Способ получения фторида кальция

Способ получения фторида кальция

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

O Il И С A Н И Е (иl929563

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКРМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советсиик

Социавнстичесиик

Респубпни (63) Дополнительное к авт. саид-ву (22) Заявлено 05. 11 . 80 (21) 3001139/23-26 (53)М. Кл. с присоедииениеее заявки РеС 01 F 11/22

Гоеударственый квиитет

СССР ао авлаи изебретений и открытий (23) ПриоритетОпубликовано 23 ° 05 ° 82. Бюллетень М 19 (53) УДК 661.842..361(008.8) Дата опубликования описания 23.05. 82 (72) Авторы изобретения

P.À.Карвацкая, Л.А.Костромина, И.Ю.Свядо

Т.П.Писоцкая и Т ° А.Краснорудс

Всесоюзный научно-исследовательский и пр институт титана (7I ) Заявитель (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ФТОРИДА КАЛЬЦИЯ

Изобретение относится к области химической технологии и направлено на.охрану внешней среды от загрязнений, повышение комплексного использования титано-магниевого сырья и утилизацию отходов производства. фторид кальция широко используют в различных отраслях промышленности.

Синтетический фтористый кальций, содержащий 653 Салоп и 20-253 примесей кремневой кислоты, наряду с природным плавиковым шпатом или взамен его может применяться в качестве минррализатора в производстве цемента и при варке стекла. Высокопроцентный фтоlj ри стый к аль ц и й, соде ржащи и 944 и более CaF@> предназначается как наполнитель для резины, используется в качестве флюса в металлургическом процессе и для других целей.

Известен способ получения фторида кальция путем обработки фторсодержащих растворов кальцийсодержащим реагентом при перемешивании при 0-60 C.

В качестве фторсодержащих растворов используют растворы фтористого аммония или фтористого водорода, а в ка-. честве кальцийсодержащего реагентаводный раствор 6-аминокапроата кальция, содержащего более 2,5 вес.Ф кальция в пересчете на Са(ОН) „ 1) .

Недостатком этого способа является сложность процесса, связанная с использованием органических реагентов.

Наиболее близким по, технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому является способ получения фторида кальция путем обработки фторсодержащих растворов кальцийсодержащим реагентом при перемешивании с последующим отделением продукта. В качестве фторсодержащих растворов используют кремнефтористоводородную кислоту, а в качестве кальцийсодержащего реагента - известь, известняк или мел.

Реакция взаимодействия кремнефтористоводородной кислоты с окисью или

3 929 карбонатом кальция протекают по уравнениям

Н ь! +3Са0=3СаГ, +5!0 +Н О и (1 или

+1F<+3CaC0>=3CaF<+S f 0<+3C0 +Н, О

Оптимальными условиями процесса осаждения являются: соотношение СаО:

: H

CaSIF, концентрация исходной H

70-80ОС путем подвода тепла извне, при непрерывном перемешивании смеси в течение 2-3 ч. Синтетический "фто- . ристый кальций, полученный посредст" вом СаСО при оптимальных условиях, содержал от 62 до 663 СаГ 1,от 2 до 12ь..

СаСО, от 19 до 33 ь 10(и до 0,9 о полуторных окислов (21.

Недостатком известного способа является низкое содержание основного вещества в продукте (62-663), сложность процесса, связанная с необходимостью проведения процесса при повышенной температуре (70-80ОС) и длительность перемешивания (2-3 ч) °

Цель изобретения - повышение содержания основного вещества в продукте до 95-974, упрощение процесса за счет снижения Температуры процесса до 20-25оС и сокращение продолжительности перемешивания до. 30 мин.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу получения

- фторида кальция, заключающемуся в обработке фторсодержащих растворов кальцийсодержащим реагентом при пе" ремешивании с последующим отделением продукта, причем в качестве кальцийсодержащего реагента используют отходы титано-магниевого производства йа основе хлорида кальция. К тому же, используют отходы титано-магниевого производства, содержащие 1020 г/л хлорида кальция, 2,5"3,0 г/л карбоната кальция, 0,2-0,3 г/л окиси кальция и при обработке соотношение ионов кальция и фтора поддерживают равным 2-4:1 °

Отличительными признаками способа являются использование в качестве кальцийсодержащего реагента отходов титано-магниевого производства на основе хлорида кальция.

Дополнительными отличительными признаками являются использование

563 4 отходов титано-магниевого производства, содержащих 10-20 г/л и хлорида кальция, 2,5-3,0 г/л карбоната кальция., 0,2-0,3 г/л окиси кальция и соотношение ионов кальция и фтора при обработке.

Способ реализуется следующим образом.

В титановом производстве при элек1о тролитическом способе получения титановых порошков иэ хлоридно-фторидных электролитов в процессе щелочной гидрообработки катодного осадка получаются производственные растворы, 1$ содержащие до 45 г/л фторидов, требующие специального обезвреживания.

С другой стороны, на титано-магниевых предприятиях имеются жидкие отходы производства, представляющие со. щ бой пульпы, содержащие такце компоненты, которые специально применяются при получении фтористого кальция: хлористый кальций, карбонат кальция, гидроокись кальция. Содер2 жание вышеуказанных компонентов в пульпе составляет, г/л:

СаС! 10-20

СаСО 2,5-3, 0

СаО 0 2 0,3

Пос коль ку одной из стадий образованияия пульпы является газоочистка, где в процессе карбонизации известкового молока получается СаСО, а известковое молоко многократно циркулирует в системе:сборник-насос-скруббер, содержащиеся в пульпе карбонат кальция и окись кальция являются тонкодис"пе р сны ми, обладают большей химической активностью, в отличие от этих же компонентов, находящихся в тонкоизмельченных известняке, извести, меле.

В настоящее время эти пульпы подвергают вакуум-фильтрации, жидкая фаза сбрасывается в водоем, являясь од4 ним иэ источников его загрязнения, а твердая фаза вывозится в отвал, под который заняты сельскохоэяйствен. ные угодья.

Способ осуществляется следующим образом.

В производственные фторсодержащие растворы вводят пульпу иа расчета

2-4 части кальция на 1 часть фтора.

3а счет наличия в пульпе щелочного компонента - окиси кальция происходит корректировка рН до 8-10. Хлорид кальция является осадителем фторида кальция, а твердые частицы карбоната кальция являются затравочным компо9295

5 нентом, вызывающим кристаллизацию фтористого кальция. В результате образуется осадок, который связывает весь присутствовавший в растворах фторид. Смесь перемешивают 30 мин, отстаивают в течение 1 ч, чтобы дать воэможность сформироваться осадку, и отделяют образовавшийся осадок фильтрованием. Последний промывают водой до отрицательной реакции на хлор-ион !О (отмывают осадок от растворимых хлоридов) и высушивают при температуре

1100С

Процесс осаждения фторида кальция осуществляют без подогрева при температуре окружающей среды.

Качественный и количественный состав полученного осадка установлен с помощью спектрального, рентгенофазового и кристаллооптического методов м анализа.

Пример 1. В качестве исходных берут производственные растворы, содержащие 10 гlл фтора и О, 1 r/ë, титана и пульпа, имеющая в своем г составе, г/л: СаС I 20; СаСО 2,5;

СаО 0,2.

В 1 л фторсодержащих растворов добавляют пульпу из расчета 1 часть кальция на 1 часть фтора. Смесь пе- зв ремешивали 30 мин и отстаивали в течение 1 ч. Отделяют затем образовавшийся осадок фильтрованием, промывают его водойодо исчезновения С! в промывных водах и высушивают при температуре 110оС.

Данные опыта приведены в табл.1.

Пример 2. Способ осуществляют в условиях, аналогичных примеру 1, только пульпу добавляли из расчета

2 части кальция на 1 часть фтора.

Данные опыта приведены в табл. 1.

Пример 3. Условия осуществления способа аналогичны условиям примера 1, только пульпу добавляют 4

63 6 из расчета.2,5 части кальция на

1 часть фтора и смесь перемешивали

5,10, 30 мин. Данные опыта приведены в табл. 1 и 2.

Пример 4. Способ осуществляли в условиях, аналогичных примеру

1, но пульпу добавляют из расчета 4 части кальция на 1 часть фтора. Данные опыта помещены в табл.1.

Экспериментальные данные, представленные в табл.1, показывают, что при использовании в качестве кальцийсодержащего реагента танкоизмельченного карбоната кальция в получен-. ном продукте содержание фтора кальция составляет 603 (в известном способе

62-663), тогда как по предлагаемому способу получен высокопроцентный фторид кальция, содержащий 95-97

CaFg. Примеси, нормируемые ГОСТом

7618-70 на плавиковый шпат, в полученном продукте не обнаружены.

Существенным преимуществом предлагаемого способа являетсв также интенсификация процесса образования

CaF » о чем свидетельствуют данные табл.2. Если в известном способе требуется перемешивание !20-180 мин, то в предлагаемом способе достаточно

10-30 мин, что обусловлено быстрым смешением и хорошим контактом двух

O жидких компонентов (фторсодержащего раствора и пульпы)» в то время как в прототипе контактируют жидкий и твер. дый компоненты.

Таким образом, предлагаемый способ позволяет повысить содержание основного вещества в продукте с 6266 до 95-973, упростить процесс за счет снижения температуры процесса с 70-80вС. до комнатной и сократить продолжительность перемешивания с 23 ч до 30 мин и кроме того, позволяет ликвидировать сброс солей и фтора со сточными водами.,929563

I

l е

»1 ц 1

4О ) ,(l !

1

I

I

I

1

l !

I

4

l

1

4 Ь

4 4

l !

1

4

I

l

I! и

1 a х

О )4

1- О

1 1>

I . о х

Э

М > а о

>

4Ч

CV. О О

4Ч сО

I U

1 е с) х

2l

z

СХ

Э 44

a v

4О О о

1

1

1 ! 1 и

C4)

Ц о

М м

° с

0 1

LA

Ч:>

4Э х

C

4-

LA

4Ч

CD

4Ч

LA

4Ч

Ю

4Ч

44\

4Ч

CD

Ю

C)O

С)

00

1 I

ex x

o.gzz.

C X44) ° 1

I

>Л, CD

»

4Г\

° Ь

СЪ

М\

CD

44 \

С. ) м

4Ч о х

Q и 44.

ЭФ

C4) Е

LA

4Ч

LA

4Ч

4А

° Ь

»

° °

> 4

> о с z

)>> е

I

I

I

I

1 о е а 4)4

C I» о с

Яе

9 X!

Э

Р

C; >X

1 !

1

l

1 .1

I I

1

1 1

I

1

1 х е

>4

СС а

X Э

44) Е

1

I

Ж

I ф

e4ь

Y 1

СС 1 C/)

e и

О 1 и е 1

444

И)Ь

О)о

4.) Е

1 4)

8 >Х

>X *)X S Z

=Г е э .й ф. L а е

hc Ra

1 а е о а еИ

1 1» о и.

1 L Е

o a х

cz o

О 44 g 4)) с.

X I c)4

C>) э о

am o о

4- )С х

36 ото

4- C>) 1 е m x z о м2г

\О Il Z м

ago!;>x

hc )(3 z е I» 2l

1 1 о е

) - 1v o

Xà и .о х )- м. е в

Э 4С Е

z е х

X z )>

Э CZu аОЭ

ы as

1» 4>) е, m x о )

4О Р Х

ago х»Ф

I 1

4- О

v a е с

Э a °

З Р

% Xig

m ego

imz

vàee. с )- m

44) О)- V

ev 4х х аз о о.о am в R X в м

LA

CV 4Ч

С) С»

4Ч 4Ч

1 I

4- О и а е су а з о

Э L

Э В Э me o

l- x z

И О ЕЕ

CK C4) I

g CtX)1

I

4

1

1

4

1

I.

1

1

1

I

1

1

1

1

1

1

1

1

1

I

1

1 ,4

1

I

1

1

1

4

4

I

Я

1

4

i (1

1

4

4

4 1

1

1

1

1

I

I

4

I

4

1

1

I

1

I

1

CD

ОО

4

1

I

1

1

°

СМ

lA

It: 1

S Z ф

П .

Э

1» Я

Ф S

z o

1. о а

C о

L Ф о Ф

Ф I0I O

1 Ф

0! CO

>х

2l

1 о

X х

I о

CL

C о

Я

IX

I»

2 а о

Ф IO

Ф о 1е о п !х о ф 12

CO

Z X

Ct

S о

I I 1 а о о

>> э х

С0 1- М а1-2 о о Ф о о

1-и И

o o

Э К Э

xoz

XOX

C 1офэ м я а

I ф z

X ф X

CL ф в

C C,Х к z (Q ф ID

1

Э U

3 о Ф хо

1о э о о

>х

ы

Ф

О. ф

CC 1о х о ф

>х

CQ ф л а с

Ct! о

Э

% а

Э !

С о о а о е

1- а

e o о 1о о Ф.

z а, С о х

S.929563

1

l

1

I

I

1 СЧ

Ю о

1 1

1

1

I

1

1 ° 1

О х

l CU

1 1»

1 S ! 1-!

1 Ф

1 1: л с

1. О> с

1 1

1 Ф

1 O.

1 Э

ct о о а

О! 11 В

1! Э

1 2

I Z х

Ф

1 1о!

Х! О

1 Ф!

1 X

О а с

8 м Ф

tti

tg х ! х о а о

С оФ о е

V!

x o

Q. ф о Ф

I- C0 .eS ф» х

Ф ф 1ао с

Формула изобретения

929563

Составитель Е.Иедведкова Редактор Г. Волкова Техред. И. Гайду Корректор И.Иуска

Заказ 3397/28, ираж 514 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Иосква, N-35, Раушская наб., д.4/5

Филиал ППП "Патент", r.Óæãoðîä, ул.Проектная, 4

1, Способ получения фторида кель. ция путем обработки фтораодержащих растворов кальцийсодержащим реагентом при. перемешивании с последующим отде" лением продукта, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения содержания основного вещества в продукте, упрощения процесса за счет сниже- щ ния температуры процесса и сокращения продолжительности перемешивания, в качестве кальцийсодержащего реагента используют отходы титано"магниевого производства на основе хлорида кальция °

12

2. Способ по и.1, отличаюшийся тем, что используют отходы титано"магниевого производства, содержащие 10-20 г/ц хлорида кальция, 2,5-3,0 г/л карбоната кальция, 0,20,3 г/л окиси кальция.

3. Способ по п.1, .о т л и ч а юшийся тем, что при обработке соотношение ионов кальция и фтора поддерживают равным 2-4 .1.

Источники информации, 1принятые во внимание при экспертизе

1. Патент Великобритании

Р 1238069, кл. С 1 А, 1971.

2. "Журнал прикладной химии", 1952„ т.ХХУ, с.345-349 (прототип).