steel, equipped with a scale capable of weighing calcium hydroxide in stoichiometric quantities into the R x02 reactor.
R х02 (реактор для образования флюорита)R x02 (reactor for fluorite formation)
Реактор типа реактора с постоянным перемешиванием, изготовленный из стали с покрытием (эбонит) или полипропилена и перемешиваемый с помощью Р х04. Поддерживается при пониженном давлении с помощью Р х08 и оборудован патрубками для подачи реагентов и извлечения продукта.The reactor is a continuously stirred reactor type, made of coated steel (ebonite) or polypropylene and stirred with P x04. Maintained under reduced pressure using P x08 and equipped with connections for supplying reagents and extracting the product.
Р х04 (мешалка реактора R х02)R x04 (reactor stirrer R x02)
Изготовлена из SANICRO 28 (или подобного материала), с приводом от электродвигателя. Имеет такой размер, чтобы обеспечивать подходящий контакт между реагентами и препятствовать осаждению флюорита.Made from SANICRO 28 (or similar material), driven by an electric motor. Sized to provide suitable contact between reagents and prevent fluorite precipitation.
G х08 (насос из R х02 в D х06)G x08 (pump from R x02 to D x06)
Горизонтально установленный центробежный насос с корпусом и рабочим колесом, изготовленными из стали с покрытием или полипропилена, оборудованный простым механическим уплотнением.Horizontally mounted centrifugal pump with casing and impeller made of coated steel or polypropylene, equipped with a simple mechanical seal.
D х06 (промежуточный бак)D x06 (intermediate tank)
Буферный бак, изготовленный из стали с покрытием или полипропилена, перемешиваемый Р х05. Поддерживается при пониженном давлении с помощью Р х08 и оборудован патрубками для подачи и извлечения.Buffer tank made of coated steel or polypropylene, stirred P x05. Maintained under reduced pressure using P x08 and equipped with inlet and outlet connections.
Р х05 (мешалка D х06)P x05 (mixer D x06)
Изготовлена из SANICRO 28 (или подобного материала), с приводом от электродвигателя. Имеет такой размер, чтобы препятствовать осаждению флюорита.Made from SANICRO 28 (or similar material), driven by an electric motor. It is sized to prevent fluorite precipitation.
Зона второго фильтрованияSecond filtration zone
G х09 (насос, снабжающий F х02)G x09 (pump supplying F x02)
Пневматический мембранный насос, снабжаемый воздухом пневматической системы.Pneumatic diaphragm pump supplied with air from the pneumatic system.
F х02 (второй фильтр-пресс)F x02 (second filter press)
Автоматический фильтр-пресс с полипропиленовыми пластинами и фильтровальным полотном. Оборудован поддоном для сбора влаги, системой выжимания и продувки мембраны, промывки фильтровального полотна и промывки кека. Также должен быть оборудован вытяжным колпаком, поддерживаемым при пониженном давлении с помощью Р х08.Automatic filter press with polypropylene plates and filter cloth. Equipped with a tray for collecting moisture, a system for squeezing and blowing the membrane, washing the filter cloth and washing the cake. It must also be equipped with an exhaust hood maintained at reduced pressure using P x08.
D х07 (бункер для сбора влажного синтетического флюорита)D x07 (hopper for collecting wet synthetic fluorite)
D x11 (промежуточный бак)D x11 (intermediate tank)
Изготовлен из углеродистой стали. Поддерживается при пониженном давлении с помощью Р х09 и снабжен патрубками для подачи и извлечения. Он служит буфером для С x01.Made from carbon steel. Maintained under reduced pressure using P x09 and equipped with inlet and outlet connections. It serves as a buffer for C x01.
Р х07 (мешалка для бака Dx11)P x07 (mixer for tank Dx11)
G х14 (насос для промывки кека)G x14 (pump for cake washing)
Горизонтально установленный центробежный насос с корпусом и рабочим колесом из чугуна, оборудован простым механическим уплотнением. Зона извлечения аммиакаHorizontally mounted centrifugal pump with casing and impeller made of cast iron, equipped with a simple mechanical seal. Ammonia extraction zone
G x11 (насос, подающий маточные растворы в С x01)G x11 (pump supplying mother liquors to C x01)
Горизонтально установленный центробежный насос с корпусом и рабочим колесом из чугуна (стали), оборудован простым механическим уплотнением.Horizontally mounted centrifugal pump with casing and impeller made of cast iron (steel), equipped with a simple mechanical seal.
С x01 (десорбер аммиака)C x01 (ammonia stripper)
Изготовлен из углеродистой стали, снабжен насадкой (металлические кольца Рашига 2,54 мм (1 дюйм)), верхними и нижними подающими патрубками и системой для подачи маточных растворов в верхнюю часть. Поддерживается при пониженном давлении с помощью Р х09.Made of carbon steel, equipped with a nozzle (2.54 mm (1 inch) metal Raschig rings), upper and lower supply pipes and a system for supplying mother liquors to the upper part. Maintained at reduced pressure using P x09.
Е х03 (конденсатор)E x03 (capacitor)
Изготовлен из углеродистой стали, горизонтального типа с конденсацией в межтрубной зоне. Снабжается в трубной зоне охлаждающей водой, поступающей из водяной башни Z x01.Made of carbon steel, horizontal type with condensation in the inter-tube area. It is supplied in the pipe zone with cooling water coming from the water tower Z x01.
D х12 (накопительный бак)D x12 (storage tank)
Изготовлен из углеродистой стали или полипропилена. Поддерживается при пониженном давлении с помощью Р х09.Made from carbon steel or polypropylene. Maintained at reduced pressure using P x09.
G х12 (насос, подающий конденсированный аммиак в D х02)G x12 (pump supplying condensed ammonia to D x02)
Горизонтально установленный центробежный насос с корпусом и рабочим колесом, изготовленными из полипропилена или стали с покрытием. Оборудован двойным механическим уплотнением с подачей затворной жидкости.Horizontally mounted centrifugal pump with casing and impeller made of polypropylene or coated steel. Equipped with a double mechanical seal with barrier fluid supply.
Р х09 (вентилятор)P x09 (fan)
Осевой вентилятор. Напор такой, чтобы гарантировать пониженное давление в С x01.Axial fan. The pressure is such as to guarantee a reduced pressure in C x01.
Зона очистки вентиляционного каналаVentilation duct cleaning area
Р х08 (вентилятор)P x08 (fan)
Осевой вентилятор.Axial fan.
D х10 (бак для хранения H2SO4)D x10 (H 2 SO 4 storage tank)
Небольшие полиэтиленовые баки объемом 1 м3.Small polyethylene tanks with a volume of 1 m 3 .
G х10 (насос, подающий H2SO4 в С х02)G x10 (pump supplying H 2 SO 4 to C x02)
Дозировочный насос.Dosing pump.
С х02 (мокрый скруббер)S x02 (wet scrubber)
Изготовлен из полипропилена, насадка из пластмассы (кольца Рашига 2,54 мм (1 дюйм)), оборудован баком системы рециркуляции с регулируемым рН. Система для подачи кислой воды в верхней части. Поддерживается при пониженном давлении с помощью Р х08.Made of polypropylene, plastic nozzle (2.54 mm (1 inch) Raschig rings), equipped with a pH-adjustable recirculation system tank. System for supplying acidic water at the top. Maintained at reduced pressure using P x08.
Z x01 (охлаждающая башня)Z x01 (cooling tower)
G х13 (насос, снабжающий охлаждающий контур из Z x01)G x13 (pump supplying the cooling circuit from Z x01)
Зона сушки флюоритаFluorite drying zone
В x01 (сушилка)B x01 (dryer)
Ротационная печь, снабженная горелкой, зоной мокрой очистки от дымовых частиц (циклон), загрузочной воронкой, шнековыми транспортерами для подачи и извлечения флюорита, редукторным двигателем для изменения скорости вращения и гидравлическими поршнями для изменения наклона.A rotary kiln equipped with a burner, a wet cleaning zone for removing smoke particles (cyclone), a feeding hopper, screw conveyors for feeding and extracting fluorite, a gear motor for changing the rotation speed and hydraulic pistons for changing the inclination.
Т х03 А/В (шнековые транспортеры для подачи влажного флюорита в ротационную печь)T x03 A/B (screw conveyors for feeding wet fluorite into a rotary kiln)
Шнековые транспортеры из углеродистой стали, оборудованные электродвигателем, подходящие для подачи флюорита в ротационную печь с постоянным расходом.Carbon steel screw conveyors equipped with an electric motor, suitable for feeding fluorite into a rotary kiln at a constant flow rate.
Т х04 (извлекающий шнековый транспортер)T x04 (removal screw conveyor)
Шнековый транспортер из углеродистой стали для извлечения гранулированного флюорита из ротационной печи и питания ковшового элеватора Т х05. Оборудован электродвигателем, который действует при постоянной скорости.Carbon steel screw conveyor for extracting granular fluorite from a rotary kiln and feeding the T x05 bucket elevator. Equipped with an electric motor that operates at a constant speed.
Т х05 (ковшовый элеватор)T x05 (bucket elevator)
Ковшовый элеватор из стали, снабженный электродвигателем. Он получает гранулированный флюорит из шнекового транспортера Т х04 и питает бункер для хранения D х08.Bucket elevator made of steel, equipped with an electric motor. It receives granular fluorite from the T x04 screw conveyor and feeds the D x08 storage bin.
Т х06 (вращающийся клапан)T x06 (rotating valve)
Вращающийся клапан из стали. Он регулирует выгрузку частиц, увлекаемых и захватываемых циклоном D х09, в резервуар для хранения, расположенный ниже.Rotating valve made of steel. It regulates the discharge of particles entrained and captured by cyclone D x09 into a storage tank located below.
Р х06 (вентилятор)P x06 (fan)
Осевой вентилятор, снабженный электродвигателем. Он поставляет поток воздуха, необходимый для сжигания в горелке В x01.Axial fan equipped with an electric motor. It supplies the air flow required for combustion in burner B x01.
D х08 (бункер для хранения гранулированного флюорита)D x08 (bunker for storing granular fluorite)
Стальной (или алюминиевый) бункер, подходящий для размещения в нем гранулированного продукта. Подачу осуществляют с высоты ковшовым элеватором Т х05. Снабжен вентилятором и пылеуловителем с рукавным фильтром для выброса в атмосферу.A steel (or aluminum) bin suitable for holding granular product. Feeding is carried out from a height using a T x05 bucket elevator. Equipped with a fan and a dust collector with a bag filter for release into the atmosphere.
D х09 (циклон)D x09 (cyclone)
Изготовлен из стали. Он получает горячие топочные газы, выходящие из ротационной печи. Он служит для мокрой очистки и улавливание, с помощью центробежной силы, мелких частиц, захваченных с помощью турбулентности, присутствующей внутри печи.Made of steel. It receives the hot flue gases coming out of the rotary kiln. It serves for wet cleaning and trapping, by centrifugal force, of small particles captured by the turbulence present inside the oven.
1) Аммиак, присутствующий в баке D х02 для хранения, извлекают посредством центробежного насоса G х02 и направляют в реактор Rx01 периодического действия. Затем фторкремниевую кислоту направляют в реактор из бака D x01 посредством центробежного насоса G x01. Реактор Rx01, оборудованный средством Р x01 перемешивания и охлаждающим змеевиком Е x01, обеспечивает протекание гидролиза кислоты нацело, что приводит к образованию NH4F и осаждению SiO2 согласно реакции А.1) The ammonia present in the storage tank D x02 is recovered through centrifugal pump G x02 and sent to the batch reactor Rx01. Fluorosilicic acid is then sent to the reactor from tank D x01 by means of a centrifugal pump G x01. Reactor Rx01, equipped with mixing means P x01 and cooling coil E x01, ensures complete hydrolysis of the acid, which leads to the formation of NH 4 F and the precipitation of SiO 2 according to reaction A.
A) H2SiF6+6NH3+2H2O→6NH4F+SiO2↓A) H 2 SiF 6 +6NH 3 +2H 2 O→6NH 4 F+SiO 2 ↓
2) Полученную в R x01 суспензию извлекают посредством центробежного насоса G x04 и направляют в промежуточный бак D х03. Суспензию поддерживают при перемешивании с помощью Р х02 и охлаждают с помощью Е х02. На этой стадии раствор Mg(NO3)2 и Fe(NO3)3 также подают из D х203 и D х204 с помощью насосов G х205 и G х206, соответственно. рН раствора можно доводить до требуемого уровня посредством добавления аммиака из D х02 с помощью насоса G х03.2) The suspension obtained in R x01 is extracted using a centrifugal pump G x04 and sent to the intermediate tank D x03. The suspension is kept stirred with P x02 and cooled with E x02. At this stage, a solution of Mg(NO 3 ) 2 and Fe(NO 3 ) 3 is also supplied from D x203 and D x204 using pumps G x205 and G x206, respectively. The pH of the solution can be adjusted to the required level by adding ammonia from D x02 using pump G x03.
3) Суспензию извлекают из D х03 с помощью центробежного насоса G х05 и направляют в фильтр-пресс F x01. В нем удерживают диоксид кремния, а маточные растворы направляют в промежуточный бак D х04, поддерживаемый при постоянном перемешивании с помощью мешалки Р х03. Кек SiO2 промывают технологической водой, направляемой с помощью центробежного насоса G х06, чтобы извлечь флюорит, присутствующий в кеке. Промывочную воду также направляют в бак D х04.3) The suspension is removed from D x03 using a centrifugal pump G x05 and sent to the filter press F x01. Silicon dioxide is retained in it, and the mother liquors are sent to an intermediate tank D x04, maintained with constant stirring using a stirrer P x03. The SiO 2 cake is washed with process water directed using a G x06 centrifugal pump to extract the fluorite present in the cake. Rinse water is also sent to tank D x04.
4) Маточные растворы, извлеченные из D х04, направляют с помощью центробежного насоса G х07 в реактор R х02 непрерывного действия (перемешиваемый с помощью Р х04). Одновременно, взвешивающий шнековый транспортер Т х02 транспортирует гидроксид кальция, извлеченный из бункера D х05 с помощью вращающегося клапана Т x01, в реактор R х02, в котором протекает реакция В.4) Mother liquors extracted from D x04 are sent using a centrifugal pump G x07 to a continuous reactor R x02 (mixed with P x04). At the same time, the weighing screw conveyor T x02 transports the calcium hydroxide extracted from the hopper D x05 using the rotating valve T x01 into the reactor R x02, in which reaction B takes place.
B) 2NH4F+Са(ОН)2→CaF2↓+2H2O+2NH3↑B) 2NH 4 F+Ca(OH) 2 →CaF 2 ↓+2H 2 O+2NH 3 ↑
5) Полученную в R х02 суспензию извлекают с помощью центробежного насоса G х08 и направляют в промежуточный бак D х06 (перемешиваемый с помощью Р х05).5) The suspension obtained in R x02 is removed using a centrifugal pump G x08 and sent to the intermediate tank D x06 (mixed using R x05).
6) Из промежуточного бака D х06 суспензию извлекают с помощью центробежного насоса G х09 и направляют в фильтр-пресс F х02. В нем удерживают флюорит, а маточные растворы направляют в буферный бак D x11, поддерживаемый при постоянном перемешивании с помощью мешалки Р х07. Кек флюорита промывают технологической водой, с помощью насоса G x14, для извлечения присутствующего в кеке аммиака. Промывочную воду также направляют в Dx11. Влажный флюоритовый кек выгружают из фильтра F х02 и транспортируют в бункер D х07 для сбора.6) From the intermediate tank D x06, the suspension is removed using a centrifugal pump G x09 and sent to the filter press F x02. Fluorite is retained in it, and the mother liquors are sent to the buffer tank D x11, maintained with constant stirring using a stirrer P x07. The fluorite cake is washed with process water using a G x14 pump to extract the ammonia present in the cake. Wash water is also sent to Dx11. Wet fluorite cake is unloaded from filter F x02 and transported to hopper D x07 for collection.
7) Маточные растворы в D x11 состоят из NH3 в 10 масс. % растворе. Чтобы их повторно использовать в качестве реагента в А, их концентрацию необходимо повысить до 25 масс. %. Следовательно, их извлекают с помощью центробежного насоса G x11 и направляют в десорбер С х01, поддерживаемый при пониженном давлении с помощью насоса Р х09. Этот аппарат представляет собой насадочную колонну, в которую сверху подают маточные растворы, содержащие подлежащий концентрированию аммиак, и снизу подают поток пара при 200 кПа (2 бар), и он имеет такой размер, чтобы верхний погон представлял собой пары, содержащие 25% NH3, которые затем конденсируют в Е х03 и накапливают в D х12. Нижний погон состоит из избыточной воды, которую направляют в установку очистки воды.7) Stock solutions in D x11 consist of NH 3 in 10 wt. % solution. To reuse them as a reagent in A, their concentration must be increased to 25 wt. %. Consequently, they are removed using a centrifugal pump G x11 and sent to the desorber C x01, maintained at reduced pressure by pump P x09. This apparatus is a packed column into which mother liquors containing the ammonia to be concentrated are fed from above and a steam stream at 200 kPa (2 bar) is supplied from below, and is sized such that the overhead is vapor containing 25% NH 3 , which then condense into E x03 and accumulate into D x12. The bottom stream consists of excess water, which is sent to a water treatment plant.
25% аммиак, конденсированный при температуре немного выше 30°С, извлекают из D х12 с помощью центробежного насоса G х12 и направляют в бак D х02 для хранения. Охлаждающую воду для Е х03, а также для Е х01 и Е х02, поставляют из охлаждающей башни Z х01, которая снабжает контур с помощью насоса G х13.25% ammonia, condensed at a temperature slightly above 30°C, is removed from D x12 using a centrifugal pump G x12 and sent to tank D x02 for storage. Cooling water for E x03, as well as for E x01 and E x02, is supplied from the cooling tower Z x01, which supplies the circuit using pump G x13.
8) Устройства R x01, D х02, D х03, F x01, D х04, R х02, D х06, F х02 и Dx11 поддерживают при пониженном давлении с помощью вентилятора Р х08, чтобы препятствовать рассеиванию паров NH3 в атмосферу. Вентиляционные потоки направляют в нижнюю часть С х02, мокрого скруббера, в который сверху подают раствор H2SO4, хранящийся в баке D х10, с помощью насоса G х10, который служит для улавливания присутствующего в потоке аммиака. Не содержащие аммиака вентиляционные потоки таким образом выпускают в атмосферу, и раствор, содержащий сульфат аммония, образованный внутри скруббера, выпускают из нижней части колонны.8) Devices R x01, D x02, D x03, F x01, D x04, R x02, D x06, F x02 and Dx11 are maintained at reduced pressure using the fan P x08 to prevent the dispersion of NH 3 vapors into the atmosphere. The ventilation flows are directed to the lower part of C x02, a wet scrubber, into which a solution of H 2 SO 4 stored in tank D x10 is supplied from above using a pump G x10, which serves to capture the ammonia present in the flow. The ammonia-free vent streams are thus released to the atmosphere, and the solution containing ammonium sulfate formed within the scrubber is released from the bottom of the column.
9) Влажный флюорит, выгружаемый из бункера D х07 для сбора, транспортируют в ротационную печь В х01 с помощью подающего шнекового транспортера Т х03 А/В. Сушка происходит путем прямого контакта горячих топочных газов с влажным флюоритом. Вращение и высокая температура печи способствует образованию высушенных гранул флюорита. Поток воздуха, необходимый для сжигания, подают с помощью вентилятора Р х06, при этом мелкий продукт, захваченный топочными газами, выходящими из печи В х01, улавливается циклоном D х09 перед тем, как газы направляют в скруббер С х02. Высушенный флюорит в форме мелкого порошка затем выгружают из циклона D х09 с помощью вращающегося клапана Т х06, и его можно извлечь в верхней части процесса сушки. Высушенный флюорит в форме гранул затем выгружают из печи на извлекающий шнековый транспортер Т х04 и транспортируют в ковшовый элеватор Т х05, чтобы затем хранить в бункере D х08 для хранения.9) Wet fluorite, unloaded from hopper D x07 for collection, is transported to the rotary furnace B x01 using a feed screw conveyor T x03 A/B. Drying occurs by direct contact of hot flue gases with wet fluorite. The rotation and high temperature of the furnace promotes the formation of dried fluorite granules. The air flow required for combustion is supplied by the fan P x06, while the fine product entrained in the flue gases leaving the furnace B x01 is collected by the cyclone D x09 before the gases are sent to the scrubber C x02. The dried fluorite in fine powder form is then discharged from the D x09 cyclone using the T x06 rotary valve and can be recovered at the top of the drying process. The dried fluorite in the form of granules is then unloaded from the furnace onto the T x04 extraction screw conveyor and transported to the T x05 bucket elevator to then be stored in the D x08 storage hopper.
Установка по настоящему изобретению может обеспечить получение синтетического флюорита высокой чистоты (CaF2) в соответствии со способом, описанным в указанном первом воплощении R1 (Фиг. 1 и Фиг. 5). Установка содержит:The apparatus of the present invention can produce high purity synthetic fluorite (CaF 2 ) according to the method described in said first embodiment R1 (FIG. 1 and FIG. 5). Installation contains:
Зона загрузки и хранения реагентовReagent loading and storage area
D x01 (бак для хранения фторкремниевой кислоты)D x01 (fluorosilicic acid storage tank)
Полипропиленовый бак для хранения фторкремниевой кислоты, оборудованный клапаном для девакуумирования. Бак установлен внутри изолированного полиэтиленового резерв yap а-накопителя подходящего размера, оборудованного патрубками для подачи и извлечения и смотровым окном.Polypropylene tank for storing fluorosilicic acid, equipped with a valve for devacuuming. The tank is installed inside an insulated polyethylene reserve yap tank of suitable size, equipped with inlet and outlet pipes and an inspection window.
G x01 (насос для извлечения ФКК из D x01)G x01 (pump for extracting FCC from D x01)
Горизонтально установленный центробежный насос с корпусом и рабочим колесом, изготовленными из полипропилена или стали с покрытием. Оборудован двойным механическим уплотнением с подачей затворной жидкости.Horizontally mounted centrifugal pump with casing and impeller made of polypropylene or coated steel. Equipped with a double mechanical seal with barrier fluid supply.
D х02 (бак для хранения аммиака)D x02 (ammonia storage tank)
Бак, изготовленный из углеродистой стали, подходящей для хранения аммиака в водном растворе. Поддерживается при пониженном давлении с помощью Р х08 и оборудован клапаном для регулировки вакуума, изолированным полиэтиленовым резервуаром-накопителем подходящего размера, оборудованным патрубками для подачи и извлечения и смотровым окном.A tank made of carbon steel suitable for storing ammonia in aqueous solution. Maintained at reduced pressure by P x08 and equipped with a valve for vacuum regulation, an insulated polyethylene storage tank of suitable size, equipped with inlet and outlet connections and an inspection window.
G х02 (насос для извлечения NH3 из D х02)G x02 (pump for extracting NH 3 from D x02)
Горизонтально установленный центробежный насос с корпусом и рабочим колесом, изготовленными из полипропилена или стали с покрытием. Оборудован двойным механическим уплотнением с подачей затворной жидкости.Horizontally mounted centrifugal pump with casing and impeller made of polypropylene or coated steel. Equipped with a double mechanical seal with barrier fluid supply.
Зона первой реакцииFirst reaction zone
R x01 (реактор гидролиза ФКК)R x01 (FCC hydrolysis reactor)
Реактор периодического действия, изготовленный из стали с покрытием (эбонит) или полипропилена, с регулированием температуры с помощью Е x01 и перемешиваемый Р x01. Поддерживается при пониженном давлении с помощью Р х08 и оборудован патрубками для подачи реагентов и извлечения продукта.Batch reactor made of coated steel (ebonite) or polypropylene, temperature controlled by E x01 and stirred by P x01. Maintained under reduced pressure using P x08 and equipped with connections for supplying reagents and extracting the product.
Е x01 (охлаждающий змеевик R x01)E x01 (cooling coil R x01)
Изготовлен из SANICRO 28 (или подобного материала) и снабжается охлаждающей водой, поступающей из башни Z x01. Имеет такой размер, чтобы поддерживать температуру в пределах 50-60°С.Made from SANICRO 28 (or similar material) and supplied with cooling water from the Z x01 tower. It is sized to maintain the temperature within 50-60°C.
Р x01 (средство перемешивания R x01)R x01 (mixing means R x01)
Изготовлена из SANICRO 28 (или подобного материала), с приводом от электродвигателя. Сконструирована и имеет такой размер, чтобы обеспечивать подходящий контакт между реагентами.Made from SANICRO 28 (or similar material), driven by an electric motor. Designed and sized to provide suitable contact between reagents.
G х04 (насос для извлечения суспензии из R x01)G x04 (pump for extracting suspension from R x01)
Горизонтально установленный центробежный насос с корпусом и рабочим колесом, изготовленными из полипропилена или стали с покрытием. Оборудован простым механическим уплотнением.Horizontally mounted centrifugal pump with casing and impeller made of polypropylene or coated steel. Equipped with a simple mechanical seal.
D х03 (промежуточный бак)D x03 (intermediate tank)
Буферный бак, изготовленный из стали с покрытием или полипропилена, с регулированием температуры с помощью Е х02 и перемешиваемый Р х02. Поддерживается при пониженном давлении с помощью Р х08 и оборудован патрубками для подачи и извлечения.Buffer tank made of coated steel or polypropylene, temperature controlled by E x02 and stirred by P x02. Maintained under reduced pressure using P x08 and equipped with inlet and outlet connections.
Е х02 (охлаждающий змеевик D х03)E x02 (cooling coil D x03)
Изготовлен из SANICRO 28 (или подобного материала) и снабжается охлаждающей водой, поступающей из башни Z x01. Имеет такой размер, чтобы поддерживать температуру в пределах 30°С.Made from SANICRO 28 (or similar material) and supplied with cooling water from the Z x01 tower. It is sized to maintain the temperature within 30°C.
Р х02 (мешалка D х03)P x02 (mixer D x03)
Изготовлена из SANICRO 28 (или подобного материала), с приводом от электродвигателя. Имеет такой размер, чтобы обеспечивать подходящий контакт между реагентами (нитратами) и препятствовать осаждению диоксида кремния.Made from SANICRO 28 (or similar material), driven by an electric motor. Sized to provide suitable contact between reactants (nitrates) and to prevent silica precipitation.
D х203 и D х204 (бак для хранения Mg(NO3)2 и Fe(NO3)3 в растворе)D x203 and D x204 (tank for storing Mg(NO 3 ) 2 and Fe(NO 3 ) 3 in solution)
Небольшие полиэтиленовые баки объемом 1 м3.Small polyethylene tanks with a volume of 1 m 3 .
G х03 (насос для подачи аммиака в D х03)G x03 (pump for supplying ammonia to D x03)
G х205 и G х206 (насосы для извлечения нитрата)G x205 and G x206 (pumps for nitrate extraction)
Небольшие дозировочные насосы.Small dosing pumps.
Зона первого фильтрованияFirst filtration zone
G х05 (насос, снабжающий F x01)G x05 (pump supplying F x01)
Пневматический мембранный насос, снабжаемый воздухом пневматической системы.Pneumatic diaphragm pump supplied with air from the pneumatic system.
F x01 (первый фильтр-пресс)F x01 (first filter press)
Автоматический фильтр-пресс с полипропиленовыми пластинами и фильтровальным полотном. Оборудован поддоном для сбора влаги, системой выжимания и продувки мембраны, промывки фильтровального полотна и промывки кека. Также оборудован вытяжным колпаком, соединенным с Р х08.Automatic filter press with polypropylene plates and filter cloth. Equipped with a tray for collecting moisture, a system for squeezing and blowing the membrane, washing the filter cloth and washing the cake. Also equipped with an exhaust hood connected to P x08.
G х06 (насос для промывки кека)G x06 (pump for cake washing)
Горизонтально установленный центробежный насос с корпусом и рабочим колесом из чугуна, оборудован простым механическим уплотнением.Horizontally mounted centrifugal pump with casing and impeller made of cast iron, equipped with a simple mechanical seal.
D х104 (испаритель)D x104 (evaporator)
Изготовлен из стали с покрытием. Поддерживается при пониженном давлении с помощью Р х08 и оборудован патрубками для подачи и извлечения. Повышение температуры (вплоть до 130°С) обеспечивает превращение фторида аммония в бифторид аммония, который обладает большей реакционной способностью относительно СаСО3.Made from coated steel. Maintained under reduced pressure using P x08 and equipped with inlet and outlet connections. An increase in temperature (up to 130°C) ensures the conversion of ammonium fluoride into ammonium bifluoride, which is more reactive relative to CaCO 3 .
Е х04 (нагревательная рубашка D х104)E x04 (heating jacket D x104)
Изготовлена из углеродистой стали и снабжается паром. Имеет такой размер, чтобы довести температуру внутри D х104 вплоть до примерно 130°С.Made of carbon steel and supplied with steam. It is sized to bring the internal temperature D x104 up to approximately 130°C.
Р х03 (мешалка испарителя D х104)P x03 (evaporator stirrer D x104)
Зона второй реакцииSecond reaction zone
G х07 (насос, снабжающий R х02)G x07 (pump supplying R x02)
Горизонтально установленный центробежный насос с корпусом и рабочим колесом, изготовленными из стали с покрытием или полипропилена, оборудованный простым механическим уплотнением.Horizontally mounted centrifugal pump with casing and impeller made of coated steel or polypropylene, equipped with a simple mechanical seal.
D х105 (бункер для хранения карбоната)D x105 (carbonate storage bunker)
Изготовлен из углеродистой стали, оборудован вентиляционным каналом, снабженным пылеуловителем с рукавным фильтром для удаления пыли и вентилятором. Питается от автоцистерны через пневматический транспортер.Made of carbon steel, equipped with a ventilation duct, equipped with a dust collector with a bag filter for dust removal and a fan. It is fed from a tanker truck through a pneumatic conveyor.
Т x01 (вращающийся клапан)T x01 (rotary valve)
Т х102 (шнековый транспортер для извлечения карбоната)T x102 (screw conveyor for carbonate extraction)
Изготовлен из стали, оборудован весами, способными отвешивать карбонат в стехиометрическом количестве в реактор R х02.Made of steel, equipped with scales capable of weighing carbonate in stoichiometric quantities into the R x02 reactor.
R х02 (реактор для образования флюорита)R x02 (reactor for fluorite formation)
Реактор типа реактора с постоянным перемешиванием, изготовленный из стали с покрытием (эбонит) или полипропилена и перемешиваемый с помощью Р х04. Поддерживается при пониженном давлении с помощью Р х08 и оборудован патрубками для подачи реагентов и извлечения продукта.The reactor is a continuously stirred reactor type, made of coated steel (ebonite) or polypropylene and stirred with P x04. Maintained under reduced pressure using P x08 and equipped with connections for supplying reagents and extracting the product.
Р х04 (мешалка реактора R х02)R x04 (reactor stirrer R x02)
Изготовлена из SANICRO 28 (или подобного материала), с приводом от электродвигателя. Имеет такой размер, чтобы обеспечивать подходящий контакт между реагентами и препятствовать осаждению флюорита.Made from SANICRO 28 (or similar material), driven by an electric motor. Sized to provide suitable contact between reagents and prevent fluorite precipitation.
G х08 (насос из R х02 в D х06)G x08 (pump from R x02 to D x06)
Горизонтально установленный центробежный насос с корпусом и рабочим колесом, изготовленными из стали с покрытием или полипропилена, оборудованный простым механическим уплотнением.Horizontally mounted centrifugal pump with casing and impeller made of coated steel or polypropylene, equipped with a simple mechanical seal.
D х06 (промежуточный бак)D x06 (intermediate tank)
Буферный бак, изготовленный из стали с покрытием или полипропилена, перемешиваемый Р х05. Поддерживается при пониженном давлении с помощью Р х08 и оборудован патрубками для подачи и извлечения.Buffer tank made of coated steel or polypropylene, stirred P x05. Maintained under reduced pressure using P x08 and equipped with inlet and outlet connections.
Р х05 (мешалка D х06)P x05 (mixer D x06)
Изготовлена из SANICRO 28 (или подобного материала), с приводом от электродвигателя. Имеет такой размер, чтобы препятствовать осаждению флюорита.Made from SANICRO 28 (or similar material), driven by an electric motor. It is sized to prevent fluorite precipitation.
Зона второго фильтрованияSecond filtration zone
G х09 (насос, снабжающий F х02)G x09 (pump supplying F x02)
Пневматический мембранный насос, снабжаемый воздухом пневматической системы.Pneumatic diaphragm pump supplied with air from the pneumatic system.
F х02 (второй фильтр-пресс)F x02 (second filter press)
Автоматический фильтр-пресс с полипропиленовыми пластинами и фильтровальным полотном. Оборудован поддоном для сбора влаги, системой выжимания и продувки мембраны, промывки фильтровального полотна и промывки кека. Также должен быть оборудован вытяжным колпаком, поддерживаемым при пониженном давлении с помощью Р х08.Automatic filter press with polypropylene plates and filter cloth. Equipped with a tray for collecting moisture, a system for squeezing and blowing the membrane, washing the filter cloth and washing the cake. It must also be equipped with an exhaust hood maintained at reduced pressure using P x08.
D х07 (бункер для сбора влажного синтетического флюорита)D x07 (hopper for collecting wet synthetic fluorite)
D x11 (промежуточный бак)D x11 (intermediate tank)
Изготовлен из углеродистой стали. Поддерживается при пониженном давлении с помощью Р х09 и снабжен патрубками для подачи и извлечения. Он служит буфером для С x01.Made from carbon steel. Maintained under reduced pressure using P x09 and equipped with inlet and outlet connections. It serves as a buffer for C x01.
Р х07 (мешалка для бака Dx11)P x07 (mixer for tank Dx11)
G х14 (насос для промывки кека)G x14 (pump for cake washing)
Горизонтально установленный центробежный насос с корпусом и рабочим колесом из чугуна, оборудован простым механическим уплотнением.Horizontally mounted centrifugal pump with casing and impeller made of cast iron, equipped with a simple mechanical seal.
Зона извлечения аммиакаAmmonia extraction zone
G x11 (насос, подающий маточные растворы в С x01)G x11 (pump supplying mother liquors to C x01)
Горизонтально установленный центробежный насос с корпусом и рабочим колесом из чугуна (стали), оборудован простым механическим уплотнением.Horizontally mounted centrifugal pump with casing and impeller made of cast iron (steel), equipped with a simple mechanical seal.
С x01 (десорбер аммиака)C x01 (ammonia stripper)
Изготовлен из углеродистой стали, снабжен насадкой (металлические кольца Рашига 2,54 мм (1 дюйм)), верхними и нижними подающими патрубками и системой для подачи маточных растворов в верхнюю часть. Поддерживается при пониженном давлении с помощью Р х09.Made of carbon steel, equipped with a nozzle (2.54 mm (1 inch) metal Raschig rings), upper and lower supply pipes and a system for supplying mother liquors to the upper part. Maintained at reduced pressure using P x09.
Е х03 (конденсатор)E x03 (capacitor)
Изготовлен из углеродистой стали, горизонтального типа с конденсацией в межтрубной зоне. Снабжается в трубной зоне охлаждающей водой, поступающей из водяной башни Z x01.Made of carbon steel, horizontal type with condensation in the inter-tube area. It is supplied in the pipe zone with cooling water coming from the water tower Z x01.
D х12 (накопительный бак)D x12 (storage tank)
Изготовлен из углеродистой стали или полипропилена. Поддерживается при пониженном давлении с помощью Р х09.Made from carbon steel or polypropylene. Maintained at reduced pressure using P x09.
G х12 (насос, подающий конденсированный аммиак в D х02)G x12 (pump supplying condensed ammonia to D x02)
Горизонтально установленный центробежный насос с корпусом и рабочим колесом, изготовленными из полипропилена или стали с покрытием. Оборудован двойным механическим уплотнением с подачей затворной жидкости.Horizontally mounted centrifugal pump with casing and impeller made of polypropylene or coated steel. Equipped with a double mechanical seal with barrier fluid supply.
Р х09 (вентилятор)P x09 (fan)
Осевой вентилятор. Напор такой, чтобы гарантировать пониженное давление в С x01.Axial fan. The pressure is such as to guarantee a reduced pressure in C x01.
Зона очистки вентиляционного каналаVentilation duct cleaning area
Р х08 (вентилятор)P x08 (fan)
Осевой вентилятор.Axial fan.
D х10 (бак для хранения H2SO4)D x10 (H 2 SO 4 storage tank)
Небольшие полиэтиленовые баки объемом 1 м3.Small polyethylene tanks with a volume of 1 m 3 .
G х10 (насос, подающий H2SO4 в С х02)G x10 (pump supplying H 2 SO 4 to C x02)
Дозировочный насос.Dosing pump.
С х02 (мокрый скруббер)S x02 (wet scrubber)
Изготовлен из полипропилена, насадка из пластмассы (кольца Рашига 2,54 мм (1 дюйм)), оборудован баком системы рециркуляции с регулируемым рН. Система для подачи кислой воды в верхней части. Поддерживается при пониженном давлении с помощью Р х08.Made of polypropylene, plastic nozzle (2.54 mm (1 inch) Raschig rings), equipped with a pH-adjustable recirculation system tank. System for supplying acidic water at the top. Maintained at reduced pressure using P x08.
Z x01 (охлаждающая башня)Z x01 (cooling tower)
G х13 (насос, снабжающий охлаждающий контур из Z x01)G x13 (pump supplying the cooling circuit from Z x01)
Зона сушки флюоритаFluorite drying zone
В x01 (сушилка)B x01 (dryer)
Ротационная печь, снабженная горелкой, зоной мокрой очистки от дымовых частиц (циклон), загрузочной воронкой, шнековыми транспортерами для подачи и извлечения флюорита, редукторным двигателем для изменения скорости вращения и гидравлическими поршнями для изменения наклона.A rotary kiln equipped with a burner, a wet cleaning zone for removing smoke particles (cyclone), a feeding hopper, screw conveyors for feeding and extracting fluorite, a gear motor for changing the rotation speed and hydraulic pistons for changing the inclination.
Т х03 А/В (шнековые транспортеры для подачи влажного флюорита в ротационную печь)T x03 A/B (screw conveyors for feeding wet fluorite into a rotary kiln)
Шнековые транспортеры из углеродистой стали, оборудованные электродвигателем, подходящие для подачи флюорита в ротационную печь с постоянным расходом.Carbon steel screw conveyors equipped with an electric motor, suitable for feeding fluorite into a rotary kiln at a constant flow rate.
Т х04 (извлекающий шнековый транспортер)T x04 (removal screw conveyor)
Шнековый транспортер из углеродистой стали для извлечения гранулированного флюорита из ротационной печи и питания ковшового элеватора Т х05. Оборудован электродвигателем, который действует при постоянной скорости.Carbon steel screw conveyor for extracting granular fluorite from a rotary kiln and feeding the T x05 bucket elevator. Equipped with an electric motor that operates at a constant speed.
Т х05 (ковшовый элеватор)T x05 (bucket elevator)
Ковшовый элеватор из стали, снабженный электродвигателем. Он получает гранулированный флюорит из шнекового транспортера Т х04 и питает бункер для хранения D х10.Bucket elevator made of steel, equipped with an electric motor. It receives granular fluorite from the T x04 screw conveyor and feeds the D x10 storage bin.
Т х06 (вращающийся клапан)T x06 (rotating valve)
Вращающийся клапан из стали. Он регулирует выгрузку частиц, увлекаемых и захватываемых циклоном D х09, в резервуар для хранения, расположенный ниже.Rotating valve made of steel. It regulates the discharge of particles entrained and captured by cyclone D x09 into a storage tank located below.
Р х06 (вентилятор)P x06 (fan)
Осевой вентилятор, снабженный электродвигателем. Он поставляет поток воздуха, необходимый для сжигания в горелке В x01.Axial fan equipped with an electric motor. It supplies the air flow required for combustion in burner B x01.
D х08 (бункер для хранения гранулированного флюорита)D x08 (bunker for storing granular fluorite)
Стальной (или алюминиевый) бункер, подходящий для размещения в нем гранулированного продукта. Подачу осуществляют с высоты ковшовым элеватором Т х05. Снабжен вентилятором и пылеуловителем с рукавным фильтром для выброса в атмосферу.A steel (or aluminum) bin suitable for holding granular product. Feeding is carried out from a height using a T x05 bucket elevator. Equipped with a fan and a dust collector with a bag filter for release into the atmosphere.
D х09 (циклон)D x09 (cyclone)
Изготовлен из стали. Он получает горячие дымовые газы, поступающие из ротационной печи. Он предназначен для мокрой очистки и улавливания, с помощью центробежной силы, мелких частиц, захваченных с помощью турбулентности, присутствующей внутри печи.Made of steel. It receives hot flue gases coming from the rotary kiln. It is designed to wet clean and collect, by centrifugal force, small particles captured by the turbulence present inside the oven.
1) Аммиак, присутствующий в баке D х02 для хранения, извлекают посредством центробежного насоса G х02 и направляют в реактор R x01 периодического действия. Затем фторкремниевую кислоту направляют в реактор посредством центробежного насоса G x01. Реактор R x01, оборудованный средством P x01 перемешивания и охлаждающим змеевиком Е x01, обеспечивает протекание гидролиза кислоты нацело, что приводит к образованию NH4F и осаждению SiO2 согласно реакции А.1) The ammonia present in the storage tank D x02 is recovered by means of a centrifugal pump G x02 and sent to the batch reactor R x01. Fluorosilicic acid is then sent to the reactor via a centrifugal pump G x01. Reactor R x01, equipped with mixing means P x01 and cooling coil E x01, ensures complete hydrolysis of the acid, which leads to the formation of NH 4 F and the precipitation of SiO 2 according to reaction A.
A) H2SiF6+6NH3+2H2O→6NH4F+SiO2↓A) H 2 SiF 6 +6NH 3 +2H 2 O→6NH 4 F+SiO 2 ↓
2) Полученную в R x01 суспензию извлекают посредством центробежного насоса G x04 и направляют в промежуточный бак D х03. Суспензию поддерживают при перемешивании с помощью Р х02 и охлаждают с помощью Е х02. На этой стадии раствор Mg(N03)2 и Fe(N03)3 подают из D х203 и D х204 с помощью насосов G х205 и G х206, соответственно. рН раствора можно доводить до требуемого уровня посредством добавления аммиака из D х02 с помощью насоса G х03.2) The suspension obtained in R x01 is extracted using a centrifugal pump G x04 and sent to the intermediate tank D x03. The suspension is kept stirred with P x02 and cooled with E x02. At this stage, a solution of Mg(N0 3 ) 2 and Fe(N0 3 ) 3 is supplied from D x203 and D x204 using pumps G x205 and G x206, respectively. The pH of the solution can be adjusted to the required level by adding ammonia from D x02 using pump G x03.
3) Суспензию извлекают из D х03 с помощью центробежного насоса G х05 и направляют в фильтр-пресс F x01. В нем удерживают диоксид кремния, а маточные растворы направляют в теплообменник/испаритель D х104, состоящий из мешалки Р х03 и нагревательной рубашки Е х04. На этой стадии фторид аммония, доведенный до примерно 130°С потоком пара, разлагается на бифторид аммония (более реакционноспособный относительно карбоната кальция), высвобождая моль NH3 (реакция В). Кек SiO2 промывают технологической водой, направляемой с помощью центробежного насоса G х06, чтобы извлечь флюорит, присутствующий в кеке. Промывочную воду также направляют в бак D х104.3) The suspension is removed from D x03 using a centrifugal pump G x05 and sent to the filter press F x01. Silicon dioxide is retained in it, and the mother liquors are sent to the heat exchanger/evaporator D x104, consisting of a stirrer P x03 and a heating jacket E x04. At this stage, ammonium fluoride, brought to about 130°C by a stream of steam, decomposes into ammonium bifluoride (more reactive relative to calcium carbonate), releasing a mole of NH 3 (reaction B). The SiO 2 cake is washed with process water directed using a G x06 centrifugal pump to extract the fluorite present in the cake. Rinse water is also sent to tank D x104.
В) 2NH4F→NH4HF2+NH3 B) 2NH 4 F→NH 4 HF 2 +NH 3
4) Маточные растворы, извлеченные из D х104, направляют с помощью центробежного насоса G х07 в реактор R х02 непрерывного действия (перемешиваемый с помощью Р х04). Одновременно, взвешивающий шнековый транспортер Т х102 транспортирует карбонат кальция, извлеченный из бункера D х105 с помощью вращающегося клапана Т x01, в реактор R х02, в котором протекает реакция С.4) Mother liquors extracted from D x104 are sent using a centrifugal pump G x07 to a continuous reactor R x02 (mixed with P x04). At the same time, the weighing screw conveyor T x102 transports calcium carbonate, extracted from the hopper D x105 using the rotating valve T x01, into the reactor R x02, in which reaction C takes place.
С) NH4HF2+СаСО3→CaF2↓+CO2↑+NH3↑C) NH 4 HF 2 +CaCO 3 →CaF 2 ↓+CO 2 ↑+NH 3 ↑
5) Полученную в R х02 суспензию извлекают с помощью центробежного насоса G х08 и направляют в промежуточный бак D х06 (перемешиваемый с помощью Р х05).5) The suspension obtained in R x02 is removed using a centrifugal pump G x08 and sent to the intermediate tank D x06 (mixed using R x05).
6) Из промежуточного бака суспензию извлекают с помощью центробежного насоса G х09 и направляют в фильтр-пресс F х02. В нем удерживают флюорит и маточные растворы направляют в буферный бак D x11, перемешиваемый с помощью мешалки Р х07. Кек флюорита промывают технологической водой, с помощью насоса G х14, для извлечения присутствующего в кеке аммиака. Промывочную воду также направляют в D x11. Влажный флюоритовый кек выгружают из фильтра и транспортируют в бункер D х07 для сбора.6) The suspension is removed from the intermediate tank using a centrifugal pump G x09 and sent to the filter press F x02. Fluorite is kept in it and the mother liquors are sent to the buffer tank D x11, mixed using a stirrer P x07. The fluorite cake is washed with process water using a G x14 pump to extract the ammonia present in the cake. Rinse water is also sent to D x11. The wet fluorite cake is unloaded from the filter and transported to hopper D x07 for collection.
7) Маточные растворы в D x11 состоят из NH3 в 10 масс. % растворе. Чтобы их повторно использовать в качестве реагента в А, их концентрацию необходимо повысить до 25 масс. %. Следовательно, их извлекают с помощью центробежного насоса G x11 и направляют в десорбер С х01, поддерживаемый при пониженном давлении с помощью насоса Р х09. Этот аппарат представляет собой насадочную колонну, в которую сверху подают маточные растворы, содержащие подлежащий концентрированию аммиак, и снизу подают поток пара при 200 кПа (2 бар), и он имеет такой размер, чтобы верхний погон представлял собой пары, содержащие 25% NH3, которые затем конденсируют в Е х03 и накапливают в D х12. Нижний погон состоит из избыточной воды, которую направляют в установку очистки воды.7) Stock solutions in D x11 consist of NH 3 in 10 wt. % solution. To reuse them as a reagent in A, their concentration must be increased to 25 wt. %. Consequently, they are removed using a centrifugal pump G x11 and sent to the desorber C x01, maintained at reduced pressure by pump P x09. This apparatus is a packed column into which mother liquors containing the ammonia to be concentrated are fed from above and a steam stream at 200 kPa (2 bar) is supplied from below, and is sized such that the overhead is vapor containing 25% NH 3 , which then condense into E x03 and accumulate into D x12. The bottom stream consists of excess water, which is sent to a water treatment plant.
25% аммиак, конденсированный при температуре немного выше 30°С, извлекают из D х12 с помощью центробежного насоса G х12 и направляют в бак D х02 для хранения. Охлаждающую воду для Е х03, а также для Е х01 и Е х02, поставляют с помощью охлаждающей башни Z х01 и подают в контур с помощью насоса G х13.25% ammonia, condensed at a temperature slightly above 30°C, is removed from D x12 using a centrifugal pump G x12 and sent to tank D x02 for storage. Cooling water for E x03, as well as for E x01 and E x02, is supplied using the cooling tower Z x01 and fed into the circuit using pump G x13.
8) Устройства R x01, D х02, D х03, F x01, D х04, R х02, D х06, F х02 и Dx11 поддерживают при пониженном давлении с помощью вентилятора Р х08, чтобы препятствовать рассеиванию паров NH3 в атмосферу. Вентиляционные потоки направляют в нижнюю часть С х02, мокрого скруббера, в который сверху подают раствор H2SO4, хранящийся в баке D х10, с помощью насоса G х10, который служит для улавливания присутствующего в потоке аммиака. Не содержащие аммиака вентиляционные потоки таким образом выпускают в атмосферу и раствор, содержащий сульфат аммония, образованный внутри скруббера, выпускают из нижней части колонны.8) Devices R x01, D x02, D x03, F x01, D x04, R x02, D x06, F x02 and Dx11 are maintained at reduced pressure using the fan P x08 to prevent the dispersion of NH 3 vapors into the atmosphere. The ventilation flows are directed to the lower part of C x02, a wet scrubber, into which a solution of H 2 SO 4 stored in tank D x10 is supplied from above using a pump G x10, which serves to capture the ammonia present in the flow. The ammonia-free vent streams are thus released to the atmosphere and the solution containing ammonium sulfate formed within the scrubber is released from the bottom of the column.
9) Влажный флюорит, выгружаемый из бункера D х07 для сбора, транспортируют в ротационную печь В х01 с помощью подающего шнекового транспортера Т х03 А/В. Сушка происходит путем прямого контакта горячих топочных газов с влажным флюоритом. Вращение и высокая температура печи способствует образованию высушенных гранул флюорита. Поток воздуха, необходимый для сжигания, подают с помощью вентилятора Р х06, при этом мелкий продукт, захваченный топочными газами, выходящими из печи В х01, улавливается циклоном D х09 перед тем, как его направляют в скруббер С х02. Высушенный флюорит в форме мелкого порошка затем выгружают из циклона D х09 с помощью вращающегося клапана Т х06, и его можно извлечь в верхней части процесса сушки. Высушенный флюорит в форме гранул затем выгружают из печи на извлекающий шнековый транспортер Т х04 и транспортируют в ковшовый элеватор Т х05, чтобы затем хранить в бункере D х08 для хранения.9) Wet fluorite, unloaded from hopper D x07 for collection, is transported to the rotary furnace B x01 using a feed screw conveyor T x03 A/B. Drying occurs by direct contact of hot flue gases with wet fluorite. The rotation and high temperature of the furnace promotes the formation of dried fluorite granules. The air flow required for combustion is supplied by the fan P x06, while the fine product entrained in the flue gases leaving the furnace B x01 is collected by the cyclone D x09 before being sent to the scrubber C x02. The dried fluorite in fine powder form is then discharged from the D x09 cyclone using the T x06 rotary valve and can be recovered at the top of the drying process. The dried fluorite in the form of granules is then unloaded from the furnace onto the T x04 extraction screw conveyor and transported to the T x05 bucket elevator to then be stored in the D x08 storage hopper.
Указанные воплощения R1 (Фиг. 1 и 5), R2 (Фиг. 2 и 6), R3 (Фиг. 3 и 7) и R4 (Фиг. 4 и 8) содержат существенную стадию сушки и гранулирования, служащую для получения синтетического флюорита, который можно использовать в существующей промышленной технологии. Фактически, как хорошо известно, используемый в качестве сырьевого материала флюорит следует подавать на технологические линии по производству HF в форме сухого порошка с надлежащим размером частиц. В способе по настоящему изобретению стадия сушки не только обеспечивает удаление воды, содержащейся в продукте, но также в ней получают зерна агрегированного материала, с которыми можно легко обращаться (транспортировать, хранить в бункерах, дозировать и измельчать) в обычных широко распространенных промышленных технологиях. Стадию сушки-гранулирования выполняют с суспензией синтетического флюорита, содержащей 30-50 масс. % влаги, выходящей из D х07 и направляемой к Т х03 А/В так, чтобы она поступала в загрузочную воронку. Используя ленточный извлекающий транспортер, оборудованный опрокидывающим устройством, можно регулировать загрузку влажного флюорита, поступающего в печь В х01. Эту загрузку изменяют так, чтобы иметь расход высушенной суспензии и гранул, составляющий от 180 до 300 кг/ч (частота двигателя составляет приблизительно от 9,34 Гц до 15 Гц). Извлеченная с ленточного транспортера суспензия поступает в воронку, которая, в свою очередь, подает ее на лежащий ниже шнековый транспортер, который доставляет флюорит в печь. Шнековый транспортер имеет постоянную скорость вращения.Said embodiments R1 (FIGS. 1 and 5), R2 (FIGS. 2 and 6), R3 (FIGS. 3 and 7) and R4 (FIGS. 4 and 8) comprise a substantial drying and granulating step to produce synthetic fluorite, which can be used in existing industrial technology. In fact, as is well known, fluorite used as a raw material should be supplied to HF production lines in the form of a dry powder with an appropriate particle size. In the process of the present invention, the drying step not only removes the water contained in the product, but also produces grains of aggregated material that can be easily handled (transported, binned, dosed and crushed) by conventional common industrial processes. The drying-granulation stage is performed with a suspension of synthetic fluorite containing 30-50 wt. % of moisture leaving D x07 and directed to T x03 A/B so that it enters the loading funnel. Using a belt extraction conveyor equipped with a tipping device, it is possible to regulate the loading of wet fluorite entering the B x01 furnace. This charge is varied to have a flow rate of dried slurry and granules of 180 to 300 kg/h (motor frequency is approximately 9.34 Hz to 15 Hz). The suspension removed from the conveyor belt enters a funnel, which, in turn, feeds it to an underlying screw conveyor, which delivers the fluorite to the furnace. The screw conveyor has a constant rotation speed.
Горелка, оборудованная автоматическим регулятором состава топливовоздушной смеси, работает с таким расходом сжиженного углеводородного газа, чтобы иметь в камере сгорания температуру, составляющую от 700°С до 800°С, например, 784°С. Эту температуру измеряют с помощью термопары, соединенной с диагностической системой связи, настраивая расход топлива. Настройку расхода топлива изменяли, например, от 4 до 8 м3/ч (расходомер на входе горелки). Температура топочных газов, выходящих из печи, также измеренная с помощью термопары, соединенной с диагностической системой связи, показывает значение, составляющее, например, от 120°С до 220°С. Например, наклон ротационной печи поддерживали постоянным с помощью поршня на высоте 91 см выше уровня пола, так чтобы придать печи наклон 1,58°.The burner, equipped with an automatic regulator of the air-fuel mixture, operates with such a flow rate of liquefied hydrocarbon gas to have a temperature in the combustion chamber ranging from 700°C to 800°C, for example, 784°C. This temperature is measured using a thermocouple connected to the diagnostic communication system, adjusting the fuel flow. The fuel flow setting was changed, for example, from 4 to 8 m 3 /h (flow meter at the burner inlet). The temperature of the flue gases leaving the furnace, also measured by a thermocouple connected to the diagnostic communication system, shows a value of, for example, 120°C to 220°C. For example, the tilt of a rotary kiln was kept constant using a piston at a height of 91 cm above the floor so as to give the kiln a tilt of 1.58°.
Скорость вращения печи контролируют с помощью редукторного электродвигателя, оборудованного инвертором. В выполняемых испытаниях инвертор изменяет его частоту, например, между 9,5 и 30 Гц, чтобы обеспечить вращение печи со скоростью, составляющей, например, от 8 до 23 об/мин. Высушенную гранулированную суспензию извлекают из печи с помощью шнекового транспортера в верхней части печи. Конечный продукт, синтетический флюорит, сохраняют и взвешивают, и мелкие частицы, увлеченные турбулентностью топочных газов и захваченные в циклоне (при высоком расходе конечного продукта, выше 300 кг/ч, наблюдали расход 80-100 кг/ч продукта из циклона), также сохраняют и взвешивают. Количество гранулированного и обработанного в циклоне флюорита, прибавляют к потере влажности в течение процессом, что таким образом дает возможность закрыть материально-энергетический баланс процесса. Гранулированный синтетический флюорит затем направляют в лабораторию для тщательного анализа полученных характеристик (ППП (потери при прокаливании) и распределение размеров частиц).The rotation speed of the furnace is controlled using a gear motor equipped with an inverter. In the tests carried out, the inverter changes its frequency, for example between 9.5 and 30 Hz, to ensure that the oven rotates at a speed of, for example, between 8 and 23 rpm. The dried granular slurry is removed from the kiln using a screw conveyor at the top of the kiln. The final product, synthetic fluorite, is stored and weighed, and small particles, carried away by the turbulence of the flue gases and captured in the cyclone (at high flow rates of the final product, above 300 kg/h, a flow rate of 80-100 kg/h of product from the cyclone was observed), are also stored and weighed. The amount of fluorite granulated and processed in a cyclone is added to the loss of moisture during the process, which thus makes it possible to close the material-energy balance of the process. The granulated synthetic fluorite is then sent to the laboratory for careful analysis of the resulting characteristics (LOI (loss on ignition) and particle size distribution).
В таблицах ниже суммированы результаты, полученные в нескольких испытаниях.The tables below summarize the results obtained from several trials.
Согласно одному из воплощений настоящего изобретения, в установке по настоящему изобретению на выходе бака (D х07) для хранения может быть обеспечен реактор, для приема указанного синтетического флюорита в форме суспензии из указанного бака (D х07) для хранения и приема водного раствора кислот, предпочтительно 5% или 10% HCl или H2SO4, и фильтрующее устройство для удаления избытка оксидов, карбонатов или гидроксида кальция.According to one embodiment of the present invention, in the installation of the present invention, a reactor may be provided at the outlet of the storage tank (D x07) for receiving said synthetic fluorite in the form of a suspension from said storage tank (D x07) and receiving an aqueous solution of acids, preferably 5% or 10% HCl or H 2 SO 4 , and a filter device to remove excess oxides, carbonates or calcium hydroxide.
В способе по настоящему изобретению, реализованном, например, с помощью указанных воплощений R1 (Фиг. 1 и 5), R2 (Фиг. 2 и 6), R3 (Фиг. 3 и 7) и R4 (Фиг. 4 и 8), предусматривают применение стадий промывки и последующего фильтрования с использованием водных растворов разбавленных кислот, такими как 5% или 10% HCl или H2SO4, на выходе синтетического флюорита из F х02, до стадии сушки, чтобы уменьшить концентрацию оксидов, присутствующих в синтетическом флюорите, например, MgO, или Al2O3, или Fe2O3, и/или избыточных карбонатов, например, СаСО3, и/или избыточного гидроксида кальция. Уменьшение концентрации, например, MgO предотвращает проблемы в течение стадии реакции с серной кислотой. Эту реакцию проводят в ротационной печи с рубашкой, нагреваемой топочными газами, циркулирующими в рубашке печи. В частности отмечено, что образующийся гипс обычно образует налет на стенках печей для получения HF, подавляя таким образом теплообмен между горячими топочными газами (внешняя часть печи) и реакционной массой (внутренняя часть печи). Этот эффект может вызвать полную остановку реакции, с получением нежелательного простоя установки или, в любом случае, значительно увеличивает удельное потребление флюорита (количество потери флюорита в гипсе возрастает).In the method of the present invention, implemented, for example, using the indicated embodiments R1 (Figs. 1 and 5), R2 (Figs. 2 and 6), R3 (Figs. 3 and 7) and R4 (Figs. 4 and 8), involve the use of washing steps and subsequent filtration using aqueous solutions of dilute acids, such as 5% or 10% HCl or H 2 SO 4 , at the outlet of the synthetic fluorite from F x02, prior to the drying stage, in order to reduce the concentration of oxides present in the synthetic fluorite, for example, MgO, or Al 2 O 3 , or Fe 2 O 3 , and/or excess carbonates, for example CaCO 3 , and/or excess calcium hydroxide. Reducing the concentration of eg MgO prevents problems during the sulfuric acid reaction step. This reaction is carried out in a jacketed rotary furnace heated by flue gases circulating in the furnace jacket. In particular, it has been noted that the resulting gypsum typically forms a deposit on the walls of HF furnaces, thus inhibiting heat exchange between the hot flue gases (furnace exterior) and the reaction mass (furnace interior). This effect can cause the reaction to stop completely, resulting in unwanted plant downtime, or, in any case, significantly increases the specific fluorite consumption (the amount of fluorite lost in the gypsum increases).
Синтетический флюорит по настоящему изобретению, полученный, например, посредством указанных воплощений R1 (Фиг. 1 и 5), R2 (Фиг. 2 и 6), R3 (Фиг. 3 и 7) и R4 (Фиг. 4 и 8), обладает следующими физико-химическими характеристиками, которые характеризуют его как новый продукт:The synthetic fluorite of the present invention, obtained, for example, through the specified embodiments R1 (Figs. 1 and 5), R2 (Figs. 2 and 6), R3 (Figs. 3 and 7) and R4 (Figs. 4 and 8), has the following physico-chemical characteristics that characterize it as a new product:
- значение ППП (измеренное в соответствии с процедурами и технологиями, известными специалисту, в образцах с выпускной стороны D х08), составляющее от 0,3 до 1,2, предпочтительно от 0,5 до 0,8, еще более предпочтительно от 0,6 до 0,7,- an SPP value (measured in accordance with procedures and technologies known to the person skilled in the art, in samples from the outlet side D x08), ranging from 0.3 to 1.2, preferably from 0.5 to 0.8, even more preferably from 0, 6 to 0.7,
- значение БЭТ (измеренное в соответствии с процедурами и технологиями, известными специалисту, в образцах с выпускной стороны D х07 после сушки при 800°С в лаборатории), составляющее от 20 м2/г до 100 м2/г, предпочтительно от 40 м2/г до 80 м2/г, еще более предпочтительно от 50 м2/г до 60 м2/г,- BET value (measured in accordance with procedures and technologies known to the skilled person, in samples from the outlet side D x07 after drying at 800°C in the laboratory), ranging from 20 m 2 /g to 100 m 2 /g, preferably from 40 m 2 /g to 80 m 2 /g, even more preferably from 50 m 2 /g to 60 m 2 /g,
- средний размер частиц (измеренный в соответствии с процедурами и технологиями, известными специалисту), приведенный ниже в масс. % по отношению к массе флюорита:- average particle size (measured in accordance with procedures and technologies known to the specialist), given below in mass. % relative to the mass of fluorite:
более 10 мм: ноль,more than 10 mm: zero,
более 5 мм, составляет от 1 до 10, предпочтительно от 1 до 5, еще более предпочтительно от 1 до 3,more than 5 mm, ranges from 1 to 10, preferably from 1 to 5, even more preferably from 1 to 3,
более 1 мм, составляет от 40 до 80, предпочтительно от 50 до 70, еще более предпочтительно от 55 до 65,more than 1 mm, ranges from 40 to 80, preferably from 50 to 70, even more preferably from 55 to 65,
более 0,05 мм, составляет от 10 до 30, предпочтительно от 15 до 25, еще более предпочтительно от 20 до 25,more than 0.05 mm, ranges from 10 to 30, preferably from 15 to 25, even more preferably from 20 to 25,
менее 0,05 мм, составляет от 1 до 20, предпочтительно от 5 до 15, даже более предпочтительно от 5 до 10.less than 0.05 mm, ranges from 1 to 20, preferably from 5 to 15, even more preferably from 5 to 10.
Флюорит по настоящему изобретению также имеет:The fluorite of the present invention also has:
- концентрацию диоксида кремния SiO2 менее 1%, предпочтительно менее 0,7%, еще более предпочтительно менее 0,35% (измеренную в соответствии с процедурами и технологиями, известными специалисту, на образцах, обожженных при 800°С),- a concentration of silicon dioxide SiO 2 less than 1%, preferably less than 0.7%, even more preferably less than 0.35% (measured in accordance with procedures and technologies known to the specialist, on samples fired at 800 ° C),
- значение концентрации MgO менее 0,5%, предпочтительно менее 0,3%, еще более предпочтительно менее 0,2% (измеренное в соответствии с процедурами и технологиями, известными специалисту, на образцах, обожженных при 800°С).- MgO concentration value less than 0.5%, preferably less than 0.3%, even more preferably less than 0.2% (measured in accordance with procedures and technologies known to the specialist, on samples fired at 800°C).
В таблице 2 показан состав синтетического флюорита, полученного в форме суспензии, поступающей из F х02.Table 2 shows the composition of synthetic fluorite obtained in the form of a suspension coming from F x02.
В таблице 3 показаны основные соединения.Table 3 shows the main compounds.
В таблице 4 показан состав полученного синтетического флюорита, высушенного в форме гранул, поступающих из В х01.Table 4 shows the composition of the resulting synthetic fluorite, dried in the form of granules coming from B x01.
В таблице 5 показаны основные соединения.Table 5 shows the main connections.
Claims (20)
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
IT102015902342300 | 2015-04-02 |
Related Parent Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2017134417A Division RU2718080C2 (en) | 2015-04-02 | 2016-03-31 | High purity synthetic fluorite, method of its production and installation for implementation of method |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2819540C1 true RU2819540C1 (en) | 2024-05-21 |
Family
ID=
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3684435A (en) * | 1969-05-20 | 1972-08-15 | Rikkihappo Oy | Method of preparing calcium fluoride and soluble phosphate from fluorine containing phosphate rock |
SU1142446A1 (en) * | 1983-03-02 | 1985-02-28 | Предприятие П/Я Г-4567 | Method of obtaining calcium fluoride |
SU1498711A1 (en) * | 1986-08-08 | 1989-08-07 | Предприятие П/Я В-8469 | Method of separating fluorine as calcium fluoride from fluorine-bearing solutions |
RU2072324C1 (en) * | 1996-06-20 | 1997-01-27 | Денисов Анатолий Кузьмич | Method for production of calcium fluoride |
US20090180947A1 (en) * | 2004-01-21 | 2009-07-16 | Morta Chemical Industrial Co., Ltd. | Method For Producing Calcium Fluoride, Reusing Method And Recycling Method Thereof |
RU2388694C2 (en) * | 2006-01-05 | 2010-05-10 | Валерий Николаевич Степаненко | Calcium fluoride synthesis method and device for realising said method |
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3684435A (en) * | 1969-05-20 | 1972-08-15 | Rikkihappo Oy | Method of preparing calcium fluoride and soluble phosphate from fluorine containing phosphate rock |
SU1142446A1 (en) * | 1983-03-02 | 1985-02-28 | Предприятие П/Я Г-4567 | Method of obtaining calcium fluoride |
SU1498711A1 (en) * | 1986-08-08 | 1989-08-07 | Предприятие П/Я В-8469 | Method of separating fluorine as calcium fluoride from fluorine-bearing solutions |
RU2072324C1 (en) * | 1996-06-20 | 1997-01-27 | Денисов Анатолий Кузьмич | Method for production of calcium fluoride |
US20090180947A1 (en) * | 2004-01-21 | 2009-07-16 | Morta Chemical Industrial Co., Ltd. | Method For Producing Calcium Fluoride, Reusing Method And Recycling Method Thereof |
RU2388694C2 (en) * | 2006-01-05 | 2010-05-10 | Валерий Николаевич Степаненко | Calcium fluoride synthesis method and device for realising said method |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
LIMIN SUN, LAURENCE C. CHOW, Preparation and properties of nano-sized calcium fluoride for dental applications, Dental Mater., 2008, v. 24, p.p. 111-116. * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP3191406B1 (en) | Method for production of aluminum chloride derivatives | |
RU2718080C2 (en) | High purity synthetic fluorite, method of its production and installation for implementation of method | |
TWI699333B (en) | Process for manufacturing highly porous slaked lime and product thereby obtained | |
CN105502423A (en) | Method for producing high-grade zircon sand | |
CN102500184A (en) | Closed-circuit recycling process of waste gas and waste residue generated during production of brown fused alumina and calcium carbide | |
RU2819540C1 (en) | Synthetic fluorite of high purity, method of its production and installation for implementation of method | |
JPS58120518A (en) | Manufacture of high-purity alumina and transition alumina manufactured through said method | |
WO2012164072A1 (en) | Sodium bicarbonate product with excellent flowability and its method of manufacture | |
Medyankina et al. | Synthesis of nanosized silica from industrial waste and its characteristics | |
CN105253907B (en) | Comprehensive utilization method for processing low-grade bauxite through chemical floating method | |
EP3126290A2 (en) | High purity synthetic fluorite and process for preparing the same | |
OA18423A (en) | High purity synthetic fluorite, process for preparing the same and apparatus therefor. | |
CN101993100B (en) | Silicon tetrafluoride byproduct separation process | |
US20230074106A1 (en) | Combination preparation process and combination preparation system for zirconia and methylchlorosilane and/or polysilicon | |
CN213416277U (en) | Sewage recycling system for preparing hydrogen fluoride from fluosilicic acid | |
JP4294354B2 (en) | Calcium fluoride production method and use | |
CN105967191B (en) | Process and device for preparing fumed silica by taking red mud as raw material | |
JP5129039B2 (en) | Method for producing basic copper carbonate | |
US20090252662A1 (en) | Process for purifying inorganic materials | |
Hoffman et al. | Development of a hydrochloric acid process for the production of alumina from clay | |
JP2013220956A (en) | Method and apparatus for producing calcium fluoride | |
RU54032U1 (en) | TECHNOLOGICAL SITE FOR TITANIUM DIOXIDE | |
CN103037954B (en) | Sequestration of carbon dioxide using tricalcium aluminate | |
CN103038174A (en) | Process for recovery of alumina using tricalcium aluminate |