способ получения кремнефторида калия

Формула изобретения

1. Способ получения кремнефторида калия, включающий обработку кремнефторсодержащих веществ калийсодержащим веществом в кислой среде с последующим отделением осадка продукта, отличающийся тем, что обработке подвергают кремнеземсодержащую пульпу сначала кремнефтористоводородной кислотой при 60 80^oC в течение 1,5 2,0 ч, а затем калийсодержащим фторидно-хлоридным раствором отходом циркониевого производства до pН 2 4.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве кремнеземсодержащей пульпы используют кремнефторсодержащие отходы циркониевого производства.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к способам получения кремнефторида калия и может быть использовано в технологии получения кремнефтористых соединений и очистки сточных вод от фтора.

Изобретение решает техническую задачу получения кремнефторида калия из фторидно-хлоридных растворов с выделением из них фтора путем взаимодействия с кремнефторсодержащими продуктами.

Известен способ получения кремнефторида калия путем конверсии пульпы кремнефтористого натрия хлористым калием. Для повышения степени конверсии и снижения расхода хлористого калия сначала вводят 80-100% от стехиометрии хлористого калия, отделяют продукт и повторно обрабатывают его хлористым калием, взятым в количестве 60-80% от стехиометрии [1]

Недостатками данного способа являются многостадийность процесса и большой расход хлористого калия.

Известен способ получения кремнефторида калия с выделением фтора из растворов путем обработки хлористым калием и растворимым кремнийсодержащим реагентом при соотношении (0,2-0,8)^oC(2,0-3,6) [2]

Недостатком этого способа является введение дополнительных реагентов: хлорида калия и растворимого силикатсодержащего соединения, для получения которого необходимы дополнительные технологические операции.

Данный способ принят в качестве прототипа как наиболее близкий по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому.

Задачей изобретения является получение кремнефторида калия с одновременным извлечением фтора из фторидно-хлоридных растворов и повышение отстойных характеристик пульп, снижение расхода хлорида калия.

Согласно изобретению поставленная задача достигается тем, что в качестве кремнесодержащего продукта используют кремнезем (отходы циркониевого производства), который обрабатывают в течение 1,5-2,0 ч кремнефтористоводородной кислотой при температуре 60-80^oC с последующей обработкой фторидно-хлоридными растворами (отходы циркониевого производства) до значения pH 2-4 в течение 1,5-2,0 ч, используемыми вместо хлорида калия.

Полученный кремнефторид калия отделяется методом сгущения и используется для вскрытия цирконового концентрата вместо товарного кремнефторида калия.

Общими существенными признаками прототипа и заявляемого способа является получение кремнефторида калия путем обработки кремнесодержащих продуктов в кислой среде с последующим отделением осадка.

Отличительные признаки:

использование в качестве кремнесодержащего продукта кремнезема (отходов циркониевого производства);

oбработка кремнезема кремнефтористоводородной кислотой при температуре 60-80^oC в течение 1,5-2,0 ч. Данный существенный признак способствует интенсификации процесса получения кремнефторида калия;

последующая обработка полученной пульпы фторидно-хлоридным раствором до значения pH 2-4, что способствует повышению степени утилизации фтора из растворов и получению более крупнокристаллического продукта.

Из просмотренных источников информации технических решений, решающих поставленную задачу и обладающих всей совокупностью существенных признаков ограничительной и отличительной частей формулы заявляемого изобретения, не выявлено, что доказывает новизну заявляемого изобретения.

Неочевидность, а следовательно, изобретательский уровень заявляемого технического решения вытекает из того, что, несмотря на известность ряда существенных признаков, нахождение их комбинации и интервалов, используемых для осуществления способа параметров, требует значительного времени и затрат, а также наличия специфического исходного сырья отходов циркониевого производства.

Использование данной совокупности существенных признаков -температура, время, значение pH и последовательность операций в процессе получения кремнефторида калия в области техники и технологии не описано.

Данный способ легко осуществим в промышленных условиях.

Проверка предлагаемого способа осуществлялась в укрупненно-лабораторных и опытно-промышленных условиях и получено 7,2 т кремнефторида калия.

Материалы:

1. Кремнефторсодержащие шламы (пульпа) Т:Ж 1:(6,8-7,8) отходы циркониевого производства, образующиеся в процессе вскрытия цирконового концентрата кремнефторидом калия (SiO₂ 45^oC55% F 25-30% Zr - 5^oC7% Ca 0,2^oC0,4% Fe 0,1^oC0,3% Al 0,1^oC0,4% Ti - 0,1^oC0,3%), в жидкой фазе KCl 20-35 г/л; KF 15-19 г/л; Zr 3^oC5 г/л.

2. Щелочные (pH 9,0-9,5) фторидно-хлоридные растворы, образующиеся в процессе выделения гидроокиси циркония (KF 8^oC10 г/л; KCl 30^oC50 г/л; NH₄F 1^oC2 г/л; K₂SO₄ 3^oC5 г/л).

3. Слабокислые (pH 4,5-6,5) фторидно-хлоридные растворы с операции улавливания газообразного фтора (растворы с газоочистки), содержащие в г/л: KF 8^oC12; KCl 30^oC40.

4. Кремнефтористоводородная кислота ТУ 113-08-55-84, состав в H₂SiF₆ 32,4; HF 2,2; P₂O₅ 0,05; H₂SO₄ 0,05; SiO₂ отсутствует.

5. Карбонатные (pH 9,5-10) фторидно-хлоридные растворы KF 50^oC70 г/л; KCl 49^oC60 г/л; NH₄OH 0,8^oC1,0 г/л; (NH₄)₂CO₃ 1,5^oC2,5 г/л.

Пример 1. 2,2^oC2,4 м³ пульпы кремнефторсодержащих шламов заливали в реактор и при перемешивании вводили щелочные фторидно-хлоридные растворы или растворы с газоочистки, или карбонатные растворы 6,0^oC7,8 м³ и нагревали до 60-80^oC, после чего вводили кремнефтористоводородную кислоту до значения pH 2-4 и выдерживали полученную пульпу в течение 1,5-2,0 ч, затем осадок отделяли методом отстаивания и использовали вместо товарного кремнефторида калия.

Скорость отстоя 0,36-0,58 м/ч, содержание фтора в растворе 0,74-0,95 г/л, хлорид калия дополнительно не вводится, а используется из фторидно-хлоридных растворов. Извлечение фтора из растворов составляет 94-95,5%

Пример 2. 1,8-2,6 м³ пульпы кремнефторсодержащих шламов при температуре 60-80^oC обрабатывают кремнефтористоводородной кислотой в течение 1,5-2 ч с последующей обработкой при той же температуре щелочным или карбонатными фторидно-хлоридными растворами до значения pH 2-4 и выдерживается в течение 1,5-2,0 ч. Осадок (кремнефторид калия) отделяется методом отстаивания и используется в технологии. Скорость отстоя 0,84-1,44 м/ч, содержание фтора в растворе 0,56-0,82 г/л, хлорид калия в процессе не вводится. Извлечение фтора из раствора достигает 96-97%

Результаты по примеру 2 более предпочтительны по всем параметрам по сравнению с данными, полученными по примеру 1, поэтому эти параметры заложены в формулу изобретения.