Спосіб одержання магнезитової добавки та спосіб модифікації аміачної селітри

1. Спосіб одержання магнезитової добавки, який полягає в тому, що розчиняють каустичний магнезит в азотній кислоті при перемішуванні повітрям за підвищеної температури та відокремлюють нерозчинний осад домішок, який відрізняється тим, що каустичний магнезит використовують з надлишком проти стехіометрії до утворення в про C2 2 58914 1 3 58914 4 заліза та алюмінію з двооксидом кремнію, сульфанію. Готовий розчин після його відокремлення метами та подвійними основними солями магнію. тодом фільтрації містить 0, 0002% Fe2O3 [3]. Накопичення такого осадку на поверхні устаткуНедоліками цього способу є також низька стевання виробництва аміачної селітри знижує ефекпінь (91,11%) вилучення магнію у готовий продукт тивність роботи теплообмінного устаткування, та значне забруднення готового продукту сульфаобумовлює збільшення витрат пари на стадії упатами. Дослідження способу доводять, що 8,89% рювання розчину аміачної селітри та необхідність оксиду магнію від його загальної кількості втрачазупинки виробництва для здійснення очищення ється з осадком разом з домішками заліза, алюміустаткування від осадку. нію, кальцію та іншими домішками, а 81,84% суВідомий також спосіб одержання розчину нітльфатів від їх загальної кількості переходить у рату магнію, який включає стадії: а) додавання готовий продукт - фільтрат і тільки 18,16% сульводи до солі магнію для одержання суспензії, б) фатів переходить в осадок. Ці недоліки також обудодавання азотної кислоти, в) фільтрування немовлені технологією виготовлення розчину нітрату розчинного осадку. Азотну кислоту використовумагнію в кислому середовищі при pH не вище 6,5. ють 50-60% концентрації, краще 55-58%. Кількість Найбільш близьким за технічною сутністю та азотної кислоти використовують менше за необдосягаємим результатом є відомий спосіб пригохідну для повної нейтралізації, переважно 90-99%, тування магнезитової добавки, включаючий розpH реакційного середовища знаходиться в межах чинення каустичного магнезиту в азотній кислоті 5-6, краще 5,2-5,4. Готовий розчин нітрату магнію при перемішуванні повітрям за підвищеної темпемагнезитової добавки після його відокремлення ратури та відокремлення нерозчинного осадку методом фільтрації містить менше 10ррm домішок. (0,001%мас.) Fe2O3, менше 20ррm (0,002%мас.) Для розчинення використовують 30-45%-ну Аl2О3 Зокрема, у наведеному прикладі здійснення азотну кислоту. Процес здійснюють в кислому сеспособу готовий розчин нітрату магнію містить: редовищі. Завантаження магнезиту припиняють 0,0001%мас. Fе2О3, близько 0,0002% мас. Аl2О3 і при масовій концентрації вільної кислоти в розчині 0,0001% мас. SiO2(2). не більше 75г/л. Одержаний робочий розчин відоНедоліком способу є складність технології кремлюють від нерозчинного осадку домішок шляпроцесу, яка обумовлена необхідністю подрібненхом відстоювання та зливання освітленого розчиня вихідної сировини до розміру частинок 50-100 ну магнезитової добавки - готового продукту. мікрометрів, виготовлення суспензії вихідної сироГотовий продукт, що містить в г/л: 100-145 вини у воді з розрахунку 2,5-3,5 грам води на грам Mg(NO3)2, в перерахунку на MgO, азотної кислоти оксиду магнію та використання висококонцентроне більше 75,0, 0,75-1,78 заліза, в перерахунку на ваної азотної кислоти, яка викликає певні труднощі оксид заліза, використовують в процесі виробницпри здійсненні та особливо відтворенні технології тва аміачної селітри на стадій донейтралізації пепроцесу через ускладнення регулювання необхідред випаркою [4]. ного pH в процесі розчинення магнезиту, що, як Недоліком відомого способу є наявність у гозазначено в описі [2], викликає можливість утвотовому розчині магнезитової добавки шкідливих рення локалізованих ділянок високої концентрації домішок заліза, спричинених кислотним характекислоти та високих температур, підсилюючи тенром готового розчину магнезитової добавки в якоденцію до розчинення заліза і алюмінію і при пому шкідливі домішки заліза знаходяться в розчиндальшому перемішуванні до їх повторного випаній формі, а саме у вигляді нітратів заліза. дання у осадок у такому вигляді, коли їх важко В основу винаходу поставлено задачу ствовідокремити методом фільтрації. рення такого способу приготування магнезитової Недоліками відомого способу також є низька добавки в якому, шляхом зміни умов процесу розстепінь (87,18%) вилучення магнію у готовий прочинення, забезпечується можливість зменшення дукт та значне забруднення готового продукту судомішок заліза у готовому продукті. льфатами, які разом з домішками заліза спричиПоставлена задача вирішується тим, що у вінюють утворення осадків на поверхні устаткування домому способі приготування магнезитової добавв процесі використання магнезитової добавки. ки, який включає розчинення каустичного магнезиДослідження відомого способу доводять, що ту в азотній кислоті при перемішуванні повітрям за 12,82% оксиду магнію від його загальної кількості підвищеної температури та відокремлення нерозвтрачається з осадком разом з домішками заліза, чинного осадку домішок, згідно з запропонованим алюмінію, кальцію та іншими домішками, а 79,19% винаходом, каустичний магнезит використовують з сульфатів від їх загальної кількості переходить у надлишком проти стехіометрії до утворення в проготовий продукт - фільтрат і тільки 20,81% сульцесі розчинення лужного середовища, одержаний фатів переходить в осадок. Ці недоліки обумовлерозчин витримують при підвищеній температурі, а ні технологією виготовлення розчину нітрату магпотім відокремлюють нерозчинний осадок домінію в кислому середовищі при pH не вище 5,0-6,0. шок. Відомий також спосіб одержання нітрату магПоставлена задача вирішується також тим, що нію шляхом розчинення каустичного магнезиту у лужне середовище утворюють в межах pH 7,0231,5%-ному розчині азотної кислоти при перемі8,0. шуванні. Осадження гідроксидів металів здійснюПоставлена задача вирішується також тим, що ють магнезитом при pH 6,5, при цьому за рахунок одержаний розчин витримують протягом 1-2 годин теплоти реакції розчин нагрівається до 105°С. Далі при температурі 70-90°С. розчин витримують для кращої коагуляції та відПоставлена задача вирішується також тим, що фільтровують з одержанням розчину нітрату магдля розчинення каустичного магнезиту використо 5 58914 6 вують 25-35%-ний розчин азотної кислоти, і спочаосадок гідроксиду заліза, який в процесі витримутку розчинення здійснюють при температурі 50вання одержаного розчину протягом 1-2 годин при 110°С, а після утворення лужного середовища температурі 70-90°С ущільнюється та відокремлюрозчин витримують при температурі 70-90°С. ється від розчину разом з осадком сульфатів та Зміна умов процесу приготування магнезитоінших нерозчинних домішок каустичного магнезивої добавки забезпечує перехід домішок заліза з ту; розчинної нітратної форми в нерозчинну форму - відокремлення цільового розчину магнезитоосадок гідроксиду заліза з одночасним утворенням вої добавки від нерозчинного осадку домішок, який нерозчинних форм домішок сульфатів та підвивключає також осадок гідроксида заліза, шляхом щенням розчинення оксиду магнію і, як наслідок відстоювання та зливання освітленого розчину або збільшення степені вилучення магнію в готовий шляхом фільтрації. продукт. Запропонований спосіб пояснюється нижче В порівнянні з прототипом (4 та аналогами 2,3) наведеними прикладами №1-2. запропонований винахід дозволяє: підвищити Відомий також спосіб зменшення злежуваності якість готового продукту за рахунок практично поаміачної селітри, включаючий введення в плав вного усунення заліза з розчину магнезитової домагнезитової добавки у вигляді розчину нітрату бавки, а саме: вміст заліза в розчині магнезитової магнію, який одержаний розкладом каустичного добавки зменшується до 0,014-0,02г/л. в разі вимагнезиту азотною кислотою, відокремленням користання відокремлення осадку методом відсотриманого розчину з вмістом заліза 0,35-0,96г/л, тоювання, та до 0,0004г/л (0,000031%) в разі виконаступною обробкою одержаного розчину фосфористання відокремлення осадку методом рною кислотою і/або її сілью до масового співвідфільтрації. При цьому степінь вилучення заліза у ношення P2O5/Fe в розчині магнезитової добавки фільтрат зменшується до 0,5-0,8% при викорисрівного 1,6-3,5. Спосіб дозволяє знизити злежуватанні методу відстоювання, та до 0,03% при виконість аміачної селітри при використанні розчину ристанні методу фільтрації; магнезитової добавки з підвищеним вмістом домі- підвищити якість готового продукту за рахушок, зокрема оксидів заліза до 0,33-0,96г/л. [5]. нок зниження в ньому сульфатів до 0,081% в разі Недоліком відомого способу є підвищення совикористання відокремлення осадку методом відсбівартості аміачної селітри через витрати фосфотоювання, та до 0,072% в разі використання відорної кислоти, або її солі, або сировини, що містить кремлення осадку методом фільтрації. При цьому фосфорну кислоту і/або її солі на приготування степінь вилучення сульфатів у фільтрат зменшумагнезитової добавки. ється до 76,83% при використанні методу відстоюКрім того, відомий спосіб модифікації аміачної вання, та до 74,63% при використанні методу фіселітри характеризується введенням магнезитової льтрації; добавки з високим вмістом сульфатів, що спричи- підвищити степінь вилучення у фільтрат магнює відкладення сульфатів на поверхні устаткунію до 93,8%, що обумовлює зниження втрат магвання. нію з осадком до 6,2%; Найбільш близьким за технічною сутністю та - підвищити степінь вилучення заліза в осадок досягаємим результатом є відомий спосіб модифідо 99,5-99,2 при використанні відокремлення осакації аміачної селітри, включаючий введення в її дку методом відстоювання, та до 99,97% при вирозчин магнезитової добавки, випарювання розчикористанні відокремлення осадку методом фільтну аміачної селітри, нейтралізації та грануляції рації; одержаного плава. - підвищити експлуатаційну надійність устаткуУ відомому способі використовують магнезивання мінеральних добрив, зокрема аміачної селітову добавку, яка має pH 5-6 і містить домішки три, за рахунок зменшення відкладень осадку гідзаліза в розчинній нітратній формі 0,0013г/л роксиду заліза та сульфатів на устаткуванні; (0,0001% мас) та домішки сульфатів 1,1г/л (0,081% - знизити витрати пари на виробництво аміачмас.).[2]. ної селітри також за рахунок зменшення відклаНедоліком відомого способу є підвищена зле2 день осадку гідроксиду заліза та сульфатів на жуваність аміачної селітри (0,50-0,38кгс/см ), обуустаткуванні; мовлена кислотним характером магнезитової до- зменшити кількість зупинок виробництва амібавки, яка має pH 5-6. ачної селітри, обумовлених необхідністю очищенНедоліком відомого способу модифікації аміаня устаткування від відкладень на устаткуванні; чної селітри є також утворення та поступове нако- зменшити злежуваність аміачної селітри. пичення на поверхні теплообмінних апаратів, корЗапропонований винахід включає наступні зин грануляторів та іншого устаткування стадії: виробництва аміачної селітри осадку сульфатів та - розчинення каустичного магнезиту в азотній гідроксиду заліза у вигляді зцементованої маси кислоті при перемішуванні повітрям за підвищеної гідроксидів заліза та алюмінію з двооксидом кремтемператури, причому каустичний магнезит доданію, сульфатами та подвійними основними солями ють поступово та використовують з надлишком магнію. проти стехіометрії до утворення в процесі розчиДослідженнями встановлено, що накопичення нення лужного середовища. Температура розчину такого осадку на поверхні устаткування виробницспочатку підвищується до 50-110°С за рахунок тва аміачної селітри обумовлене використанням екзотермічної реакції взаємодії азотної кислоти з магнезитової добавки з підвищеним вмістом заліза каустичним магнезитом а потім знижується. В лута сульфатів які, на наступних стадіях випарюванжному середовищі утворюється бурий колоїдний ня розчину аміачної селітри, нейтралізації та гра 7 58914 8 нуляції одержаного плава, в умовах високих темздійснення очищення устаткування від нерозчинператур та наявності надлишку аміака в розчині ного осадку. аміачної селітри, спричинюють утворення нерозЗапропонований спосіб зменшення злежувачинного осадку у вигляді зцементованої маси гідності аміачної селітри включає наступні стадії: роксидів заліза та алюмінію з двооксидом кремнію, введення в розчин аміачної селітри лужної масульфатами та подвійними основними солями гнезитової добавки з pH 7,02-8,0 та вмістом заліза, магнію. не більше 0,05г/л,в перерахунку на оксид заліза; В основу винаходу поставлено задачу ство- випарювання розчину аміачної селітри; нейтрення такого способу модифікації аміачної селітралізації та грануляції одержаного плава. ри, в якому шляхом зміни умов процесу, а саме Магнезитову добавку додають в розчин аміачвикористання нової, але самої по собі відомої реної селітри в апарати донейтралізації азотної кисчовини, забезпечується можливість зниження злелоти аміаком або безпосередньо в збірники випажуваності аміачної селітри, запобігання утворенню реного розчину перед поданням розчину аміачної *а накопиченню на поверхні устаткування виробселітри на вакуумне випарювання. Магнезитову ництва аміачної селітри нерозчинного осадку гіддобавку додають в розчин аміачної селітри з розроксиду заліза у вигляді зцементованої маси гідрахунку вмісту 1,6-4,0г/л оксиду магнію в цьому роксидів заліза та алюмінію з двооксидом кремнію, розчині. сульфатами та подвійними основними солями Запропоновані винаходи пояснюються прикмагнію. ладами здійснення способів модифікації аміачної Поставлена задача вирішується тим, що у віселітри та приготування магнезитової добавки з домому способі модифікації аміачної селітри, який використанням відокремлення осадку методом включає введення в й розчин магнезитової добаввідстоювання (приклад №1), та використанням ки, випарювання розчину аміачної селітри, нейтвідокремлення осадку методами відстоювання та ралізації та грануляції одержаного плава, згідно з фільтрації (приклад № 2). запропонованим винаходом, використовують магПриклад №1 незитову добавку з вмістом заліза, не більше В реактор, оснащений барботером для подан0,05г/л, в перерахунку на оксид заліза, одержану ня повітря, заливають 300мл (354,0г.) 30-ти проспособом розчинення каустичного магнезиту в центної азотної кислоти. В барботер подають повіазотній кислоті при перемішуванні повітрям за тря для перемішування та поступово додають підвищеної температури з надлишком каустичного каустичний магнезит (44,5г) до досягнення pH=7,2. магнезиту проти стехіометрії до утворення в проНадлишок магнезиту проти стехіометрії становить цесі розчинення лужного середовища, витриму12,8%. За рахунок теплоти реакції розчин в реаквання одержаного розчину при підвищеній темпеторі нагрівається до температури 50-110°С. Після ратурі, та наступного відокремлення нерозчинного досягнення рН=7,2 та температури 75-85°C, розосадку домішок. Причому, лужне середовище чин в реакторі витримують при цій температурі утворюють в межах pH 7,02-8,0, а одержаний розпротягом однієї години для повного розчинення чин витримують протягом 1-2 годин при темперакаустичного магнезиту, утворення та осадження турі 70-90°С. Для розчинення каустичного магнегідроксиду заліза Далі припиняють подання повітзиту використовують 25-35%-ний розчин азотної ря і одержаний розчин відстоюють протягом 6 гокислоти, і спочатку розчинення здійснюють при дин. Освітлений розчин готової до використання температурі 50-110°С, а після утворення лужного магнезитової добавки зливають. Осадок нерозсередовища розчин витримують при температурі чинних домішок відправляють в шламонакопичу70-90°С. вач. Поставлена задача вирішується також тим,, В прикладі використовують каустичний магнещо магнезитову добавку додають в розчин аміачзит наступного складу, в % мас: MgO 86,1; СаО ної селітри з розрахунку вмісту 1,6-4,0г/л оксиду 0,5; R2O3 1,33, вт.ч.: Fe2O3 1,3 і Аl2О3 0,03; SiO2 0,9. магнію в цьому розчині Використання запропоноОдержують 242мл (319г.) готового продукту ваної магнезитової добавки, яка має лужний харарозчину магнезитової добавки наступного складу, ктер в межах pH 7,02-8,0 та низький вміст заліза і в г/л: MgO 110; СаО 0,56; Fe2O3 0,02; та 36 мл сульфатів сприяє утворенню нерозчинних у воді (7,95г.) нерозчинного осадку, наступного складу, в основних солей магнію у вигляді полідисперсних % мас: MgO 22,2; СаО 0,9; Fe2O3 7,2, SiO2-сліди, осадків MgOHNO3, які сприяють ущільненню і змівтрати при прожарюванні при 900°С - 50, залишок цненню гранул аміачної селітри, перешкоджають -домішки. леткості (звітрюванню) як вільного аміаку, так і Степінь вилучення в розчин: магнію, в перерааміаку, який утворюється в результаті дисоціації хунку на оксид магнію 93,8%; кальцію, в перерахуаміачної селітри, що саме й приводить до підвинку на оксид кальцію 65,43%, заліза, в перерахунщення термостабільності та зниження злежуваноку на оксид заліза 0,8% сті аміачної селітри. Запропонований спосіб доСтепінь вилучення в осадок: магнію 6,2%, в зволяє: перерахунку на оксид магнію, кальцію, в перера- зменшити злежуваність аміачної селітри з хунку на оксид кальцію 34,57%, заліза, в перера2 2 0,38-0,50кгс/см до 0,20-0,34кгс/см ; хунку на оксид заліза 99,2%. - підвищити ефективність та надійність роботи Одержану магнезитову добавку з pH 7,2, вмістеплообмінного устаткування; том заліза 0,02г/л,в перерахунку на оксид заліза, - зменшити витрати пари на стадії упарювання додають в донейтралізатори аміачної селітри амірозчину аміачної селітри; аком, з розрахунку масової концентрації оксиду - зменшити кількість зупинок виробництва для магнію в розчині аміачної селітри в межах 1,6 9 58914 10 4,0г/л. Із донейтралізаторів розчин аміачної селітОдержують 260мл ( 340,6г.) готового продукту ри з масовою часткою аміачної селітри не менше - розчину магнезитової добавки та 65 мл (10,39г 78% мас. подають на стадію випарки, де при темсухого залишку) нерозчинного осадку, наступного пературі 170-180°С розчин упарюють до масової складу: частки аміачної селітри не менше 99,5% а) відстояного розчину, в г/л: MgO 130, Fe 2O3 мас.(плав), звідки одержаний плав аміачної селіт0,016; сульфати 1,06; або в %мас: MgO 9,92, Fe2O3 ри подають в нейтралізатор плава, куди також 0,0012; сульфати 0,081; подають аміак. Далі плав подають у відцентровий - нерозчинного осадку, наступного складу, в % гранулятор плава. Для рівномірного подрібнення мас: MgO 21,46; Fe2O3 5,8 , сульфати-0,8, втрати струмені плава застосовують пневматичний вібрапри прожарюванні при 900°С - 63,0. тор. Каплі плава при падінні з висоти обдуваються Степінь вилучення в розчин: магнію, в перерахолодним повітрям, формуються в гранули, а похунку на оксид магнію 93,8%; заліза, в перерахунку тім охолоджуються повітрям і вивантажуються. на оксид заліза, 0,69%, сульфатів 76,83%.. Готова аміачна селітра має білий колір і характеСтепінь вилучення в осадок: магнію 6,2%, в ризується наступним складом: перерахунку на оксид магнію, заліза, в перерахунСумарна масова частка нітратного і амонійноку на оксид заліза 99,31%, сульфатів 23,17. го азоту в перерахунку на NH4NO3 - 99,35%, масоб) відфільтрованого розчину, в г/л: MgO 130, ва частка води 0,3%, масова частка речовин, неFe2O3 0,0004; сульфати 0,94; або в %мас. MgO розчинних в 10%-ному розчині азотної кислоти 9,92; Fe2O3 0,000031; сульфати 0,072; 0,2%, масова частка гранул розміром від 1 до 3мм - нерозчинного осадку, наступного складу, в % - 94%, розсипчастість 100%, злежуваність мас: MgO 21,46; Fe2O3 5,8, сульфати-0,8, втрати 2 0,28кгс/см . при прожарюванні при 900°С - 63,0. Приклад №2 Степінь вилучення в розчин: магнію, в перераВ реактор, оснащений барботером для поданхунку на оксид магнію 93,81%; заліза, в перерахуня повітря, заливають 300мл (354,0г) 30-ти проценку на оксид заліза, 0,03%, сульфатів 74,63%.. нтної азотної кислоти, в барботер подають повітря Степінь вилучення в осадок: магнію 6,19%, в для перемішування та поступово додають каустиперерахунку на оксид магнію, заліза, в перерахунчний магнезит (44,2г) до досягнення pH=7,4. Надку на оксид заліза 99,97%, сульфатів 25,37%. лишок магнезиту проти стехіометрії становить Джерела інформаціїі: 18,8%. Температура в реакторі становить 501 СССР, A.C. №№ 682487, опубл. 30.08.79г. 110°С. Після досягнення рН=7,4 та температури Б.№32, №1041518, опубл. 15.09.83г Б.№34 75-85ос, розчин в реакторі витримують при цій №1687576, C01F5//38, С05С1/02; ΜΑ. Миниович. температурі протягом однієї години для повного Производство аммиачной селитри, Химия, Москрозчинення каустичного магнезиту, утворення та ва, 1968г. с.153-157. осадження гідроксиду заліза. Далі припиняють 2. Великобритания, патент №2128976 А, С01F5/38, подання повітря і одержаний розчин фільтрують оубл. 10.05.1984г. (прототип). або відстоюють протягом 6 годин. Освітлений роз3. SUN 1675205A1.C01F5/38,опубл. чин готової до використання магнезитової добавки 07.09.91г.Бюл.№33. зливають. Осадок нерозчинних домішок відправ4 Постоянный технологический регламент №37 ляють в шламонакопичувач. производства аммиачной селитри, утв. 07.04.98г., В прикладі використовують каустичний магнес.15-16, п.4.2;4.3. (прототип). зит наступного складу, в %мас: MgO 91,3, Fe2O3 5. RU №2143414, С05С1/02, С01С1/18, опубл. 1,4; сульфати 3,2; 27.12.99г. Комп’ютерна верстка О.Воробєй Підписне Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601