Способ растворения фтористого кальция

Способ растворения фтористого кальция

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВ ЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Сециалистичесних

Реслублик

iii>833520 (61) Дополнительное к авт. сеид-ву (51)М. К.е З (22) Заявлено 210979 (2l) 2838766/23-26 с присоединением заявки М

С 01 F 11/22

B 01 F 1/00

Государстаеииый комитет

СССР ио аелам изобретеиий и открытий (23) Приоритет

Опубликовано 3005.81.БюллетЕмь М 20 (53) УДК 661 842 ° 361 (088.8) Дата опубликования описания 3005.81

Г.Е. Ревзин,. D.Ô. Костыря, В.И. Алексеенко и Н.С. Климкович

P2) Авторы изобретения

I (1 (, т

f;

Днепропетровский металлургический институт и Институт теплофизики Сибирского отделения AH СССР 7 l)Заявители (54) СПОСОБ РАСТВОРЕНИЯ ФТОРИСТОГО

КАЛЬЦИЯ

Изобретение относится к способам растворения фтористого кальция и может найти применение в аналитической химии, лабораторной практике и химической технологии как для растворения малорастворимого в воде фтористого кальция, так и с целью извлечения ценных компонентов из смесей с фтористым кальцием селективным, выщелачиванием последнего.

Известен способ растворения фторнстого кальция 16%-ным раствором соляной кислоты .при 20-95ОС в. присут- ствии двуокиси кремния в виде геля, кремневой кислоты, который берут в количестве 1,29-50,0 г/л в пересчете на Si0 при весовом соотношении

CaF . раствор HCl 1:20 (1).

Недостатком данного способа является длительность процесса (30 ч) 20 н большой расход соляной кислоты (более 18 л на 1 кг фтористого кальция).

Наиболее близким к предлагаемому .по технической сущности и достигаемому результату является способ растворения фтористого кальция разбавленным раствором соляНОй кислоты при нагревании в присутствии хлористого алюминия, заключающийся в том, что в 5-10%-ный подкисленный соляной кислотой раствор хлористого алюминия, взятый в избытке, вводят тонкоизмельченный фтористый кальцнй,или продукт, содержащий СаГа, и реакционную смесь нагревают. Концентрация свободной НС1 в растворе составляет 12%. На растворение

1 кг фтористого кальция расходуют

4,123 — 8,246 кг А С)9 6Н.„0 (2).

Недостатком этого способа является длительность процесса (до

10 ч).

Цель, изобретения — сокращение . времени процесса..

Поставленная цель достигается тем, что .в способе растворения фтористого кальция растворение ведут разбавленным раствором соляной кислоты при нагревании в присутствии алюминийсодержащего инициатора, причем в качестве алюминийсодержащего инициатора используют металлический алюминий или его сплавы при весовом соотношении СаГд:Al = 1:0,12 — 1:0,18

Кроме того, соляную кислоту берут с концентрацией 5,1-11,3% при весовом соотношении CaF : раствор

HCl = 1 10 - 1:20.

833520

Способ осуществляется следующим образом .

Флористый кальций з аливают раствором соляной кислоты и в реакционную смесь добавляют рассчитанное количество алюминия или алюминиевого сплава в виде кусков, гранул, стружки„. проволоки, ленты, фольги или порошка.- В зависимости от коцентрации соляной кислоты и дисперсности алюминия его введение в реакционную смесь может осуществляться либо в один прием, либо отдельными порциями в несколько приемов. После добавления алюминия раствор нагревается за счет тепла химической реакции между. металлом и кислотой, причем температуру раствора в зависимости от объема раствора, концентрации кнслоты, количества введенного в раствор алюминия и его удельной. поверхности устанавливают в интервале от. 60 C до температуры кипения раствора. В тех случаях, когда выделяющегося при растворении алюминия тепла недостаточно для достижения температуры.кипения раствора, последний дополнительно подогревают до требуемой температуры.

Выделяющийся при растворении алюминия водород способствует перемешиванию реакционной смеси, тем самым интенсифицируя процесс растворения. Время, необходимое для полного растворения фтористого кальция, зависит от многих факторов, среди которых определяющая роль принадлежит дисперсности продукта (точнее — величине удельной поверхности). Так, например, растворение фтористого кальция с размерами частиц 0,020,05 мм протекает в течение 1530 мин, тогда как время полного растворения плавленого фтористого кальция с частицами 1-3 мм и более составляет несколько часов.

Оптимум соотношений СаР :Al u

CaF> . .раствор HC) установлен с учетом того, что при количествах меньших 0,12 кг и алюминия и 10 кг раствора соляной кислоты на 1 кг фтористого кальция не наступает полного растворения последнего, а увеличение количеств сверх 0,18кг. алюминия и 20 кг раствора кислоты на 1 кг CaF не обеспечивает дальнейшего существенного роста скорости процесса, но вызывает повышение расхода реагентоВ и объема раствора. Диапазон концентраций соляной кислоты 5,1-11,3 вес.Ъ выбран, исходя из расчета получения раствора с содержанием 2-4 вес.% свободной соляной кислоты после полного растворения металлического алюминия.

1О

Помимо чистого металлического алюминия могут использоваться различные алюминиевые сплавы.

Алюминиевые сплавы быстрее растворяются в соляной кислоте, чем чистый алюминий, что способствует росту скорости процесса растворения фтористого кальция. Большинство алюминиевых сплавов и вторичный алюминий дешевле гранулированного металлического алюминия реактивной чистоты и это существенно повышает экономические показатели процесса, в особенности при использовании отходов механической обработки заготовок из алюминиевых сплавов — обрезков, стружки и т.п. Кроме того, содержащиеся в алюминиевых сплавах компоненты (кремний, марганец, титан и ряд других), переходя в раствор, способствуют повышению растворимости фтористого кальция. Однако при значительном содержании в сплаве таких легирующих компонентов, как кремний, магний или цинк, последние могут образовывать нерастворимый в разбавленной соляной кислоте осадок двуокиси кремния или образующихся по реакции обмена фторидов магния или цинка. Поэтому в технологии растворения фтористого кальция целесообразно испольэовать сплавы, содержащие не менее 94-96% алюминия при суммарном содержании кремния, магния и цинка не выше 2-4Ъ. Когда растворение фтористого кальция проводится в аналитических целях, использование сплавов нежелательно иэ-эа воэможности внесения в анализируемый раствор значительного количества примесей, которые могут оказывать влияние на результаты анализа.

Для растворения используют фтористый кальций квалификации Ч. (ГОСТ 7169-69) с размером частиц меньше 0,05 мм, а такие измельченный до крупности 0,63-1,0 мм плав состава 60 вес.Ъ окиси алюминия в виде пластинчатых монокристаллов и 40 вес.Ъ фтористого кальция, другие использованные реагенты— соляная кислота Х.Ч. (ГОСТ 3118-67), гранулированный .алюминий Ч. (МРТУ

6-09-5931-69), алюминий хлористый 6-водный Ч. (ГОСТ 3759-65), а также дуралюмин марки Д18.

Пример 1. К 100 г фтористого кальция, помещенным в колбу, приливают 1,95 л 5,2Ъ-ной соляной кислоты удельного веса

1,024 г/см и добавляют 14 r гранулированного алюминия. Весовое соотношение CaF ..Al = 1:0,14. Реакционная смесь нагревается эа счет тепла реакции до 60 С. Смесь подогревают на песчаной бане при

833520

1О

Формула изобретения

Составитель Л. Ситнова

Редактор С. Тараненко Техред М. Коштура . Корректор М. Демчик

Заказ 3906/17 Тираж 505 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", r.Óæroðoä, ул.Проектная, 4 слабом кипении до полного растворения фториетого кальция. Время полного растворения 25 мин. Раствор после охлаждения не содержит ни осадка, ни мути.

Пример 2. 100 г фтористого кальция помещают в колбу, приливают 950 мл 11,3%-ной соляной кислоты удельного веса 1,054 г/см

3 и добавляют 18 г гранулированного алюминия. Весовое соотношение

CaF .А1 составляет 1:0,18. Реакционная смесь разогревается до кипения беэ дополнительного внеш- . него подогрева. Время полного растворения фтористого кальция 15 мин.

Пример 3. 100 r фтористого кальция и 1,2 л 6,43%-ной соляной кислоты удельного веса

1,030 .г/см помещают в колбу, куда.в два.приема с интервалом 10-15 мин добавляют 12,5 r дуралюмина марки Д18 в виде стружки толщиной

0,8-1 мм. По данным химического анализа, "уммарное содержание в дуралюмине меди, магния и марганца составляет 3,6 вес.Ъ, что соответствует количеству введенного алюминия 12,05 r. Весовое соотношение CaFg..А1 составляет 1:0,12.

Температура раствора во время растворения алюминия 70-75 С. При нагревании раствора на песчаной бане до кипения время полного растворения фтористого кальция 40 мин.

Пример 4. В известном способе растворения фтористого кальция навески плава окиси алюминия с фтористым кальцием по 50 r (содержание фтористого кальция .по .20 г в каждой навеске) помещают в стеклянные конические колбы и добавляют в первую колбу 250 мл

11,3Ъ-ной соляной кислоты и 2, r . гранулированного алюминия (опыт), а во вторую 800 мл 5Ъ-ного раствора хлористого алюминия в 1,5Ъ-ной соляной кислоте (контроль) °

Обе колбы накрывают часовым стеклом для предотвращения испарения растворов, помещают на песчаную баню и нагревают при слабом. кипении, периодически контролируя полноту растворения фтористого кальция. Контроль осуществляют . наблюдением под микроскопом промытой от раствора и высушенной пробы осадка. Растворение фтористого кальция считается законченным, когда проба осадка целиком состоит из прозрачиых пластинчатых монокристаллов оки<ги алюминия, не содержащих белых непрозрачных включений фтористого кальция ни между отдельнымм кристаллами, ни на гранях кристаллов.

В укаэанных условиях в первой колбе (опыт) растворение фтористого кальь ция заканчивается через 2 ч, причем основная масса фткр>ристого кальция растворяется за 1,5 ч. Во второй колбе (контроль| растворение фтористого кальция протекает

10 ч.

Таким образом, предлагаемый способ позволяет сократить время процесса до 2 ч 15 мин за счет

IIoBM8eHHH скорости растворения фтористого кальция в 1,5-5 раз при одновременном снижении объемов раствора в 2-4 раза. Кроме того, использование более дешевых реагентов (металлического алюминия и его сплавов) по сравнению с хлористым алюминием и снижение расхода реагентов приводит к уменьшению затрат на 4,5 — 9,4 руб. на 1 кг фтористого кальция без учета экономии эа счет снижения энергозатрат и затрат на переработку и очистку . растворов.

1. Способ растворения фтористого кальция разбавленным раствором соляной кислоты при нагревании в присутствии алюминийсодержащего инициатора, о т л и ч а ю— шийся тем, что, с целью сокращения времени процесса, в качестве алюминийсодержащего инициатора используют металлический алюминий и его снлавы при весовом соотношении СаГ :А1 = 1:0,12 — 1:0,18.

2. Способ по п.1, о т л и ч а— ю шийся тем, что соляную кислоту берут с концентрацией 5,1-11,3Ъ при весовом соотношении CaF : раствор НС1 = 1:10 — 1:20.

Источники информации, принятые во нимание при экспертизе

1. "Журнал общей химии", 1936, т. 6, Р 4, с. 606 °

2. Лисицын В.И., Волков С.Т.

"Заводская лаборатория". 1939, т. 8, Р 9, с. 943 (прототип).