Способ получения бората аммония

Способ получения бората аммония

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Саветских

Социалистических

Республик „ (61) Дополнительное к авт. свид-зу (22) Заявлено 09.08.74 (21) 2051671/23-26 с присоединением заявки М (23) Приоритет

Опубликовано 30.06.76. Бюллетень Хо 24

Дата опубликования описания 03.08.76 (5)) М, Кл.- С 01В 35/12

Гссударстгениый ксмитет

Совете !4ив npoe СССР ке гяаы изсг)1етениЙ (53) УДК 546.273(088.8) (72) Автор изобретения

Ю. Л. Мартынюк

Приморский горнохимический комбинат им, 50-летия СССР (71) Заявитель (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ БОРАТА АММОНИЯ

Изобретение относится к технологии получения борных соединений, широко применяемых во многих отраслях промышленности, например в производстве стекла, эмалей, твердых сплавов, в химической, пищевой и других отраслях.

В частности, кристаллический тетраборат аммония может служить удобным промежуточным продуктом для получения борного ангидрида, боратов щелочных и других металлов, борной кислоты, пербората натрия и других боропродуктов.

Известны способы получения кристаллического бората аммония из боркальцийсодержащих руд, основанные на разложении боркальцийсодержащих руд растворами углеаммонийных солей или смесью газообразного аммиака и углекислоты при температуре от комнатной до 90 — 95 С с последующим отделением полученных растворов бората аммония от твердой фазы и кристаллизацией бората аммония при охлаждении раствора.

Получение кристаллического бората аммония этими способами возможно из руд, богатых по бору, например типа колеманита, содержащих 30 — 40 /О В20З. При переработке более бедных, например датолитовых и данбуритовых, руд, содержащих 8 — 14 /О В20з, получают растворы бората аммония низкой концентрации, из которых кристализация бората аммония путем охлаждения растворов затруднительна из-за относителш о высокой растворимости бората аммония.

В этом случае для кристаллизации бората

5 аммония необходимо производить упаривание раствора или, например, аммонизировать раствор газообразным или жидким аммиаком, что позволяет вести процесс кри таллизации с высоким выходом кристаллов из растворов

10 относительно низкой концентрации.

Таким способом могут перерабатываться на борат аммония прокаленная датолитовая или данбуритовая руды, или другие боркальцийсодержащпе руды.

Известен способ получения бората аммония путем прокаливания датолитовой или других боркальцийсодержащих руд, мокрого измельчения с раствором борной кислоты концентра20 цией 0,2 — 2,50/О В2ОЗ с последующей обработкой полученной пульпы растворами углеаммонийных солей при стехиометрическом количестве или их недостатке (в расчете на В О в руде) и при подаче углекислоты в процессе

25 разложения в количестве не менее 2-х кратного избытка в расчете на содержание ВеОз в руде. Далее отделяют раствор от шлама, кристаллизацией выделяют из раствора борат аммония и отделяют его от маточного раст30 вора.

519398

Известный способ имеет следующие основные недостатки: наличие в прокаленной руде свободной окиси кальция способствует разложению углеаммонийных солей с выделением свободного аммиака, что кроме дополнительных потерь аммиака приводит к снижению извлечения В 03 в раствор при разложении прокаленной руды углеаммонийными солями даже при одновременной подаче в процессе разложения углекислого газа; недостаточно полное извлечение ВЗО3 в раствор; из-за низкой концентрации перерабатываемых растворов бората аммония водный баланс технологического процесса требует выведения из процесса воды в виде маточных растворов после отделения кристаллического бора,а аммония или других технологических растворов, содержащих значительное количество (1 — 4о/о) борного ангидрида, что приводит к потерям В303.

С целью повышения выхода продукта предложено пульпу измельченного спека перед обработкой его углеаммонийными солями карбонизировать в течение 5 — 30 мин при температуре 20 — 90 С.

Целесообразно шлам после отделения от раствора бората аммония репульпировать и полученную пульпу обрабатывать углекислым газом при температуре 30 — 90 С, взятым в

2,0 — 3,5-кратном избытке по отношению к борному ангидриду, содержащемуся в шламе, с последующим отделением осадка от фильтрата.

Целесообразно также маточный раствор и/или фильтрат после отделения шлама в количестве 20 — 70 обрабатывать известковым молоком и полученный борат кальция направлять, например, на стадию обработки руды углеаммонийными солями.

Обработку шлама углекислотой производят в 1 — 5 стадий по противоточной схеме; при этом концентрация СО> в газе может составлять 8 — 100 о/о.

Предварительная карбонизация пульпы борсодержащей руды, обработка шлама углекислотой, маточного раствора и/или фильтр ата известковым молоком позволяет увеличить степень извлечения борного ангидрида в раствор на -20,0 /о. При этом при обработке маточного раствора и/или фильтрата известковым молоком, растворы после отделения бората кальция и отгонки аммиака могут быть использованы в качестве промывной воды на стадии разложения борсодержащего сырья.

Пример 1. 250 г прокаленной при 100 С датолитовой руды, после мокрого помола содержащей 13,5 /о В 03 общего и 12,44 /о В 03 в углекислоторастворимой форме, и 8 г 90 /оного СаО, репульпируют 903 г раствора, содержащего 1,65/о В303 в виде борной кислоты, и карбонизиру1от в лабораторной флотокамере в течение 10 мин при 70 С 30 оо-ным

25 зо

65 углекислым газом, взятым в количестве

36,2 литра.

В результате фильтрации суспензии после карбонизации получают 811 rраствора,,содержащего 1,65 /о В 03.

Содержание В303 в жидкой фазе до и после предварительной карбонизации не изменяется, что свидетельствует об отсутствии разложения борсодержащих компонентов спека руды при карбонизации в приведенных условиях. В цикловых опытах указанный раствор возвращают на репульпацию прокаленной руды перед предварительной карбонизацией, а в промышленных условиях его целесообразно подавать на стадию мокрого измельчения.

Кек после фильтрации карбонизированной суспензии, содержащей 72 r жидкой фазы, репульпируют 831 г раствора тетрабората аммония, содержащего 1,93о/о В 03, в полученную суспензию вводят 18,6 г углеаммонийной соли (в пересчете на 100/о (ХН4)3СО3) и при

75 С в течение 60 мин в лабораторной флотокамере проводят разложение с одновременной подачей в процессе разложения 30о/о-ного углекислого газа, взятого в количестве 45,8 л.

В результате фильтрации пульпы после разложения получают 857,8 г раствора, содержащего 4,6 /о В303 и 1,2 /о NH4+, что соответствует степени извлечения В303 в раствор 71,5 /о от содержания его в спеке в углекислоторастворимой форме.

Пример 2. 258 г материала, состоящего из 250 г прокаленной при температуре около

1000 С после предварительного обогащения в тяжелых средах датолитовой руды, содержащей после мокрого измельчения 15,66 о/о

В303 общего и 13,77 /о В303 в углекислоторастворимой форме и 8 r 90 -ного СаО, репульпируют 903 г раствора, содержащего 1,57 В303 в виде борной кислоты, и карбонизируют в лабораторной флотокамере в течение 10 мин при 70 С 30 /о-ным углекислым газом, взятым в количестве 41,2 л.

В результате фильтрации суспензии после карбонизации получают 839 г раствора, содержащего 1,6 В303, что соответствует переходу В 03 в раствор при карбонизации около

0 82 о/о

В цикл оных опытах указанный раствор возвращают на репульпацию прокаленной и измельченной руды перед стадией предварительной карбонизации. В промышленных условиях его целесообразно направлять на стадию мокрого измельчения.

Как после фильтрации карбонизированной суспензии, содержащей 74,5 r жидкой фазы, репульпируют 986 г раствора тетрабората аммония, содержащего 2,0 /о В303, в полученную суспензию вводят 36,2 г углеаммонийной соли (в пересчете на 100 /о (NH4) 3СО3), и 45 г шестиводного бората кальция, содержащего

29,9 /о В303, что соответствует количеству оборотного бората кальция, получаемого при осаждении его из фильтрата 1 стадии доразложения (см. пример 3).

519398

Составитель В. Гродзовская

Редактор P. Кононович Техред Е. Подурушина Корректор T. Гревцова

Заказ 1684)6 Изд. М 1515 Тираж 630 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, 7К-35, Раушская наб., д. 4/5

Типография, пр. Сапунова, 2

Полученную суспензию обрабатывают в течение 60 мин в лабораторной флотокамере при 58 С 30%-ным углекислым газом в коли. честве 70,5 л.

В результате фильтрации, полученной после разложения пульпы, имеют 890 г раствора, содержащего 5,1% ВзОз, что соответствует степени извлечения В20з в раствор 85,9 /о от содержания его в спеке в углекислоторастворимой форме.

Пример 3.

Кек, полученный после фильтрации прошедшей разложение пульпы в примере 2, направляют на доразложение в две стадии углекислотой по противоточной схеме. При этом в проведенных цикловых опытах указанный кек репульпируют фильтратом II стадии доразложения (количество фильтрата 880 мл, содержание В Оз 0,58%) и при 68 С в течение

60 мин при непрерывной подаче 30% углекислого газа в количестве 24,5 л, проводят доразложение на 1 стадии. После доразложения пульпу фильтруют, фильтрат в количестве

878 r с содержанием 1,7% В20з направляют на осаждение из него бората кальция. После осаждения шестиводного бората кальция из указанного фильтрата известковым молоком по обычному режиму (рН = 11,5 — 12,3;

= 22 — 35 С) суспензию фильтруют, шестиводный борат кальция возвращают на разложение вместе с прокаленной рудой (как в примере 2), а фильтрат после отделения бората кальция в количестве 880 г, содержащий

0,136% В Оз, после отгонки из него свободного аммиака путем нагревания направляют на репульпацию кека после 1 стадии доразложения. Избыток фильтрата выводят из схемы.

Кек после 1 стадии доразложения, репульпированный фильтратом, обрабатывают 30 ной углекислотой, подаваемой в количестве

14,1 литра в течение 60 мин, при температуре

58 С, в лабораторной флотокамере. Полученную суспензию фильтруют, фильтрат, содержащий 0,58 /а В Оз, направляют на репульпацию кека перед 1 стадией доразложения, а шлам выводят из схемы. При этом содержание В20з в углекислоторастворимои форме в выводимом шламе составляет 0,71%, что соответствует извлечению В Оз в раствор от содержания его в углекислоторастворимой форме в исходной руде около 94,5 /о.

Раствор, полученный при фильтрации пульпы после разложения (см. пример 2) направляют на кристаллизацию из него тетрабората аммония путем аммонизации по известному

10 способу.

Маточник, полученный после отделения кристаллов бората аммония и отгонки свободного аммиака путем нагревания, содержащий около 2 /о В20з, направляют на репульпацию

15 кека после предварительной карбонизации (см. пример 2), а отогнанный из этого маточника аммиак — на стадию кристаллизации бората аммония для аммонизации раствора.

Формула изобретения

1. Способ получения бората аммония путем прокаливания борсодержащей руды, мокрого измельчения с последующей обработкой пульпы растворами углеаммонийных солей в присутствии углекислого газа, отделения раствора от шлама, кристализации бората аммония и отделения его от маточного раствора, отл ич а ю щи и с я тем, что, с целью повышения выхода продукта, пульпу перед обра30 боткой углеаммонийными солями карбонизи1чют в течение 5 — 30 мин при температуре

20 — 90 С.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что шлам репульпируют и полученную пульпу

35 обрабатывают углекислым газом при температуре 30 — 90 С, взятым в 2,0 — 3,5-кратном избытке по отношению к борному ангидриду, содержащемуся в шламе, с последующим отделением осадка от фильтрата.

40 3. Способ по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что маточный раствор и/или фильтрат после отделения шлама в количестве 20 — 70% обрабатывают известковым молоком и полученный борат кальция направляют, например, 45 на стадию обработки руды углеамонийными соля ми.