ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССА ПОЛУЧЕНИЯ АЗОТНОКИСЛОГО КАЛИЯ ПУТЕМ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ АЗОТНОКИСЛОГО МАГНИЯ И ХЛОРИСТОГО КАЛИЯ

АННОТАЦИЯ

Изучено влияние массовых соотношений ионов Cl/Mg; К/Mg и содержания воды на сумму 1 моль солей и выход нитрата калия относительно хлорида калия. Установлено, что со снижением соотношения Cl/Mg более 2,58 и при содержании H2O 1,8-2 моль на 1 моль суммы солей выход нитрата калия снижается от 98,85 до 25,0%. Также установлено, что на выход нитрата калия влияет содержание воды в реакционной массе, снижение количества воды на сумму солей от 2,065 до 1,906 приводит к снижению выхода нитрата калия от 98,85 до 85,84%, при соотношение Cl/Mg =2,58. Априсоотношении 2,56 13,10 – от 96,5 до 83,4%.

ABSTRACT

The influence of the mass ratios of Cl / Mg ions has been studied; K / Mg and water content in the amount of 1 mol of salts and the yield of potassium nitrate relative to potassium chloride. It was found that with a decrease in the Cl / Mg ratio over 2.58 and with an H2O content of 1.8-2 mol per 1 mol of the total salt, the yield of potassium nitrate decreases from 98.85 to 25.0%. It was also found that the yield of potassium nitrate is affected by the water content in the reaction mass, a decrease in the amount of water by the amount of salts from 2.065 to 1.906 leads to a decrease in the yield of potassium nitrate from 98.85 to 85.84%, with a Cl / Mg ratio of 2.58 ... And with a ratio of 2.56 13.10 - from 96.5 to 83.4%.

Ключевые слова: нитраткалия, нитратамагния, конверсия, гидроксидамагния, доломит, дифрактограмма.

Keywords: potassium nitrate, magnesium nitrate, conversion, magnesium hydroxide, dolomite, diffractogram.

Введение. Нитрат калия имеет широкое сельскохозяйственное и промышленное применение. Также используется в технических ваннах при повышенных температурах. Большая часть нитрата калия на рынке производится промышленным способом.

В работе[1-3] с целью получения нитрата калия изучена конверсия на основе хлорида калия и нитрата аммония. Установлены следующие оптимальные технологические параметры процесса: соотношение KCl:NH₄NO₃=1:1÷1,1:1, продолжительность конверсии 2-3 мин, температура процесса конверсии 95-100 ^оС, а температура и продолжительность кристаллизации 5-10 ⁰С и 30-40мин, соответственно.

Так же определено, что с изменением вышеуказанных параметров выход нитрата калия колеблется от 46,44 до 54,53%, аЖ: Т– в интервале 3,75-4,70, скорость фильтрация составляет 1066,24-2213,85 кг/м² час. Выявлено, что продолжительность конверсии практически не влияетна процесс.

Нитрат калия используют для производства порохов, в пиротехнике пищевой и стекольной промышленности и как удобрение[4]. К преимуществам нитрата калия по сравнению со многими другими удобрениями относятся: отсутствие балласта, что особенно важно при дальних перевозках и малая гигроскопичность.В технике известны следующие способы получения калиевой селитры[1-13]:

Существует три основных маршрута производства нитрата калия:

1) путем конверсии NH₄ NO₃ хлористым калием;

2) путем конверсии Na NO₃ хлористым калием;

3) поглощением окислов азота едким калием или поташем.

Кроме этих способов, нашедших заводское применение, также имеются ряд патентов, предлагающих получение калиевой селитры:

1) конверсией Mg(N0₃)₂хлористым калием;

2) разложение хлористого калия азотной кислотой;

3) конверсией. Са(NO₃)₂ сернокислым калием;

4) конверсией Са(NO₃)₂ хлористым калием.

В данной работе рассмотрена возможность получения нитрата калия из нитратов магия и хлорида калия.

В химической промышленности для производства нитрата калия раствор нитрата магния, выделенного из азотнокислотной вытяжки магнийсодержаших материалов (карбоната магния, оксида магния (брускит), гидроксида магния и доломита рН 6-8, осадок отделяют от примесей, а концентрацию нитрата магния в очищенном растворе поддерживают в пределах 38-45 мас.%. Нейтрализацию раствора нитрата магния можно проводить карбонатом магния или последовательно, сначала карбонатом магния, потом оксидом или гидроксидоммагния. Полученный раствор нитрата магния обрабатывают белым кристаллом галлургического хлорида калия или отфильтрованным раствором, полученным из флотационного хлорида калия с соотношением хлорида к нитрату 0,7:0,95. Исходную смесь нейтрализуют до рН 6-8 растворами гидроксида калия или натрия, предпочтительно при температуре 78-115°С; процесс продолжается до достижения плотности реакционной массы до 1,41- 1,44г/см³. Продукты обработки охлаждают при температуре в пределах от 0 до 20°С, осадок отделяют и промывают насыщенным раствором нитрата калия. Получают нитрат калия с содержанием основного вещества 98,2-99,8% с выходом 85-98%. Оставшийся фильтрат, состоящий, в основном, из хлоридов и нитратов магния и около 1-2% калиевых солей перерабатывают на магнийсодержашие дефолианты и / или после упарки выделяют смесь гидратов хлорида магния и циркулируюший раствор, направляемых на стадию конверсии.

Материалы и метод. В данной работе был использован шестиводный нитрат магния марких.ч и 39% -ный раствор с плотностью 1,35 и рН=5,4 при комнатной температуре. Произведенный на ОА «Ферганаазот» из брускита белый кристаллический хлорид калия получали из флотационного хлорида калия, получаемого на ОА «Деханабадский калийный завод» по патенту[14]. Результаты опытов, проведенных в лабораторных условиях, приведены в таблицах 1 и 2.В жидких и твёрдых фазах, промежуточных и конечных продуктах реакции содержание NО определяли фотоколориметрическим [4],Mg⁺² –комплексометрическим [5] и K⁺-пламенно-фотометрическим методом[6],Cl^- – методом Мора [7].

Эксперименты проводили на лабораторной установке, состоящей из трубчатого стеклянного реактора, снабженного лопастной мешалкой, приводимой в движение мотором. Необходимое количество соляной кислоты помещали в реактор и добавляли расчетное количество низкосортного фосфатного сырья при интенсивном перемешивании (скорость вращения мешалки -250-300 об/мин). Температуру реакционной массы поддерживали на уровне 40-45°С. Загрузку фосфорита осуществляли в течение 5-7 мин. Высота пены достигала 4-7 см, но она быстро разрушалась.

Результаты и обсуждение. Нами было изучено влияние массовых соотношенийионов Cl/Mg; К/Mg и содержание воды на сумму одной моли солей на выход нитрата калия относительно хлорида калия. Как видно из таблицы 1, со снижением соотношения Cl/Mg более 2,58 и при содержанииH₂O 1,8-2 моль на 1 моль суммы солей выход нитрата калия снижается с 98,85 до 25,0%. Gр и повышении (Cl/Mg) более 2,58, выход нитрата калия увеличивается. Также из таблицы видно, что на выход нитрата калия влияет содержание воды в реакционной массе.Например, снижение количества воды на сумму солей от 2,065 до 1,906 приводит к снижению выхода нитрата калияс 98,85 до 85,84%; при соотношенииCl/Mg -2,58,а при соотношении 2,56 : 13,10 –с96,5 до 83,4%.

При применение флотационного хлорида калия и раствора нитрата магния, полученного из буркеита при соотношенииCl/Mg 2,58 и 3,0 , содержание воды достигало 3,56 и 4,27 моль на 1 моль суммы солей. Поэтому реакционную пульпу упаривали до плотности 1,43 и 4,47 г/см³ и после охлаждения до 200^оС выпавшие кристаллы отделяли центрифугированием. Полученный нитрат калия промывали насышенным растворам нитрата калия при соотношении Ж:Т=1,5 – 2:1, и получили готовый продукт с содержанием 96,5-99,0% нитрата калия.

Как показывает дифрактограмма образцов полученного продукта, при условиях опыта №3 (таблица 1) соответствует 100%-номусодержаниюнитрата калия (рис.)

Рисунок 1. Дифрактограмма полученного нитрата калия

 Таблица 1.

Влияние состава раствора на соотношение ионов