Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ КАРБОНАТА КАЛЬЦИЯ

Изобретение относится к получению карбоната кальция, в частности к получению карбоната кальция из нитрата кальция, выделенного в процессе азотно-кислотной переработки природных кальцийфосфатов в сложные удобрения.

Известен способ получения карбоната кальция из нитрата кальция путем обработки водного раствора нитрата кальция карбонатом калия с последующим отделением осадка целевого продукта (а.с. СССР №833517, МПК 7 С 01 F 11/18, С 01 D 9/12, опубл. 30.05.1981). Способ предусматривает использование дорогостоящего и дефицитного реагента и не нашел промышленного использования.

Наиболее близким по совокупности существенных признаков и достигаемому результату к предлагаемому изобретению является способ получения карбоната кальция из нитрата кальция, выделяемого из азотно-кислотной вытяжки апатитового концентрата, включающий обработку раствора нитрата кальция аммиаком и диоксидом углерода или карбонатом аммония, отделение осадка целевого продукта, его промывку водой и сушку (Комплексная азотно-кислотная переработка фосфатного сырья. Под ред. А.Л.Гольдинова, Б.А.Копылева. - Л.: Химия, 1982, с.140-146).

Недостаток известного способа заключается в появлении запаха аммиака при хранении в складах карбоната кальция, что осложняет применение такого реагента. Появляющийся запах обусловлен наличием в продукте водонерастворимых соединений аммонийного азота, так называемого "структурного" азота, который входит в кристаллическую решетку. Указанные соединения способны разлагаться с выделением аммиака.

Технической задачей, решаемой предлагаемым способом, является устранение появления запаха аммиака при хранении.

Поставленная техническая задача решается тем, что в способе получения карбоната кальция из нитрата кальция, выделенного из азотно-кислотной вытяжки апатитового концентрата, включающем обработку раствора нитрата кальция аммиаком и диоксидом углерода или карбонатом аммония, отделение осадка целевого продукта, его промывку водой и сушку, согласно изобретению промытый осадок перед сушкой предварительно обрабатывают раствором нитрата кальция и/или азотной кислоты.

Расход реагентов поддерживают в пределах 5-20 кг на 1 т целевого продукта в пересчете на нитрат кальция.

Сушку целевого продукта ведут до остаточной влажности не более 1 мас.%.

Пример 1

Опыты проводят с влажным промытым карбонатом кальция, полученным обработкой раствора нитрата кальция карбонатом аммония в действующем производстве сложных минеральных удобрений на основе азотно-кислотной переработки апатитового концентрата.

Состав исходного материала в пересчете на сухое вещество, % (здесь и далее % массовые):

К влажному карбонату кальция в количестве 100 г добавляют 2,75 г 30%-ного водного раствора нитрата кальция, который получают путем нейтрализации карбонатом кальция раствора нитрата кальция, выделенного из азотно-кислотной вытяжки с последующим отделением осадка примесей фосфатов и фторидов. Реагенты перемешивают для равномерного распределения нитрата кальция по всему объему реакционной смеси и высушивают при температуре 105°С. Получают 90 г целевого продукта с остаточной влажностью 0,5%.

Расход нитрата кальция составляет 9 г на 1 кг целевого продукта (т.е. 9 кг на 1 т целевого продукта).

Значение рН 10%-ной водной суспензии высушенного продукта 6,5.

Часть полученного продукта в количестве 70 г помещают в стеклянную колбу вместимостью 250 см³, колбу закрывают пробкой и оставляют на 28 суток. Затем колбу открывают и исследуют газовую фазу:

- органолептически аммиак не обнаружен;

- индикаторная бумага, смоченная водой и опущенная в колбу, цвет не изменяет, что также свидетельствует об отсутствии в газовой фазе аммиака.

Значение рН 10%-ной водной суспензии продукта после выдержки не изменяется. Следовательно, в целевом продукте аммиак, который потенциально мог сорбироваться в порах, также отсутствует.

Из совокупности всех данных следует, что выделение аммиака в газовую фазу из полученного продукта при его хранении отсутствует, что гарантирует отсутствие запаха аммиака на складе карбоната кальция.

Пример 2

Проводят серию аналогичных опытов, в которых изменяют реагент для обработки карбоната кальция, его расход, остаточную влажность целевого продукта.

Для обработки карбоната кальция используют:

- 25%-ный водный раствор азотной кислоты;

- кислый раствор нитрата кальция, полученный растворением в воде нитрата кальция, выделенного из азотно-кислотной вытяжки, и содержащий 40% нитрата кальция и 5% азотной кислоты.

Расход реагентов для обработки изменяют в пределах 5-20 г на 1 кг целевого продукта в пересчете на нитрат кальция (т.е. 5-20 кг на 1 т целевого продукта).

Остаточную влажность целевого продукта поддерживают в пределах 0,3-1%.

Во всех опытах выделение аммиака из полученного продукта при его хранении отсутствует.

Пример 3

Проводят серию опытов для обоснования заявленных пределов.

Исследование газовой фазы в колбах с высушенным продуктом проводят через 3, 7, 10 и 14 суток хранения.

При расходе реагентов, равном 3 кг нитрата кальция на 1 т целевого продукта, и влажности целевого продукта 0,5% наличие аммиака в газовой фазе обнаруживается через 14 суток хранения.

При влажности целевого продукта 1,2% и расходе реагентов 5 кг нитрата кальция на 1 т целевого продукта, то есть на нижнем заявленном пределе, наличие аммиака в газовой фазе обнаруживается через 10 суток хранения.

Пример 4

Проводят опыт при условиях прототипа. Для этого влажный карбонат кальция высушивают до остаточной влажности 0,5%. Высушенный продукт охлаждают, помещают в стеклянную колбу, закрывают пробкой и оставляют на хранение. Наличие аммиака в газовой фазе обнаруживают уже через 3 суток хранения.

Представленные данные показывают, что предлагаемый способ получения карбоната кальция позволяет исключить появление запаха аммиака на складах даже при длительном хранении целевого продукта.

Положительный эффект обеспечивается наличием нитрата кальция, вводимого в виде раствора нитрата кальция или азотной кислоты, которая конвертируется в нитрат кальция при взаимодействии с карбонатом кальция.

Положительное действие нитрата кальция, по-видимому, может быть объяснено следующим образом: в карбонате кальция присутствуют соединения водонерастворимого аммонийного азота ("структурного" азота) в виде двойных солей типа Са(NH₄)₂(СО₃)₂, которые при длительном хранении могут частично диссоциировать по реакции:

Са(NH₄)₂(СО₃)₂→СаСО₃+2NH₃+CO₂+H₂O

В присутствии нитрата кальция диссоциация протекает по реакции, исключающей образование аммиака:

Са(NH₄)₂(СО₃)₂+Са(NO₃)₂→2СаСО₃+2NH₄NO₃

Кроме того, введение нитрата кальция в целевой продукт в заявленных пределах не ухудшает рассыпчатость продукта и не увеличивает гигроскопичность, то есть не ухудшает его физико-химических свойств.