Минеральные удобрения. Новые исследования и разработки - Позин М.Е.
Скачать (прямая ссылка):
лом можно ожидать высоких степеней извлечения стронпияг и очистки от него растворов.
Для практического осуществления процесса важен характер кристаллизации сульфата стронция. При экранировании-осадком поверхности гипса скорость осаждения может быстро снизиться вплоть до практически полного его прекращения. Так, например, происходит при взаимодействии кускового мрамора с раствором серной кислоты. Для изучения этого вопроса проводили опыты с использованием водного раствора нитрата стронция, содержащего 0,488% Sr21-, и реактивного гипса, взятого с избытком 50% по сравнению со стехиометрическим соотношением для реакции:
CaS04-2Ha0+Sr(N08)2=SrSC>44-Ca(N03)2+2Ha0.
Суспензию интенсивно перемешивали в реакторе, периодически отбирая пробы для микроскопического контроля. Установлено, что кристаллы сульфата стронция большей частью возникают и растут отдельно от растворяющихся кристаллов-гипса. Полного экранирования поверхности гипса не наблю-1 дается даже в отсутствии перемешивания при помещении капли раствора на кристаллы гипса непосредственно под микроскопом. Кристаллы стронциевого сульфата отличаются! изотермичностыо и близки по размерам друг к другу. Полученные при температуре 20 °С имели средний размер 4—5 мкм (разброс от 3 до 8 мкм), а при 60 °С — около 8 мкм. Осажденный гипсом сульфат стронция фильтруется в 10—15 раз быстрее, чем при осаждении раствором серной кислоты или сульфата аммония.
Параметры осаждения стронция изучали по следующей методике. В первой серии опытов суспензию (на основе 200 г раствора) реактивного гипса перемешивали в течение определенного времени, затем осадок отделяли на стеклянном фильтре, промывали водой, сушили при 65 °С до постоянного веса и определяли содержание гидратной влаги по потере массы при прокаливании навески при 400 °С. По этим данным рассчитывали долю гипса в осадке, а по разности — сульфата стронция. Зная массу и состав осадка, рассчитывали степень осаждения и остаточное содержание стронция в растворе. Предложенный метод определения стронция в-смеси гипса и сульфата стронция оказался точнее и надежнее, чем известный метод растворения осадка с последующим селективным осаждением сульфата стронция в присутствия комплексона [12].
В следующей серии опытов количество исходного раствора составляло 1 кг, а для анализа отбирали через заданные промежутки времени по 50 мл суспензии при работающей мешалке.
При извлечении стронция необходимо стремиться получить концентрат с максимальным содержанием целевого компонента и наиболее полно извлечь его из раствора. В химической технологии известен общий прием, позволяющий достигать обеих целей — двухступенчатый противоточный процесс. В данном случае избытком свежего гипса можно обработать раствор, который уже прошел первую ступень очистки от стронция. На первой по ходу раствора ступени при использовании небольшого количества (меньше стехиометрического) происходит практически полная его конверсия в сульфат стронция. Затем раствор можно доочистить от стронция избытком гипса, а полученный осадок смеси сульфатов кальция и стронция передать на первую стадию конверсии.
Результаты опытов даны в таблице. Пои норме гипса примерно 50% содержание сульфата стронция в осадке через 0,5 часа составляло 92,6—95,4 %, а через 2 часа — достигало 98,8% (опыты 1—4, температура 20°С). Неполнота конверсии в данных условиях объясняется наличием в использованном реактивном гипсе небольшого количества очень крупных кристаллов (длиной до 200 мкм), которые не успевали раствориться за время опыта.
В присутствии растворенного ни грата кальция (массовая доля Са в растворе 2,3%) процесс замедляется вследствие уменьшения растворимости гипса, и содержание сульфата стронция в осадке составляло прп тех же прочих условиях 72,2% через 0,5 часа и 94,3% через 2 часа (опыт 6).
Высокая концентрация стронция в осадке достигается и при увеличенном количестве гипса, даже несколько превышающем стехиометрическую норму (опыт 7). Через 2 часа степень извлечения стронция оказалась близкой к 90%, а содержание основного вещества в осадке — 95,5'/о- Раствор практически очищается от стронция (остаточное содержание его 0,049 %) за одну стадию.
Последующие опыты (см. таблицу) проведены с начальной навеской раствора 1 кг при интенсивном перемешивании. Высокое содержание стронция в осадке достигалось уже ЧеРе* полчаса. Процесс практически завершался в течение *—1.5 часа, хотя из-за наличия особо крупных кристаллов
№ опыта Состав исходного Количестпо Время, ч Степень Mac. доля Ост а т оч рое
раствора, % гипса, 96 от осаждения SrSC)4 в содержание
Sr Са Н\’03
1 0,488 - --- ?0 0,5 42,9 95,4 0,279
2 0,488 --- --- 45 0,5 39,7 92,6 0,299 '
3 0,488 --- --- 42 0,5 39.5 94,6 0,295 J
4 0,488 --- --- 42 2 41,3 98,8 0,266 1
