Синтетический флюорит высокой чистоты, способ его изготовления и установка для осуществления способа - RU2017134417A
Код документа: RU2017134417A
Формула
1. Способ получения синтетического флюорита CaF2, включающий следующие стадии:
- приготовление раствора NH4F, имеющего концентрацию от 15 до 30 масс. %, путем основного гидролиза H2SiF6, при значении рН от 8,5 до 9,5, водным раствором NH3, имеющим концентрацию от 10 до 25 масс. %,
- фильтрование указанного раствора NH4F с образованием по существу не содержащего диоксида кремния раствора NH4F,
- обработка указанного по существу не содержащего диоксида кремния раствора NH4F гидроксидом кальция в избыточном количестве, составляющем от 0,01 до 0,5% по отношению к стехиометрическому количеству, с образованием дисперсии, которую поддерживают при перемешивании в течение времени от 10 до 60 минут при температуре от 40 до 90°С,
- фильтрование последнего раствора с получением синтетического флюорита в форме суспензии, имеющей влагосодержание от примерно 30 масс. % до примерно 50 масс. %,
- обработка указанной суспензии на стадии сушки-гранулирования с образованием синтетического флюорита CaF2 кислотного сорта в форме гранул, где по меньшей мере 50% этих гранул имеют средний размер более 1 мм.
2. Способ по п. 1, в котором указанный раствор NH4F, полученный после первой стадии, обрабатывают нитратом железа (III) в количестве от 0,01 г до 0,10 г на 1 г SiO2, присутствующего в указанном растворе NH4F, и/или нитратом магния в количестве от 0,01 г до 0,10 г на 1 г SiO2, присутствующего в указанном растворе NH4F, чтобы образовать раствор NH4F, очищенный с помощью осаждения диоксида кремния.
3. Способ по п. 2, в котором указанный раствор NH4F, очищенный с помощью осаждения диоксида кремния, подвергают фильтрованию для отделения осажденного диоксида кремния от очищенного раствора NH4F.
4. Способ по одному из пп. 1, 2 или 3, в котором указанный по существу не содержащий диоксида кремния водный раствор NH4F, полученный после фильтрования, обрабатывают карбонатом кальция в избыточном количестве, составляющем от 0,01 до 0,5% по отношению к стехиометрическому количеству, с образованием 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.
5. Способ по п. 4, в котором карбонат кальция имеет распределение среднего размера частиц от 50 до 400 микрон, предпочтительно от 100 до 200 микрон, и аммиак извлекают при температуре примерно 60-70°С и всегда при слегка отрицательном давлении.
6. Способ по п. 4 или 5, в котором указанный по существу не содержащий диоксида кремния водный раствор NH4F, полученный после фильтрации, перегоняют при пониженном давлении, чтобы преобразовать фторид аммония в бифторид аммония согласно следующей реакции:
2NH4F(водн.)→NH4HF2(водн.)+NH3(газ).
7. Способ по п. 6, в котором полученный бифторид аммония реагирует с карбонатом кальция с образованием синтетического флюорита CaF2 согласно следующей реакции:
NH4HF2(водн.)+СаСО3(тв.)→CaF2(тв.)+СО2(газ)+NH3(газ),
или он реагирует с гидроксидом кальция с образованием синтетического флюорита CaF2 согласно следующей реакции:
NH4HF2(водн.)+Са(ОН)2(тв.)→CaF2(тв.)+2Н2О(водн.)+NH3(газ).
8. Способ по одному из пп. 4-7, в котором карбонат кальция должен иметь влагосодержание менее 10 масс. %, предпочтительно менее 5 масс. %, концентрацию СаСО3 более 97%, предпочтительно более 99%, и низкое содержание неорганических примесей, выбранных из SiO2, MgCO3, оксидов металлов и металлов.
9. Установка для получения синтетического флюорита кислотного сорта по любому из пп. 1-8, содержащая:
- реактор (R x01) гидролиза, оборудованный нагревательным средством (Е х01) и средством перемешивания (Р х01), для приема аммиака из бака (D х02) для хранения посредством насоса (G х02) и приема фторкремниевой кислоты из бака (D х01) для хранения посредством насоса (G х01) для образования суспензии, содержащей NH4F и диоксид кремния,
- фильтр-пресс (F х01) для приема указанной суспензии, содержащей NH4F и диоксид кремния, для образования водного раствора, включающего по существу не содержащий диоксид кремния NH4F,
- реактор (R х02) для образования синтетического флюорита для приема указанного водного раствора, включающего по существу не содержащий диоксид кремния NH4F, и приема гидроксида кальция Са(ОН)2 из бункера для хранения посредством вращающегося клапана (Т х01) и шнекового транспортера (Т х02), для образования суспензии, содержащей синтетический флюорит, воду и аммиак,
- фильтр-пресс (F х02) для приема суспензии, содержащей синтетический флюорит, воду и аммиак, для образования синтетического флюорита в форме суспензии с влажностью от 30 масс. % до 50 масс. %, собираемой в баке (D х07) для хранения,
- ротационную печь (В х01), оборудованную горелкой, для приема указанного синтетического флюорита в форме суспензии из указанного бака (D х07) для хранения с помощью шнекового транспортера (Т х03 А/В) для образования синтетического флюорита кислотного сорта в гранулах.
10. Установка по п. 9, включающая промежуточный бак (D х05) для приема суспензии, содержащей NH4F и диоксид кремния, из реактора (R х01) гидролиза посредством насоса (G х04) и приема нитрата магния и нитрата железа из баков (D х03 и D х04) посредством насосов (G х05 и G х06), соответственно, для образования указанного раствора NH4F, очищенного с помощью осаждения диоксида кремния, для подачи в фильтр-пресс (F х01).
11. Установка по п. 9 или 10, в которой на выходе бака (D х07) для хранения обеспечен реактор (не показан), 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.
12. Синтетический флюорит CaF2 кислотного сорта в форме гранул, где по меньшей мере 50% этих гранул имеет средний размер более 1 мм, причем указанный флюорит получают посредством способа получения флюорита по любому из пп. 1-8.
13. Синтетический флюорит кислотного сорта по п. 12, где указанный флюорит имеет:
- значение ППП (измеренное в соответствии с процедурами и технологиями, известными специалисту, в образцах с выпускной стороны D х08 и D х10), составляющее от 0,3 до 1,2, предпочтительно от 0,5 до 0,8, еще более предпочтительно от 0,6 до 0,7, и/или
- значение БЭТ (измеренное в соответствии с процедурами и технологиями, известными специалисту, в образцах с выпускной стороны D х07 и D х09 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, и/или
- средний размер частиц (измеренный в соответствии с процедурами и технологиями, известными специалисту), приведенный ниже, в масс. % по отношению к массе флюорита:
более 10 мм: ноль,
более 5 мм составляет от 1 до 10, предпочтительно от 1 до 5, еще более предпочтительно от 1 до 3,
более 1 мм составляет от 40 до 80, предпочтительно от 50 до 70, еще более предпочтительно от 55 до 65,
более 0,05 мм составляет от 10 до 30, предпочтительно от 15 до 25, еще более предпочтительно от 20 до 25,
менее 0,05 мм составляет от 1 до 20, предпочтительно от 5 до 15, еще более предпочтительно от 5 до 10.
14. Синтетический флюорит кислотного сорта по п. 12 или 13, в котором указанный флюорит имеет:
- 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), и/или
- 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).
15. Применение синтетического флюорита кислотного сорта в гранулах по любому из пп. 12-14 для получения фтороводородной кислоты.
