EA 025605B1 20170130 Номер и дата охранного документа [PDF] EAPO2017\PDF/025605 Полный текст описания [**] EA201290011 20100627 Регистрационный номер и дата заявки US61/220,230 20090625 Регистрационные номера и даты приоритетных заявок IL2010/000514 Номер международной заявки (PCT) WO2010/150266 20101229 Номер публикации международной заявки (PCT) EAB1 Код вида документа [PDF] eab21701 Номер бюллетеня [**] ПОЛИГАЛИТНЫЙ СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ KNO Название документа [8] C05C 5/02, [8] C22B 26/00 Индексы МПК [IL] Бонан Майкл, [IL] Гинзберг Эял, [IL] Мозес Акива, [IL] Барнеа Эял, [IL] Кесельман Хуго, [IL] Фридман Гидеон, [IL] Фрим Рон, [NL] Лангевельд Корнелис Петрус Сведения об авторах [IL] ИМИ ТАМИ ИНСТИТЬЮТ ФО РИСЕРЧ ЭНД ДИВЕЛОПМЕНТ ЛТД. Сведения о патентообладателях [IL] ИМИ ТАМИ ИНСТИТЬЮТ ФО РИСЕРЧ ЭНД ДИВЕЛОПМЕНТ ЛТД. Сведения о заявителях
 

Патентная документация ЕАПВ

 
Запрос:  ea000025605b*\id

больше ...

Термины запроса в документе

Реферат

[RU]

1. Способ получения KNO 3 с чистотой, превышающей 98,5%, где исходное вещество представляет собой полигалит, и способ включает приведение полигалита в контакт с веществом, содержащим NO 3 - ; добавление по меньшей мере одного неорганического основания к раствору, полученному на стадии контактирования полигалита с веществом, содержащим NO 3 - , с осаждением в виде твердого вещества по меньшей мере части сульфата, присутствующего в указанном растворе; осаждение в виде Mg(OH) 2 по меньшей мере части Mg 2+ , оставшегося в указанном растворе, путем добавления по меньшей мере одного основного соединения к оставшемуся раствору; концентрирование раствора, полученного после указанной стадии осаждения по меньшей мере части Mg 2+ , оставшегося в указанном растворе; осаждение по меньшей мере части NaCl, полученного из указанного полигалита, из раствора, полученного после указанной стадии концентрирования раствора, полученного после указанной стадии осаждения по меньшей мере части Mg 2+ , оставшегося в указанном растворе; отделение указанного осажденного NaCl из реакционного потока; отделение в виде твердого KNO 3 по меньшей мере части K + и NO 3 - , содержащихся в растворе, оставшемся после стадии осаждения по меньшей мере части NaCl, полученного из указанного полигалита; и повторное использование в реакционном сосуде по меньшей мере части раствора, оставшегося после указанной стадии отделения твердого KNO 3 .

2. Способ по п.1, дополнительно включающий стадию промывания указанного полигалита перед указанной стадией контактирования полигалита веществом, содержащим NO 3 - , с удалением по меньшей мере части NaCl, содержащегося в указанном полигалите.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что указанное вещество, содержащее NCO 3 - , выбирают из группы, состоящей из: (a) HNO 3 ; (b) Ca(NO 3 ) 2 ; (с) их комбинации.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что вещество, содержащее NO 3 - , представляет собой 60%-ную HNO 3 .

5. Способ по п.1, отличающийся тем, что по меньшей мере часть указанного вещества, содержащего NO 3 - , получают из указанного раствора, повторно использованного в указанном реакционном сосуде.

6. Способ по п.1, дополнительно включающий стадию удаления из реакционного потока по меньшей мере части твердого вещества, полученного во время указанной стадии контактирования полигалита с веществом, содержащим NO 3 - .

7. Способ по п.1, отличающийся тем, что указанная стадия добавления по меньшей мере одного неорганического основания к раствору, полученному на стадии контактирования полигалита с веществом, содержащим NO 3 - , дополнительно включает стадию добавления неорганического основания в количестве, достаточном для уменьшения содержания SO 4 2- в указанном растворе по меньшей мере на 85%.

8. Способ по п.1, дополнительно включающий стадию удаления из реакционного потока по меньшей мере части нерастворимого сульфата, полученного во время указанной стадии контактирования полигалита с HNO 3 .

9. Способ по п.1, дополнительно включающий стадию извлечения из реакционного потока по меньшей мере части указанного Mg(OH) 2 , полученного в виде Mg(OH) 2 на указанной стадии осаждения по меньшей мере части Mg 2 +, оставшегося в указанном растворе.

10. Способ по п.1, дополнительно включающий стадию очистки указанного KNO 3 , полученного на указанной стадии отделения KNO 3 .


Полный текст патента

(57) Реферат / Формула:

1. Способ получения KNO 3 с чистотой, превышающей 98,5%, где исходное вещество представляет собой полигалит, и способ включает приведение полигалита в контакт с веществом, содержащим NO 3 - ; добавление по меньшей мере одного неорганического основания к раствору, полученному на стадии контактирования полигалита с веществом, содержащим NO 3 - , с осаждением в виде твердого вещества по меньшей мере части сульфата, присутствующего в указанном растворе; осаждение в виде Mg(OH) 2 по меньшей мере части Mg 2+ , оставшегося в указанном растворе, путем добавления по меньшей мере одного основного соединения к оставшемуся раствору; концентрирование раствора, полученного после указанной стадии осаждения по меньшей мере части Mg 2+ , оставшегося в указанном растворе; осаждение по меньшей мере части NaCl, полученного из указанного полигалита, из раствора, полученного после указанной стадии концентрирования раствора, полученного после указанной стадии осаждения по меньшей мере части Mg 2+ , оставшегося в указанном растворе; отделение указанного осажденного NaCl из реакционного потока; отделение в виде твердого KNO 3 по меньшей мере части K + и NO 3 - , содержащихся в растворе, оставшемся после стадии осаждения по меньшей мере части NaCl, полученного из указанного полигалита; и повторное использование в реакционном сосуде по меньшей мере части раствора, оставшегося после указанной стадии отделения твердого KNO 3 .

2. Способ по п.1, дополнительно включающий стадию промывания указанного полигалита перед указанной стадией контактирования полигалита веществом, содержащим NO 3 - , с удалением по меньшей мере части NaCl, содержащегося в указанном полигалите.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что указанное вещество, содержащее NCO 3 - , выбирают из группы, состоящей из: (a) HNO 3 ; (b) Ca(NO 3 ) 2 ; (с) их комбинации.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что вещество, содержащее NO 3 - , представляет собой 60%-ную HNO 3 .

5. Способ по п.1, отличающийся тем, что по меньшей мере часть указанного вещества, содержащего NO 3 - , получают из указанного раствора, повторно использованного в указанном реакционном сосуде.

6. Способ по п.1, дополнительно включающий стадию удаления из реакционного потока по меньшей мере части твердого вещества, полученного во время указанной стадии контактирования полигалита с веществом, содержащим NO 3 - .

7. Способ по п.1, отличающийся тем, что указанная стадия добавления по меньшей мере одного неорганического основания к раствору, полученному на стадии контактирования полигалита с веществом, содержащим NO 3 - , дополнительно включает стадию добавления неорганического основания в количестве, достаточном для уменьшения содержания SO 4 2- в указанном растворе по меньшей мере на 85%.

8. Способ по п.1, дополнительно включающий стадию удаления из реакционного потока по меньшей мере части нерастворимого сульфата, полученного во время указанной стадии контактирования полигалита с HNO 3 .

9. Способ по п.1, дополнительно включающий стадию извлечения из реакционного потока по меньшей мере части указанного Mg(OH) 2 , полученного в виде Mg(OH) 2 на указанной стадии осаждения по меньшей мере части Mg 2 +, оставшегося в указанном растворе.

10. Способ по п.1, дополнительно включающий стадию очистки указанного KNO 3 , полученного на указанной стадии отделения KNO 3 .


Евразийское 025605 (13) B1
патентное
ведомство
(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ЕВРАЗИЙСКОМУ ПАТЕНТУ
(45) Дата публикации и выдачи патента 2017.01.30
(21) Номер заявки 201290011
(22) Дата подачи заявки 2010.06.27
(51) Int. Cl. C05C 5/02 (2006.01) C22B 26/00 (2006.01)
(54) ПОЛИГАЛИТНЫЙ СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ KNO3
(32) 2009.06.25
(33) US (43) 2012.12.28
(86) PCT/IL2010/000514
(87) WO 2010/150266 2010.12.29
(71) (73) Заявитель и патентовладелец:
ИМИ ТАМИ ИНСТИТЬЮТ ФО РИСЕРЧ ЭНД ДИВЕЛОПМЕНТ ЛТД. (IL)
(72) Изобретатель:
Бонан Майкл, Гинзберг Эял, Мозес
Акива, Барнеа Эял, Кесельман Хуго, I Фридман Гидеон, Фрим Рон (IL), I Лангевельд Корнелис Петрус (NL)
(74) Представитель:
Нилова М.И. (RU)
(57) В изобретении представлен способ получения KNO3 из полигалита. В предпочтительном варианте реализации изобретения способ включает стадии (а) контактирования полигалита с HNO3; (b) добавления Са(ОН)2 к раствору с осаждением в виде CaSO4 по меньшей мере части сульфата, присутствующего в указанном растворе; (с) осаждения в виде Mg(OH)2 по меньшей мере части Mg2+, оставшегося в указанном растворе, путем дальнейшего добавления Са(ОН)2 к оставшемуся раствору; (d) концентрирования раствора с осаждением в виде сульфатного соединения по меньшей мере части сульфата, оставшегося в растворе; (е) отделения по меньшей мере части NaCl из оставшегося раствора; и (f) кристаллизации в виде твердого KNO3 по меньшей мере части K+ и NO3-, содержащегося в растворе. Данный способ позволяет осуществить прямое превращение полигалита в KNO3 с чистотой, превышающей 98,5%, который, по существу, степени не содержит примесей магния и сульфата.
По настоящей заявке испрошен приоритет на основании предварительной заявки США 61/220230 от 25 июня 2009 г., которая полностью включена в данную заявку посредством ссылки.
Область изобретения
Данное изобретение касается способов получения KNO3, в частности способов, которые используют полигалит в качестве исходного вещества.
Уровень техники
Нитрат калия (KNO3) является коммерчески важным химическим веществом, которое применяют в
диапазоне от взрывчатых веществ до удобрений. Полигалит (K2SO4-MgSO4-2CaSO4-2H2O) широко распространен и является легко доступным источником калия. Реакция полигалита с кислотами (например, HNO3) известна из литературы в качестве средства получения неочищенных смесей солей, содержащих "комплексное минеральное удобрение". Например, патент США 4246019 описывает способ получения смеси, содержащей 53,54% KNO3, 39,87% Mg(NO3)2, 5,48% CaSO4 и 1,01% H2O по реакции полигалита с HNO3. Патент России № 2276123 описывает способ получения раствора, содержащего смесь K2SO4, MgSO4 и NH4NO3 по реакции полигалита с HNO3 с последующей нейтрализацией аммиаком. Соответственно способы, описанные в литературе, позволяют получать раствор, содержащий смесь веществ, включая нитраты калия и магния, а также гипс, которые не были отделены на более ранних стадиях способа.
Несколько хорошо известных способов, таких как способы Southwest Potash и IMI, известны для получения KNO3 по реакции KCl с HNO3 (Ullmaris Agrochemicals, vol. 1; Weinheim: Wiley-VCH, 2007, pp. 334-336). Получение, по существу, чистого KNO3 непосредственно из реакции полигалита с сильной кислотой остается однако неизвестным. Таким образом, все еще существует потребность в способе, который может производить, по существу, чистый KNO3 из полигалита без осложнений известных способов, таких как получение сложных смесей продуктов, и необходимости в нейтрализации аммиаком.
Краткое описание изобретения
В способе, описанном в настоящем изобретении, получают KNO3 из полигалита с практически полным извлечением, без какой-либо необходимости в предварительной термической обработке и без необходимости в отмывании NaCl от полигалита. На отделение NaCl от KNO3 влияют различные температурные зависимости растворимости двух веществ: растворимость NaCl очень мало изменяется с температурой, в то время как растворимость KNO3 сильно возрастает при повышении температуры. В способе, описанном в настоящей заявке, Mg извлекают в виде Mg(OH)2, который осаждают известью. Таким образом, извлеченный Mg(OH)2 может быть использован непосредственно в виде суспензии с водой, высушен или переведен в соли Mg, такие как MgSO4H2O.
Поэтому задачей настоящего изобретения является описание способа получения KNO3, где исходным веществом для способа является полигалит.
Дополнительной задачей настоящего изобретения является описание способа получения KNO3 из полигалита, включающего стадии (а) контактирования полигалита с веществом, содержащим NO3; (b) добавления по меньшей мере одного неорганического основания к раствору, полученному на стадии контактирования полигалита с HNO3, с осаждением в виде твердого вещества по меньшей мере части сульфата, присутствующего в указанном растворе; (с) осаждения в виде Mg(OH)2 по меньшей мере части Mg2+, оставшегося в указанном растворе, путем добавления по меньшей мере одного основного соединения к оставшемуся раствору; (d) концентрирования раствора, полученного на указанной стадии осаждения по меньшей мере части Mg2+, оставшегося в указанном растворе; (е) осаждения по меньшей мере части NaCl, полученного из указанного полигалита, в случае наличия, из раствора, полученного на указанной стадии концентрирования раствора, полученного на указанной стадии осаждения по меньшей мере части Mg2+, оставшегося в указанном растворе; (f) отделения указанного осажденного NaCl, в случае наличия, из реакционного потока, и (g) отделения в виде твердого вещества KNO3 по меньшей мере части K+ и NO3-, содержащихся в растворе, оставшихся после стадии осаждения по меньшей мере части NaCl, полученного из указанного полигалита. Настоящее изобретение также включает вариант реализации, включающий способ, подходящий для получения коммерчески пригодного к применению KNO3 из полигалита.
Дополнительной задачей настоящего изобретения является описание такого способа, дополнительно включающего дополнительную стадию промывания указанного полигалита перед проведением указанной стадии контактирования полигалита с веществом, содержащим NO3-, с удалением по меньшей мере части NaCl, который содержится в указанном полигалите.
Дополнительной задачей настоящего изобретения является описание такого способа, как описано в любом из способов, приведенных выше, где указанная стадия контактирования полигалита с веществом, содержащим NO3-, происходит при температуре от приблизительно 60 до приблизительно 90°С. Дополнительной задачей настоящего изобретения является описание такого способа, как описано в любом из способов, приведенных выше, где указанное вещество, содержащее NO3-, выбирают из группы, состоящей из: (a) HNO3; (b) Ca(NO3)2; (с) любой комбинации указанных выше веществ.
Дополнительной задачей настоящего изобретения является описание такого способа, где указанное
вещество, содержащее NO3-, представляет собой HNO3, и дополнительно где указанная стадия контактирования полигалита с веществом, содержащим NO3-, дополнительно включает дополнительную стадию контактирования полигалита с количеством HNO3, достаточным для того, чтобы количество HNO3 в растворе, полученном таким образом, составляло по меньшей мере 0,5% мас./мас.
Дополнительной задачей настоящего изобретения является описание такого способа, где указанное вещество, содержащее NO3-, представляет собой HNO3, и дополнительно где указанная стадия контактирования полигалита с веществом, содержащим NO3-, дополнительно включает дополнительную стадию контактирования полигалита с количеством HNO3, достаточным для того, чтобы количество HNO3 в растворе, полученном таким образом, составляло по меньшей мере 5% мас./мас.
Дополнительной задачей настоящего изобретения является описание такого способа, как описано в любом из способов, приведенных выше, где указанная стадия контактирования полигалита с веществом, содержащим NO3-, дополнительно включает дополнительную стадию контактирования полигалита с 60% HNO3.
Дополнительной задачей настоящего изобретения является описание такого способа, как описано в любом из способов, приведенных выше, дополнительно включающего дополнительную стадию повторного использования в реакционном сосуде по меньшей мере части раствора, оставшегося после указанной стадии отделения твердого KNO3.
Дополнительной задачей настоящего изобретения является описание такого способа, где по меньшей мере часть указанного вещества, содержащего NO3-, получают из указанного раствора, который повторно используют в указанном реакционном сосуде.
Дополнительной задачей настоящего изобретения является описание такого способа, как описано в любом из способов, приведенных выше, дополнительно включающего дополнительную стадию удаления из реакционного потока по меньшей мере части твердого вещества, полученного во время указанной стадии контактирования полигалита с HNO3.
Дополнительной задачей настоящего изобретения является описание такого способа, дополнительно включающего дополнительную стадию удаления путем фильтрования по меньшей мере части твердого вещества, полученного во время указанной стадии контактирования полигалита с HNO3.
Дополнительной задачей настоящего изобретения является описание такого способа, дополнительно включающего дополнительную стадию промывания указанного твердого вещества.
Дополнительной задачей настоящего изобретения является описание такого способа, как описано в любом из способов, приведенных выше, где указанная стадия добавления по меньшей мере одного неорганического основания к раствору, полученному на стадии контактирования полигалита с веществом, содержащим NO3-, дополнительно включает дополнительную стадию добавления по меньшей мере одного неорганического основания, выбранного из группы, состоящей из Са(ОН)2, СаСО3 и СаО.
Дополнительной задачей настоящего изобретения является описание такого способа, как описано в любом из способов, приведенных выше, где указанная стадия добавления по меньшей мере одного неорганического основания к раствору, полученному на стадии контактирования полигалита с веществом, содержащим NO3-, дополнительно включает дополнительную стадию добавления достаточного количества неорганического основания для уменьшения, по существу, содержания SO42- в указанном растворе.
Дополнительной задачей настоящего изобретения является описание такого способа, как описано в любом из способов, приведенных выше, где указанная стадия добавления по меньшей мере одного неорганического основания к раствору, полученному на стадии контактирования полигалита с веществом, содержащим NO3-, дополнительно включает дополнительную стадию добавления достаточного количества неорганического основания для уменьшения содержания SO42- в указанном растворе по меньшей мере на 85%.
Дополнительной задачей настоящего изобретения является описание такого способа, где указанное неорганическое основание выбирают из группы, состоящей из: (а) основных соединений Са; (b) основных соединений Ва; (с) любой комбинации указанных выше веществ.
Дополнительной задачей настоящего изобретения является описание такого способа, как описано в любом из способов, приведенных выше, дополнительно включающего дополнительную стадию удаления из реакционного потока по меньшей мере части нерастворимого сульфата, полученного во время указанной стадии контактирования полигалита с HNO3.
Дополнительной задачей настоящего изобретения является описание такого способа, как описано в любом из способов, приведенных выше, дополнительно включающего дополнительную стадию отделения путем фильтрования по меньшей мере части нерастворимого сульфата, полученного во время указанной стадии контактирования полигалита с HNO3.
Дополнительной задачей настоящего изобретения является описание такого способа, как описано в любом из способов, приведенных выше, где указанная стадия осаждения в виде Mg(OH)2 по меньшей мере части Mg2+, оставшегося в указанном растворе, дополнительно включает дополнительную стадию добавления достаточного количества по меньшей мере одного основного соединения Са для осаждения более 50% Mg2+, оставшегося в указанном растворе, в виде Mg(OH)2.
Дополнительной задачей настоящего изобретения является описание такого способа, как описано в
любом из способов, приведенных выше, где указанная стадия осаждения в виде Mg(OH)2 по меньшей мере части Mg2+, оставшегося в указанном растворе, дополнительно включает дополнительную стадию добавления достаточного количества по меньшей мере одного основного соединения Са для осаждения более 85% Mg2+, оставшегося в указанном растворе, в виде Mg(OH)2. Дополнительной задачей настоящего изобретения является описание такого способа, как описано в любом из способов, приведенных выше, где указанная стадия осаждения в виде Mg(OH)2 по меньшей мере части Mg2+, оставшегося в указанном растворе, дополнительно включает дополнительную стадию добавления по меньшей мере одного основного соединения Са, выбранного из группы, состоящей из Са(ОН)2 и СаО.
Дополнительной задачей настоящего изобретения является описание такого способа, как описано в любом из способов, приведенных выше, дополнительно включающего дополнительную стадию удаления из реакционного потока по меньшей мере части указанного Mg(OH)2, полученного на указанной стадии осаждения в виде Mg(OH)2 по меньшей мере части Mg2+, оставшегося в указанном растворе.
Дополнительной задачей настоящего изобретения является описание такого способа, дополнительно включающего дополнительную стадию промывания указанного Mg(OH)2.
Дополнительной задачей настоящего изобретения является описание такого способа, где указанный Mg(OH)2 имеет по меньшей мере 92% чистоты.
Дополнительной задачей настоящего изобретения является описание такого способа, как описано в любом из способов, приведенных выше, где указанная стадия концентрирования раствора, оставшегося после указанной стадии осаждения по меньшей мере части Mg2+, оставшегося в указанном растворе, дополнительно содержит стадию, выбранную из группы, состоящей из: (а) использования многокорпусного испарителя для концентрирования указанного раствора и (b) концентрирования указанного раствора путем механического повторного сжатия паров.
Дополнительной задачей настоящего изобретения является описание такого способа, как описано в любом из способов, приведенных выше, где указанная стадия осаждения по меньшей мере части NaCl дополнительно включает дополнительную стадию осаждения NaCl при помощи испарительной кристаллизации.
Дополнительной задачей настоящего изобретения является описание такого способа, где указанная стадия осаждения NaCl при помощи испарительной кристаллизации происходит при температуре, превышающей приблизительно 60°С.
Дополнительной задачей настоящего изобретения является описание такого способа, как описано в любом из способов, приведенных выше, где указанная стадия отделения в виде твердого вещества KNO3 по меньшей мере части K+ и NO3-, которые содержатся в растворе, оставшемся после указанной стадии добавления основного соединения Са, дополнительно включает дополнительную стадию кристаллизации KNO3 из указанного раствора.
Дополнительной задачей настоящего изобретения является описание такого способа, где указанная стадия кристаллизации KNO3 из указанного раствора дополнительно включает дополнительную стадию охлаждения указанного раствора для вызова кристаллизации KNO3. Дополнительной задачей настоящего изобретения является описание такого способа, где указанная стадия охлаждения указанного раствора включает дополнительную стадию охлаждения указанного раствора до температуры менее 40°С.
Дополнительной задачей настоящего изобретения является описание такого способа, как описано в любом из способов, приведенных выше, дополнительно включающего дополнительную стадию очистки указанного KNO3, полученного на указанной стадии отделения KNO3.
Дополнительной задачей настоящего изобретения является описание такого способа, где указанная стадия очистки указанного KNO3 дополнительно включает дополнительную стадию очистки указанного KNO3 при помощи по меньшей мере одного способа, выбранного из группы, состоящей из: (а) промывания указанного KNO3; (b) растирания, по существу, чистым KNO3 раствором и (с) перекристаллизации.
Дополнительной задачей настоящего изобретения является описание такого способа, как описано в любом из способов, приведенных выше, где чистота указанного KNO3 превышает 98,5%.
Дополнительной задачей настоящего изобретения является описание такого способа, как описано в любом из способов, приведенных выше, где указанную стадию осаждения по меньшей мере части Mg2+ проводят перед проведением указанной стадии отделения KNO3.
Дополнительной задачей настоящего изобретения является описание такого способа, как описано в любом из способов, приведенных выше, где указанную стадию осаждения по меньшей мере части Mg2+ проводят после указанной стадии отделения KNO3.
Краткое описание чертежа
На чертеже приведена блок-схема способа, описанного в настоящей заявке.
Подробное описание изобретения
Данное изобретение описано в настоящей заявке со ссылкой на чертежи и примеры, в которых описаны преимущественные варианты реализации настоящего изобретения. В целях объяснения изложены конкретные подробности для обеспечения полного понимания настоящего изобретения. Специалисту в данной области будет очевидно, что существуют другие варианты реализации настоящего изобретения,
которые отличаются в деталях, не влияя на существенную суть изобретения. Поэтому данное изобретение не ограничено вариантами реализации, проиллюстрированными на чертеже и описанными в описании, но только так, как указано в формуле, которая прилагается, где надлежащий объем изобретения определен только путем наиболее широкой интерпретации указанной формулы. В приведенном ниже подробном описании формулы, указывающие на гидратацию, даны в соответствии с традиционной литературной практикой. Как таковые, отсутствуют заявки относительно конкретного уровня гидратации соединений (включая соединения, для которых очевидно указано отсутствие гидратированной воды), и описанное в данной заявке изобретение не ограничено конкретными уровнями данной гидратации.
Фундаментальная химия, которую используют в способах, описанных в данной заявке, может быть кратко изложена следующим образом:
K2SO4•MgSO4•2CaSO4•2H2O+2HNO3+4Н2О+Са(ОН)2[+Ca(NO3)2]^2KNO3+Mg(NO3)2+4(CaSO4•
2H2O)
Полученный Mg(NO3)2 осаждают как Mg(OH)2 путем дополнительной реакции с Са(ОН)2:
Mg(NOз)2+Са(ОН)2Ч> Mg(OH)2+Ca(NOз)2
В настоящем изобретении в отличие от способов, известных из уровня техники, добавляют нитрат-ион и ион кальция в отдельных независимых стадиях настоящего способа. В некоторых вариантах реализации способа Са(NO3)2 извлекают на более поздних стадиях и используют повторно, и он реагирует с полигалитом.
В предпочтительном варианте реализации изобретения, описанном в данной заявке, используют следующий ряд стадий для получения коммерческой степени чистоты KNO3 по реакции полигалита с HNO3. Различные "стадии" перечислены со ссылкой на блок-схему, приведенную на чертеже для преимущественного варианта реализации 10 изобретения, описанного в данной заявке.
В некоторых вариантах реализации изобретения NaCl отмывают от полигалита. Данная стадия является полностью необязательной; отсутствует требование промывания NaCl от полигалита, а также отсутствует какая-либо необходимость в предварительной термической обработке полигалита.
На стадии 1 способа (1010) полигалит 101 контактирует с веществом, содержащим NO3- 102. В преимущественных вариантах реализации изобретения вещество 102 представляет собой HNO3; в наиболее преимущественных вариантах реализации изобретения HNO3 обеспечивают при 60% концентрации. В преимущественных вариантах реализации изобретения добавляют достаточное количество 60% HNO3 таким образом, чтобы концентрация HNO3 в полученном в результате растворе (т. е. включая полигалит) составляла по меньшей мере 5% мас./мас. В преимущественных вариантах реализации изобретения по-лигалит и HNO3 приводят в контакт при температуре от приблизительно 60 до приблизительно 90°С. В других вариантах реализации изобретения используют температуры вне диапазона температур, используемых в преимущественных вариантах реализации изобретения. В других вариантах реализации изобретения вещество 102 может содержать другую нитратную соль, например Са(М33)2, или смесь нитратной соли и HNO3. В типичных вариантах реализации изобретения, в которых используют Са(М33)2, его добавляют в начале стадии 1 в дополнение к или вместо HNO3, которую добавляют в начале стадии, и соединение Са добавляют в конце данной стадии, описанной ниже.
В преимущественных вариантах реализации изобретения по меньшей мере часть раствора (210), полученного на стадии 5 (описана ниже), повторно используют в реакционном сосуде, в котором происходит контакт между полигалитом и веществом, содержащим NO3-.
Реакционную смесь затем приводят в контакт с основанием (в преимущественных вариантах реализации изобретения, суспензией Са(ОН)2 (105)); в преимущественных вариантах реализации изобретения добавляют достаточное количество суспензии для доведения рН до, по существу, нейтрального значения. Добавление суспензии Са(ОН)2 таким образом приводит к получению раствора, содержащего, главным образом, K+, Mg2+, Са2+, Na+, NO3-, и Cl" , вместе с твердым CaSO4 (гипс). В преимущественных вариантах реализации изобретения добавляют достаточное количество основания для осаждения по меньшей мере 85% SO42-, присутствующего в растворе.
В преимущественных вариантах реализации изобретения твердый гипс, осажденный во время реакции между полигалитом и HNO3, фильтруют и промывают промывной водой 103 (в преимущественных вариантах реализации изобретения, противоточным промыванием на фильтре 1015) для уменьшения содержания нитрата. Маточный раствор (106) переносят на стадию 2, в то время как влажный гипс после промывания (201) отбрасывают из системы. Промывной фильтрат 104 затем возвращают в реакционный сосуд, в котором происходит стадия 1.
На стадии 2 способа (1020) добавляют дополнительную суспензию Са(ОН)2 (105) к раствору, полученному на стадии 1 (106) после удаления твердого гипса для осаждения основной части Mg2+, содержащегося в растворе, в виде Mg(OH)2 (202). В преимущественных вариантах реализации изобретения добавляют достаточное количество Са(ОН)2 для осаждения по меньшей мере 50% присутствующего Mg2+. Mg(OH)2 промывают (1025) и удаляют. После осаждения Mg(OH)2 остается раствор, содержащий главным образом Са+, K+, Na+, NO3-, Cl- и остаточный Mg2+, в некоторых вариантах реализации изобретения данную стадию проводят после стадии 5 (описана ниже) в растворах, подлежащих повторному использо
ванию на стадии 1. Химическая чистота полученного Mg(OH)2 зависит от чистоты использованного СаО или Са(ОН)2. В преимущественных вариантах реализации изобретения получают Mg(OH)2 с чистотой, превышающей 92%.
Способ затем переходит к стадии 3 (1030), на которой концентрируют раствор, полученный на стадии 2. В преимущественных вариантах реализации изобретения на концентрирование влияет испарение при помощи любого метода, известного в данной области, например многокорпусного испарителя или путем механического повторного сжатия паров. В предпочтительном варианте реализации изобретения по меньшей мере часть остаточного CaSO4, осажденного таким образом, отделяют от супернатантного раствора на выходе из сосуда, в котором происходит концентрирование. Испарение может быть также проведено при помощи испарения под воздействием солнечных лучей в испарительном бассейне, и таким образом осажденный сульфат кальция может быть оставлен на дней бассейна.
Затем способ продолжают на стадии 4 (1040), на которой NaCl (203) и небольшую часть CaSO4 (204), присутствующую в растворе, частично отделяют от раствора, оставшегося после стадии 3, путем кристаллизации в испарительном кристаллизаторе при температуре выше 60°С. Твердые вещества разделяют (в преимущественных вариантах реализации изобретения, путем фильтрования 1045) и удаляют.
На стадии 5 способа (1050) KNO3 кристаллизуют из раствора путем охлаждения раствора, оставшегося после стадии 4. Кристаллизация может быть проведена при помощи любого метода, известного из уровня техники, например, в охлаждающем кристаллизаторе различных типов, включая охлаждающий дисковый кристаллизатор. В типичных вариантах реализации изобретения чистота белого продукта KNO3, полученного после промывания в тестах, превышает 98,5%. В типичных вариантах реализации изобретения основными примесями являются Са ( <0,2%), Cl- ( <1000 ppm); Na (-500 ppm); SO42- (-200 ppm); Mg (-10 ppm); и Sr (-10 ppm). Полученный таким образом KNO3 может быть дополнительно очищен при помощи любого метода, известного в данной области, например путем повторного растирания раствором чистого KNO3 или путем перекристаллизации.
Раствор 210, оставшийся после стадии 5, повторно используют в сосуде, в котором происходит стадия 1. Са(М33)2, содержащийся в растворе, оставшемся после стадии 5, реагирует с сульфатом в растворе на стадии 1 для осаждения гипса.
Пример 1.
Полигалит (непромытый, измельченный и просеянный до -0,5 мм, 400 г) добавляли к перемешиваемой смести азотной кислоты (59%, 146.7 г) и повторно используемого раствора (1090 г, полученного путем соединения материнского раствора от кристаллизации KNO3, представленной в примере 3, и гипсовой промывной воды из предыдущей партии). Концентрацию азотной кислоты модифицируют путем разбавления промывной водой из предыдущих промываний для поддерживания постоянной концентрации нитрата 15-16% в конечном фильтрате. Реакционную смесь нагревали до 65°С и перемешивали в течение 3 ч. После этого известковое молочко (169,4 г, 30% в воде) добавляли по каплям посредством насоса в течение 1-часового периода к горячей смеси для нейтрализации кислотности суспензии. Если смесь достигала рН 5,5-6,5, добавление прекращали, и смесь фильтровали пока она была горячей в вакууме. Осадок гипса на фильтре (700 г, 60,8% твердых веществ) затем промывали водой (3x350 г) таким образом, что содержание нитратов в осадке на фильтре было достаточно низким. Влажный промытый гипс (575,6 г, 733,9% твердых веществ) затем сушили всю ночь в печи при 60°С с получением 425,5 г гипса (CaSO4-2H2O> 98,5%, K <0,4%, Mg <0,2%, NO3- <100 ppm). Фильтрат (1094,7 г, K=4,7%, Mg=1,5%, Са=0,6%, SO42-=0,3%, NO3-=15,5%) использовали в качестве основы для стадии отделения Mg(OH)2 (см. пример 2 ниже), в то время как промывную воду соединяли с повторно используемым раствором для следующей партии.
Пример 2.
Пробу раствора, полученного после окончания реакции, представленной в примере 1 выше (720-900 г раствора обрабатывали при температуре 60-70°С 15%-ным раствором известкового молока (300 г). В результате такой обработки концентрация Mg уменьшилась от 1,5% до менее чем 0,2%. Осажденные твердые вещества отстаивали и после этого фильтровали и промывали. Сухие твердые вещества содержали более 92% Mg(OH)2. Основными примесями были Са ( <5%), SO4- (2%), NO3- (0,2%) и Cl- (0,05%).
Пример 3.
Пробу раствора, оставшегося после осаждения Mg(OH)2, описанного в примере 2 выше, содержащего (концентрация в мас./мас. относительно общего раствора) 2,2% Са, 4,4% K, 1,9% Na, 0,01% Mg, 13,3% NO3-, 3,1% Cl- и 0,08% SO42- концентрировали путем испарения при температуре выше 80°С. Общая концентрация растворенных солей возрастала на > 80% в результате концентрирования. Таким образом кристаллизованный NaCl отделяли при температуре выше 80°С, и его чистота превышала 98%.
Оставшийся раствор затем охлаждали до температуры <40°С, что приводило к осаждению KNO3, который затем отделяли от маточного раствора и промывали. Чистота полученного KNO3 превышала 99,5%, в то время как концентрация растворенных солей в материнском растворе для повторного использования в реакции находилась в диапазоне 55-60%.
ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
1. Способ получения KNO3 с чистотой, превышающей 98,5%, где исходное вещество представляет собой полигалит, и способ включает
приведение полигалита в контакт с веществом, содержащим NO3-;
добавление по меньшей мере одного неорганического основания к раствору, полученному на стадии контактирования полигалита с веществом, содержащим NO3-, с осаждением в виде твердого вещества по меньшей мере части сульфата, присутствующего в указанном растворе;
осаждение в виде Mg(OH)2 по меньшей мере части Mg2+, оставшегося в указанном растворе, путем добавления по меньшей мере одного основного соединения к оставшемуся раствору;
концентрирование раствора, полученного после указанной стадии осаждения по меньшей мере части Mg2+, оставшегося в указанном растворе;
осаждение по меньшей мере части NaCl, полученного из указанного полигалита, из раствора, полученного после указанной стадии концентрирования раствора, полученного после указанной стадии осаждения по меньшей мере части Mg2+, оставшегося в указанном растворе;
отделение указанного осажденного NaCl из реакционного потока;
отделение в виде твердого KNO3 по меньшей мере части K+ и NO3-, содержащихся в растворе, оставшемся после стадии осаждения по меньшей мере части NaCl, полученного из указанного полигалита; и
повторное использование в реакционном сосуде по меньшей мере части раствора, оставшегося после указанной стадии отделения твердого KNO3.
2. Способ по п.1, дополнительно включающий стадию промывания указанного полигалита перед указанной стадией контактирования полигалита веществом, содержащим NO3-, с удалением по меньшей мере части NaCl, содержащегося в указанном полигалите.
3. Способ по п.1, отличающийся тем, что указанное вещество, содержащее NCO3-, выбирают из группы, состоящей из: (a) HNO3; (b) Ca(NO3)2; (с) их комбинации.
4. Способ по п.1, отличающийся тем, что вещество, содержащее NO3-, представляет собой 60%-ную HNO3.
5. Способ по п.1, отличающийся тем, что по меньшей мере часть указанного вещества, содержащего NO3-, получают из указанного раствора, повторно использованного в указанном реакционном сосуде.
6. Способ по п.1, дополнительно включающий стадию удаления из реакционного потока по меньшей мере части твердого вещества, полученного во время указанной стадии контактирования полигалита с веществом, содержащим NO3-.
7. Способ по п.1, отличающийся тем, что указанная стадия добавления по меньшей мере одного неорганического основания к раствору, полученному на стадии контактирования полигалита с веществом, содержащим NO3-, дополнительно включает стадию добавления неорганического основания в количестве, достаточном для уменьшения содержания SO42- в указанном растворе по меньшей мере на 85%.
8. Способ по п.1, дополнительно включающий стадию удаления из реакционного потока по меньшей мере части нерастворимого сульфата, полученного во время указанной стадии контактирования по-лигалита с HNO3.
9. Способ по п.1, дополнительно включающий стадию извлечения из реакционного потока по меньшей мере части указанного Mg(OH)2, полученного в виде Mg(OH)2 на указанной стадии осаждения по меньшей мере части Mg2+, оставшегося в указанном растворе.
10. Способ по п.1, дополнительно включающий стадию очистки указанного KNO3, полученного на
указанной стадии отделения KNO3.
Евразийская патентная организация, ЕАПВ Россия, 109012, Москва, Малый Черкасский пер., 2
025605
- 1 -
(19)
025605
- 1 -
(19)
025605
- 4 -
(19)
025605
- 7 -