способ получения карбоната стронция

Классы МПК:C01F11/48 сульфиты 
Автор(ы):,
Патентообладатель(и):Открытое акционерное общество "Сода"
Приоритеты:
подача заявки:
2002-08-06
публикация патента:

Изобретение относится к химической промышленности, а именно к способу получения карбоната стронция, который может найти применение в электронной, радиотехнической промышленности, в технологии высокотемпературных сверхпроводников, в сельском хозяйстве в качестве инсектицидов, для антифрикционных сплавов. Технической задачей предлагаемого способа является упрощение технологического процесса, снижение посторонних примесей и повышение содержания основного вещества в целевом продукте. Техническая задача достигается тем, что раствор, содержащий хлориды кальция и стронция, сначала обрабатывают сульфатом натрия или аммония при температуре 15-30oС при рН 1,5-3,0 и далее после промывки и отделения осадка сульфата стронция обрабатывают его карбонатом натрия или аммония при температуре 60-80oС в течение 30-45 мин. 1 ил., 1 табл.
Рисунок 1, Рисунок 2

Формула изобретения

Способ получения карбоната стронция, включающий обработку раствора, содержащего хлориды стронция, кальция, солями щелочных металлов, отделение, промывку образовавшейся соли стронция, ее взаимодействие с карбонатом натрия или аммония, выделение целевого продукта, отличающийся тем, что сначала раствор, содержащий хлориды кальция и стронция, обрабатывают сульфатом натрия или аммония при температуре 15-30способ получения карбоната стронция, патент № 2223223С и рН, равной 1,5-3,0, и далее после промывки и отделения осадка сульфата стронция обрабатывают его карбонатом натрия или аммония при температуре 60-80способ получения карбоната стронция, патент № 2223223С в течение 30-45 мин.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к химической промышленности, а именно к способу получения карбоната стронция, который может найти применение в электронной, радиотехнической промышленности, в технологии высокотемпературных сверхпроводников, в сельском хозяйстве в качестве инсектицидов, для антифрикционных сплавов.

Известен способ получения карбоната стронция, включающий обработку целестина - природного сульфата стронция раствором карбоната аммония при соотношении исходных реагентов 1:5 соответственно при температуре 60-80oС в течение 10-30 минут, отделение, промывку и сушку полученного осадка [авт. свид. СССР 565877, МПК С 01 F 11/18, 1975 г.].

К недостаткам известного способа следует отнести высокое содержание карбоната кальция в целевом продукте, а также сравнительно невысокое содержание основного вещества.

Также известен способ получения карбоната стронция, включающий взаимодействие водного раствора гидроокиси стронция с раствором кальцинированной соды с последующим отделением целевого продукта методом фильтрации [авт. свид. СССР 532572, МПК С 01 F 11/18, 1975 г.].

К недостаткам известного способа следует отнести сравнительно невысокое содержание основного вещества в целевом продукте, а также образование большого количества сточных вод.

Также известен способ получения карбоната стронция, включающий взаимодействие растворов сульфида стронция с карбонатом натрия с последующим отделением осадка, его термообработку и выделение целевого продукта [авт. свид. СССР 443842, МПК С 01 F 11/18, 1974 г.].

К недостаткам известного способа следует отнести высокое содержание побочных веществ, конкретнее серы, очистка от которой требует дополнительные затраты, а также сравнительно невысокое содержание основного вещества в целевом продукте.

Известен способ получения карбоната стронция, включающий обработку сульфатного кальций-стронциевого концентрата карбонатом аммония, а далее полученного осадка - разбавленной азотной кислотой [авт. свид. СССР 684001, МПК С 01 F 11/46, 1978 г.].

Недостатками известного способа являются недостаточная чистота целевого продукта из-за высокого содержания в нем соли кальция, сложность технологического процесса, связанная с выделением чистого целевого продукта, и соответственно дороговизна процесса.

Также известен способ получения карбоната стронция, включающий выщелачивание стронциевого концентрата азотной кислотой с получением стронцийсодержащего осадка, далее обработку этого осадка оборотным водным раствором, отделение нерастворимого остатка и его промывку, высаливание из полученного раствора кристаллов нитрата стронция противоточной подачей азотной кислоты, выделение целевого продукта методом обезвоживания кристаллов, их растворения и осаждения [патент РФ 2024432, МПК С 01 F 11/18, 1994 г.].

К недостаткам известного способа следует отнести сложность технологического оформления, а также невысокое содержание карбоната стронция в целевом продукте.

Наиболее близким техническим решением к заявляемому - прототипом - является способ получения карбоната стронция, включающий обработку раствора, содержащего хлориды стронция, кальция, магния, сначала щелочью в количестве 95-97% от стехиометрии по магнию, отделяя осадок гидроксида магния, затем полученный маточный раствор обрабатывают щелочью в количестве 130-135% от стехиометрии по кальцию, отделяя гидроксид кальция, и далее после отделения гидроксида кальция и обработки маточника карбонатом натрия выделяют карбонат стронция [авт. свид. СССР 1244093, МПК С 01 F 11/18, 1986 г.].

К недостаткам известного способа следует отнести сложность технологического процесса, сравнительно невысокое содержание основного вещества и высокое содержание хлоридов в целевом продукте, что в целом снижает его качество, а также образование большого количества сточных вод.

Технической задачей предлагаемого способа являются: упрощение технологического процесса, снижение посторонних примесей и повышение содержания основного вещества в целевом продукте.

Техническая задача достигается тем, что раствор, содержащий хлориды кальция и стронция, сначала обрабатывают сульфатом натрия или аммония при температуре 15-30oС при рН 1,5-3,0 и далее после промывки и отделения осадка сульфата стронция обрабатывают его карбонатом натрия или аммония при температуре 60-80oС в течение 30-45 минут.

Общими признаками известного и заявляемого технических решений являются: использование исходного раствора, содержащего хлориды стронция и кальция; обработка концентрата на 1-й стадии солями щелочных металлов или аммония; промывка и отделение осадка образовавшейся соли стронция на 1-й стадии; обработка образовавшейся соли стронция карбонатом натрия или аммония; выделение целевого карбоната стронция.

Отличительными признаками прототипа и заявляемого объекта являются: обработка раствора, содержащего хлориды стронция и кальция, сульфатом натрия или аммония при температуре 15-30oС и рН 1,5-3,0; проведение стадии карбонизации при 60-80oС в течение 30-45 минут.

Использование на 1-й стадии сульфата натрия или аммония позволит практически полностью связать хлориды кальция и стронция в сульфаты соответствующих солей. Ввиду высокой растворимости сульфата кальция его в осадок выпадает гораздо меньше сульфата стронция. И при водной отмывке происходит очистка солей стронция и от солей кальция и от хлора, тем самым увеличивая чистоту целевого продукта.

Проведение осаждения образовавшегося сульфата стронция при рН 1,5-3,0, улучшает качество готового продукта по примесям карбоната кальция и хлоридов, однако проведение осаждения при рН ниже 1,5 нецелесообразно из-за повышения агрессивности среды, что потребует специального оборудования, а также нецелесообразно проводить осаждение и при рН выше 3,0, так как происходит увеличение солей кальция и хлоридов в готовом продукте, тем самым ухудшая его качество.

Получаемый таким образом карбонат стронция содержит основного вещества 98,5-99,5 мас. %, хлоридов 0,001-0,007 мас.%, углекислого кальция - 0,1-0,4 мас.%.

Способ получения карбоната стронция предлагаемым способом моно представить следующими химическими реакциями:

I.

a) SrCl2+Na2SO4-->SrSO4+2NaCl

CaCl2+Na2SO4-->CaSO4+2NaCl

b) SrCl2+(NH4)2SO4-->SrSO4 +2NH4Cl

CaCl2+(NH4)2SO4-->CaSO4+2NH4Cl

II.

a) SrSO4+Na2СO3-->SrCO3+Na2SO4

CaSO4+Na2СO3-->СаСO3+Na2SO4

b) SrSO4+(NH4)2СO3-->SrСO3+(NH4)2SO4

CaSO4+(NH4)2CO3-->СаСO3+(NH4)2SO4

Для осуществления прелагаемого способа исходные реагенты должны соответствовать следующим требованиям:

1. Исходный раствор хлорида стронция и кальция - применяют реальные растворы хлорида стронция и кальция, получаемые в производстве карбоната стронция карботермическим или содовым способом.

2. Сульфат натрия - ГОСТ 6318-77.

3. Сульфат аммония - ГОСТ 10873-73.

4. Карбонат натрия ГОСТ 5100-85.

5. Карбонат аммония - ГОСТ 9325-79.

Процесс получения карбоната стронция осуществляют по схеме, отображенной на чертеже.

Раствор, содержащий хлориды стронция и кальция, потоком а направляют в аппарат 1, куда также потоком б загружают сульфат натрия или сульфат аммония. Температуру в аппарате поддерживают 15-30oС и процесс проводят при рН 1,5-3,0. Далее полученную смесь сульфатов потоком в направляют на фильтр 2. На фильтр дополнительно потоком г подают воду для дополнительной очистки осадка сульфата стронция от сульфата кальция. Далее полученный сульфат стронция потоком д направляют в карбонизатор 3, куда потоком ж подают карбонат натрия или аммония. Карбонизацию проводят при температуре 60-80oС в течение 30-45 минут. По истечении времени полученную суспензию потоком з подают на фильтр 4, где происходит разделение образовавшегося карбоната стронция и сульфата натрия или аммония. Отделенный сульфат натрия или аммония направляют потоком и в рецикл, а целевой продукт - карбонат стронция - потоком к направляют в сушилку 5 и далее потоком л - на упаковку и потребителю.

Сущность способа подтверждается следующими примерами.

Пример 1.

Раствор, содержащий 1,6 моль/дм3 (253 г/дм3) SrCl2 и 0,18 моль/дм3 (20 г/дм3) CaCl2, потоком а загружают в аппарат 1.

Далее в этот же аппарат потоком б подают раствор сульфата натрия с концентрацией 1,75 моль/дм3 (248,5 г/дм3) и процесс проводят при температуре 25oС и рН среды 1,8. Образовавшийся осадок, содержащий сульфат стронция и сульфат кальция, потоком в подают на промывку и разделение на фильтр 2. После разделения твердой фазы (сульфата стронция) и жидкой фазы (растворимый в воде сульфат кальция) твердую фазу - сульфат стронция - потоком д направляют на карбонизацию в карбонизатор 3, где его обрабатывают при перемешивании карбонатом натрия с концентраций карбоната натрия 3,2, моль/дм3 (339 г/дм3), который подают потоком ж при температуре 60oС в течение 35 минут. Далее полученный карбонат стронция потоком з подают на фильтр 4. Фильтрат сульфата натрия (или аммония) потоком и возвращают в рецикл, а отделенный от раствора карбонат стронция потоком к подают на сушку в сушилку 5, после чего потоком л - на упаковку.

Готовый продукт содержит основного вещества - карбоната стронция - 98,7 мас.%, карбоната кальция - 0,27 мас.%, хлоридов - 0,008 мас.%.

Примеры проведения синтеза по примеру 1, но в других заявляемых условиях, представлены в таблице 1.

Проведение стадии осаждения сульфата стронция при рН ниже 1,5 нецелесообразно из-за агрессивности среды, а следовательно, необходимости специального некорродирующего оборудования.

Проведение стадии осаждения при рН более 3 увеличивает содержание кальция и хлоридов в целевом продукте.

Проведение стадии карбонизации при температуре ниже 60oС не позволяет полностью провести реакцию обмена.

Проведение стадии карбонизации выше 80oС нецелесообразно.

На основании представленных данных можно сделать вывод, что предлагаемый способ получения карбоната стронция позволяет получить целевой продукт высокого качества с высоким содержанием основного вещества, низким содержанием хлор-ионов, снизить энергозатраты за счет проведения 1-й стадии процесса практически при комнатной (15-30oС) температуре, снизить расход сульфатных солей за счет направления их в рецикл.

Наверх