CS257170B1

CS257170B1 - Způsob přípravy čistého síranu hlinitého

Info

Publication number: CS257170B1
Application number: CS864213A
Authority: CS
Inventors: Ladislav Hlozny; Miroslav Broul; Ludek Provaznik
Original assignee: Ladislav Hlozny; Miroslav Broul; Ludek Provaznik
Priority date: 1986-06-09
Filing date: 1986-06-09
Publication date: 1988-04-15
Also published as: CS421386A1

Abstract

Byly nalezeny optimální technologické podmínky pro krystalizaci síranu amonného. Krystalizace se provádí ochlazováním vodného roztoku obsahujícího 16 až 22 % hmotnosti síranu hlinitého a 15 až 28 % hmotnosti kyseliny sírové. Rychlost chlazení je měnší než 12 C/h.

Description

Vynález se týká způsobu přípravy čistého síranu hlinitého.

Příprava čistého síranu hlinitého krystalizací z vodného roztoku je vlivem fyzikálních vlastností této látky obtížně realizovatelná. Získaný krystalický produkt je velmi jemnozrnný, těžko filtrovatelný a zadržuje značné množství matečného louhu, což se projevuje ve snížení jeho čistoty, spékání apod. špatné filtrační vlastnosti významně ztěžují promývání produktu. Čistota síranu hlinitého je přitom jedním ze zásadních požadavků, například při jeho použití pro přípravu čistého oxidu hlinitého bud přímou kalcinací síranu hlinitého nebo kalcinací síranu amonnohlinitého, vyrobeného ze síranu hlinitého. V obou případech je jednou z hlavních sledovaných příměsí draslík. Takto připravený oxid hlinitý se používá pro výrobu transparentní korundové keramiky.

Zlepšení parametrů krystalizace a kvality produktu lze dosáhnout, jestliže s'íran hlinitý krystaluje z ternárnich systémů A^ÍSO^)^ - H^SO^ - ř^O s vysokými obsahy kyseliny sírové 30 až 60 % hmotnosti (Brit. pat. Č. 1 013 984, DOS 2 357 172). Výsledný produkt je hrubozrnnější a lépe filtrovatelný než produkt získaný krystalizací jen z vodného roztoku. Lepších filtračních vlastností lze podle literatury docílit i očkováním krystalizujícího roztoku částí suspenze obsahující krystaly síranu hlinitého, případně teplotními oscilacemi během krystalizace. Nevýhodou vysokých koncentrací kyseliny sírové v krystalizujícím roztoku je vznik krystalů kyselých solí síranu hlinitého obecného složení Alj* (SOp ^.yHjSO^.xí^Oi kde například y = 1, x = 12, které vyžadují další přepracováni na síran hlinitý.

Na vyloučených krystalech ulpělý matečný louh s vysokým obsahem kyseliny sírové způsobuje mimo jiné jejich lepivost a navlhavost. Očkování roztoku částí suspenze je náročnější na obsluhu a snižuje kapacitu krystalizátoru. Teplotní oscilace jsou velmi náročné, zejména u provozních zařízení s velkými objemy roztoků.

Řešením problému zvýšení kvality se jeví způsob přípravy čistého síranu hlinitého krystalizací z roztoku v prostředí kyseliny sírové podle předkládaného vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že krystalizace se provádí ochlazováním vodného roztoku obsahujícího 22 až 16 % hmotnosti síranu hlinitého a 15 až 28 hmotnosti kyseliny sírové rychlostí menší 12 °C/h.

Uvedené koncentrace složek odpovídají složení roztoků nasycených při teplotě 60 °C a byly zvoleny proto, aby po ochlazení na konečnou teplotu 25 °C bylo z hydrodynamického hlediska dosaženo vhodné koncentrace tuhé fáze v suspenzi.

Filtrační vlastnosti suspenze, ale i výtěžek síranu hlinitého závisí na složení ternáru. Bylo zjištěno, že pro obsah draslíku v krystalickém produktu nemá složeni ternáru výrazný vliv. Zlepšeni filtračních vlastností však umožňuje promývání filtračního koláče a tak lze dosáhnout odstranění většího podílu matečného roztoku a tím i vyšší čistoty krystalů.

Jelikož optimální složení ternáru Al^fSO^)^ - I^SO^ -I^O nelze vzhledem k vysokému počtu proměnných nalézt jen provedením řady experimentů, byl tento problém řešen pomocí optimalizační funkce definované jako součet funkčních hodnot koncentrace kyseliny sírové, které vyjadřují sledované podmínky procesu jako je specifický odpor filtračního koláče, výtěžek a čistota krystalického produktu. Z grafického záznamu funkčních závislostí byl určen interval pro hledání optima složení ternáru.

V tomto intervalu byly jednotlivé závislosti popsány matematicky, přičemž bylo využito matematické podobnosti. Konstanty, vyskytující se v navržených matematických modelech byly získány metodou nejmenších čtverců. Optimalizační funkce byla definována jako součet výrazů matematicky modelující sledované závislosti. Výsledkem řešení optimalizační funkce bylo optimální složení ternáru.

Výhodnost vynálezu spočívá v tom, že nalezená technologie, resp. optimální počáteční podmínky zabezpečují kvalitně filtrovatelné krystaly síranu hlinitého, což umožňuje dosáhnout snadným promýváním filtračního koláče nízký obsah draslíku a ostatních nečistot v produktu. Další výhodou je používání nízkých koncentrací kyseliny sírové. Bylo zjištěno, že optimální koncentrace kyseliny sírové z hlediska filtračních vlastností suspenze, výtěžku a odstranění draslíku je 24 %.

Claims

Příklad

Byl připraven systému síran hlinitý - kyselina sírová - voda o takovém složení, aby byl roztok právě nasycen při 60 °C. Pak byl roztok za míchání ochlazován konstantní rychlostí na 25 °C. Po dosažení konečné teploty byla vzniklá suspenze ještě míchána 30 minut. Potom byla tuhá fáze oddělena filtrací při konstantním rozdílu tlaku za současného měření hodnot potřebných pro výpočet specifického odporu filtračního koláče.

Dodatečně byla změřena viskozita kapalné rovnovážné fáze. Krystaly byly vysušeny při 20 °C, podrobeny anlýze spektra velikosti částic a byl v nich stanoven obsah draslíku. Střední velikost Částic z jednotlivých měřeňí se pohybovala v mezích 25 až 40.10 ® m.

Obsah draslíku byl přepočten jako podíl zbylého draslíku, přičemž za 100 % byla považována koncentrace draslíku v síranu hlinitém před krystalizací. Teoretický výtěžek byl vypočten

z rovnovážného diagramu. Výsledky série pokusů, jsou uvedeny v následující tabulce. které dokumentují účinek našeho vynálezu, • Číslo měření 1 2 3 4 5 6 7 8 ^A12<^SO4>3 (% hmot.) 32,5 27,8 24,9 22,3 19,8 17,4 15,6 17,4 H₂SO₄ (« hmot.) 0,0 5,0 10,0 15,0 20,0 25,0 30,0 25,0 I^O (% hmot.) 67,5 67,2 65,1 62,7 60,2 57,6 54,4 57,6 Rychlost chlaze ní (°C.h^-1) 10 10 10 10 10 10 10 40 Konc. suspen. (kg/kg) 0,15 0,18 0,21 0,23 0,25 0,25 0,24 0,25 Spec. dopor filtr, koláče - 146 72 61 63 73 171 422 Viskozita kap. fáze (mPa.s) 8,35 6,25 4,92 3,98 3,24 2,73 2,41 2,73 Zbylý podíl draslíku (%) 26,2 24,5 23,2 21,4 19,8 18,2 16,6 19,2 Teor. výtěžek ^A12^ÍSO4⁾3 ^í%) 23,5 32,4 42,9 53,6 63,9 73,0 77,3 73,0 P Ř E D Μ E Τ V Y N A LEZU

Způsob přípravy čistého síranu hlinitého krystalizací z roztoku v prostředí kyseliny sírové, vyznačený tím, že krystalizace se provádí ochlazováním vodného roztoku obsahujícího 22 až 16 % hmotnost síranu hlinitého a 15 až 28 % hmotnosti kyseliny sírové rychlostí menší než 12 °C/h.