NO160072B - Fremgangsmaate ved fremstilling av magnesiumnitratheksahydrat. - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse vedrører en fremgangsrråte ved frem-strilling av magnesiumnitratheksahydrat ved å omsette magnesiumoksyd med salpetersyre i nærvær av vann, slik som angitt i krav 1's ingress.

En fremgangsmåte iror fremstilling av magnesiumnitratheksahydrat ved å utgå fra magnesiumoksyd, salpetersyre og vann er kjent fra US patent nr. 1.844.862. I henhold til den kjente fremgangsmåte blir finfordelt magnesiumoksyd satt til fortynnet salpetersyre under omrøring, idet den tilsatte mengde er tilstrekkelig for fullstendig omdannelse, hvoretter blandingen får henstå for utfelling, det dannede faststoff filtreres fra og den gjenværende oppløsning inndampes og sluttproduktet magnesiumnitratheksahydrat utkrystalliseres ved avkjøling.

En ulempe ved denne kjente prosess er at den store andel av urenheter som innføres med magnesiumoksydet går i oppløsning og følgelig ved avkjøling vil de til en stor grad krystal-lisere ut sammen med det dannede magnesiumnitratheksahydrat, det erholdes således et urent produkt som ytterligere er vanskelig å filtrere.

En annen ulempe ved denne fremgangsmåte er at det ved dens praktiske utførelse alltid vil innføres et overskudd av vann som deretter må fjernes ved inndampning.

Hvis dette produkt erholdes for fremstilling av termisk

stabile ammoniumnitratgranuler vil det ytterligere forårsake alvorlige forurensningsproblemer i inndamperene i ammonium-nitratanlegget og ytterligere hvis pelletering anføres vil det forårsake gjentetning av sprøyteåpningene i pelleterings-trommelen.

Foreliggende oppfinnelse tilveiebringer en fremgangsmåte

hvor de ovenfor nevnte ulemper nesten ikke finner sted. Fremgangsmåten er særpreget ved det som er angitt i krav l's karakteriserende del, nemlig:

a) suspendere magnesiumoksyd i smeltet magnesiumnitratheksahydrat ved en temperatur som overstiger 90°C, b) omsette det suspenderte magnesiumoksyd til ytterligere magnesiumnitratheksahydrat ved at det til suspensjonen

av magnesiumoksyd tilsettes en salpetersyreoppløsning med en konsentrasjon på 53-58 vekt% HN03 under omrøring, idet blandingen under salpetersyretilsetningen holdes på en

temperatur i området 90-120°C,

c) filtrere den erholdte flytende reaksjonsblanding,

d) fra det flytende, filtrerte klare magnesiumnitratheksahydrat utføres som produkt en mengde tilsvarende

mengden av tilsatt magnesiumoksyd, og

e) anvende den gjenværende del fra trinn d) som flytende medium for omsetning av magnesiumoksyd med salpetersyre.

Ytterligere særpreg fremgår av kravene 2-6.

Ved foreliggende fremgangsmåte.kan man anvende både kjemisk rent og kommersielt tilgjengelig magnesiumoksyd av teknisk grad, eksempelvis erholdt ved kalsinering av naturlig mag-nesitt (MgCO^) eller av MgfOH^f erholdt ved utfelling av magnesiumforbindelser fra sjøvann ved hjelp av dolomitt.

Ved siden av 93-96 vekt%-ig magnesiumoksyd vil slike magne-siumoksyder av teknisk grad inneholde betydelige mengder forurensninger, spesielt jern- og aluminiumoksyder og eventuelt silisiumdioksyd. For å erholde en god suspensjon og følgelig en rask kjemisk omsetning er det fordelaktig å tilsette magnesiumoksydet i finfordelt form til magnesiumnitratheksahydratet. Fortrinnsvis anvendes et magnesiumoksydprodukt med en

midlere partikkelstørrelse ikke overstigende 200 ;um, spesielt ikke overstigende 100 pm og med en spesifikk overflate større

2

enn 12 m /g.

For erholdelse av en homogen suspensjon er det ytterligere fordelaktig at suspensjonsprosessen finner sted under kon-tinuerlig og intens omrøring.

Mengden av magnesiumoksyd som suspenderes i magnesiumnitratheksahydratet kan velges innen vide grenser. Av økonomiske hensyn er det imidlertid viktig at mengden av magnesiumoksyd som suspenderes i magnesiumnitratheksahydratet er så stort som mulig. Naturligvis vil denne mengde være mindre enn den maksimale mengde magnesiumoksyd som kan tillates av hensyn til suspensjonens viskositet. Generelt tilsettes magnesiumoksyd slik at konsentrasjonen i den erholdte suspensjon er 5-25 vekt%.

I henhold til oppfinnelsen blir deretter en salpetersyre-oppløsning tilsatt til den erholdte blanding som er holdt under omrøring. Konsentrasjonen av salpetersyreoppløsningen velges slik at praktisk talt alt vann som innføres sammen med salpetersyren og som dannes under reaksjonen blir bundet som krystallvann i det resulterende magnesiumnitratheksahydrat. Basert på totalreaksjonen : MgO + 2HN03 + 5H20 -*Mg (N03) 2 . 6H20,

vil den teoretisk nødvendige vannmengde svare til mengden av vann i en salpetersyre med en konsentrasjon på 58,33 vekt-% HNO^. For praktiske formål anvendes imidlertid en salpetersyre med en noe lavere konsentrasjon, eksempelvis 53-58 vekt-%, særlig 55 vekt-% HNO^ fordi under tilsetning av syren vil en del av vannet fordampe p.g.a. den sterkt eksoterme reak-sjon som finner sted.

Temperaturen ved hvilken tilsetning av syren finner sted kan variere innen vide grenser. Denne temperatur må minst være, slik som under suspenderingsprosessen, 90°C fordi ved lavere temperaturer vil utfelling av magnesiumnitratheksahydrat finne sted.

Da magnesiumnitratheksahydrat ved en høy temperatur spaltes til lavere hydrater eller basiske salter kan dannes så

holdes temperaturen fortrinnsvis under 120°C. Som følge av den store mengde reaksjonsvarme som avgis vil dette nødvendig-gjøre avkjøling av blandingen under tilsetning av syren.

Måten som syren tilsettes på er av stor betydning i foreliggende fremgangsmåte. Det er funnet på den ene side at hvis pH blir for lav (lokalt) p.g.a. en for stor syretilsetning, så vil forskjellige urenheter,særlig jern og aluminium-oksydet gå i oppløsning, slik at de ikke kan fjernes ved filtrering i et senere trinn, på den annen side vil naturligvis en del av magnesiumoksydet ikke omdannes hvis mengden av tilsatt syre er utilstrekkelig.

Da det er funnet at filtrering av den erholdte blanding på-virkes fordelaktig av en liten mengde ikke-omsatt magnesiumoksyd er det foretrukket å anvende en slik mengde salpetersyre at 92-98 vekt%, spesielt 95 vekt% av det innførte magnesiumoksyd omdannes til magnesiumnitratheksahydrat.

For i størst mulig grad å eliminere problemene knyttet til en for stor syretilsetning er det foretrukket at man først tilsetter en slik salpetersyremengde til suspensjonen at pH for den erholdte blanding ligger i området 6-6,5, idet denne mengde tilsettes i en slik hastighet og under slik intens omrøring at reaktantene blandes homogent slik at pH ingen steder lokalt i blandingen faller under ca. 4 og deretter også under omrøring tilsette salpetersyren langsomt inntil en liten pH på 5,2-5,8 nås i blandingen. Denne siste tilsetning avbrytes når pH senkningen i blandingen stopper eller forløper meget langsomt, denne pH senkning vil initialt for-løpe proporsjonalt med mengden av tilsatt syre.

Væsken som erholdes etter syretilsetningen blir deretter filtrert idet man må sørge for at temperaturen holdes over 90°C. Det er funnet at blandingen har gode filtrerings-egenskaper, slik at, i motsetning til de kjente prosesser,

er det ikke nødvendig å anvende spesielle filtreringshjelpe-midler. Det er funnet at det ikke omdannede magnesiumoksyd avsettes på filteret og danner et lag på hvilket det avsettes i det alt vesentlige alle forurensninger.

Fra det klare filtrat av flytende magnesiumnitratheksahydrat fjernes en del tilsvarende mengden av tilsatt magnesiumoksyd, mens den gjenværende del anvendes på nytt som væskemedium

for omsettelse av magnesiumoksyd med salpetersyre.

Det flytende magnesiumnitratheksahydrat erholdt som produkt kan i prinsipp anvendes for forskjellige formål, i seg selv eller etter blanding med gjødningsbestanddeler som eventuelt flytende gjødningsmiddel. Det erholdte produkt kan også uten ytre forbehandling eventuelt omdannes til lavere hydrater.

Produktet er også utmerket egnet for stabilisering av ammoniumnitratinneholdende granuler mot termiske krystallmodifika-sjoner.

For dette formål tilsettes en mindre mengde av det flytende magnesiumnitratheksahydrat til en ammoniumnitratinneholdende oppløsning eller smelte, hvoretter den erholdte blanding granuleres på i og for seg kjent måte, eventuelt etter inndampning. Mengden av magnesiumnitratheksahydrat som tilsettes for denne stabilisering kan variere. Generelt tilsettes en mengde på 0,1-1 vekt%, særlig ca. 0,5 vekt%, regnet som magnesiumoksyd i forhold til mengden

av ammoniumnitratet. Det er funnet at vanninnholdet i det erholdte sluttprodukt må være mindre eller lik 0,5 vekt%. Dette kan oppnås på kjent måte eksempelvis ved inndampning av den flytende blanding som skal granuleres eller ved å tørke det granu-lerte produkt.

Oppfinnelsen skal belyses ved hjelp av de følgende eksempler.

Eksempel

Til 600 g smeltet Mg (NC>3) 2. 6H20 med en temperatur på 95°C ble tilsatt en mengde på 100 g magnesiumoksyd hvoretter blandingen ble omrørt i 15 minutter.

Som magnesiumoksyd ble anvendt et teknisk produkt med en midlere partikkelstørrelse <f 75 ym og med en spesifikk overflate på ca. 50 m<2>/g og som inneholdt 2000 ppm Fe203, 1300 ppm A1202, 8 000 ppm Si02 og 1,3 vekt% CaO.

Under intens omrøring ble en 55 vekt%-ig HN03 oppløsning tilsatt til den erholdte suspensjon. Tilsetningshastigheten var slik at etter 60 min. var blandingens pH 6,0. Mens syren ble tilsatt ble temperaturen holdt på ca. 105°C. Deretter ble en slik mengde 55 vekt%-ig HN03 tilsatt meget langsomt til blandingen som samtidig ble omrørt slik at blandingens pH etter en ytterligere time var 5,4. Temperaturen ble holdt ved ca. 95°C. Den flytende reaksjonsblanding ble filtrert og filtratet var 1175 g klar, flytende Mg(N03)2.6H20 med en krystalliseringstemperatur på 88°C og som inneholdt <d 1 ppm Fe203, ca. 2 ppm Al203 og 1 ppm Si02.

Fra dette filtrat ble 575 g uttatt som produkt mens de gjenværende 600 g ble anvendt for en ytterligere omsetning av MgO med HNO^.

Anvendelseseksempel 1

Til en NH^N03 oppløsning inneholdende 4 vekt% vann ble tilsatt 2,9 vekt% Mg(N03)2.6H20, erholdt i henhold til fremgangsmåten ifølge Eksempel 1. Den flytende blanding ble ved en temperatur på 160°C innsprøytet sideveis inn i et sirku-lerende svevesjikt (13 5°C) av NH^N03 kjerner(midlere diameter 2,7 mm, sjikthøyde 40 cm) ved hjelp av en kraftig luftstrøm via en tofase sprøyteanordriing. Via et overløp ble dannede granuler nedbrutt på en sikt og separert i en finfraksjon «2 mm), en produktfraksjon (2-4 mm) og en grovfraksjon

(>4 mm).. Produktf raks jonen som inneholdt 0,2 vekt% H20 og 0,5 vekt% MgO ble raskt avkjølt til ca. 35°C i et svevesjikt og deretter oppvarmet og avkjølt mellom 15°C og 50°C. Etter 5 slike varme/kjølesykler utviste produktet praktisk talt

ingen nedsettelse av knusestyrken (ca. 45 bar) og kun en meget liten volumforøkning hadde funnet sted «2 %).

Anvendelseseksempel 2

En blanding av 97 vektdeler 96 vekt%-ig NH^NO^ oppløsning og 3 vektdeler Mg(N03)2. SE^ O (erholdt i henhold til fremgangsmåten ifølge Eksempel 1) ble inndampet til et vanninnhold på 0,2 vekt% og deretter sprøytet inn i et tårn i motstrøm med en kjøleluftstrøm. De erholdte prills ble avkjølt til ca. 45°C i et svevesjikt og deretter underkastet 5 varme/kjøle-behandlinger mellom 15°C og 50°C. Det erholdte produkt viste ingen nedsettelse av knusestyrken og nesten ingen volumfor-økning.

Claims (6)

1. Fremgangsmåte ved fremstilling av magnesiumnitratheksahydrat ved å omsette magnesiumoksyd med salpetersyre i nærvær av vann, karakterisert ved de på hverandre følgende trinn: a) suspendere magnesiumoksyd i smeltet magnesiumnitratheksahydrat ved en temperatur som overstiger 90°C, b) omsette det suspenderte magnesiumoksyd til ytterligere magnesiumnitratheksahydrat ved at det til suspensjonen av magnesiumoksyd tilsettes en salpetersyreoppløsning med en konsentrasjon på 5 3-5 8 vekt% HN03 under omrøring, idet blandingen under salpetersyretilsetningen holdes på en temperatur i området 90-120°C, c) filtrere den erholdte flytende reaksjonsblanding, d) fra det flytende, filtrerte klare magnesiumnitratheksahydrat utføres som produkt en mengde tilsvarende mengden av tilsatt magnesiumoksyd, og e) anvende den gjenværende del fra trinn d) som flytende medium for omsetning av magnesiumoksyd med salpetersyre.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at det anvendes magnesiumoksyd av teknisk grad med en midlere partikkelstørrelse som ikke overstiger 200 pm .

3. Fremgangsmåte ifølge krav 1 eller 2, karakterisert ved at det anvendes et magnesiumoksyd med en midlere partikkelstørrelse ikke overstigende 100 um og med et spesifikt overflateareal større enn 12 ;m 2/g.

4. Fremgangsmåte ifølge kravene 1-3, karakterisert ved at 5-25 vekt% magnesiumoskyd suspenderes i det smeltede magnesiumnitratheksahydrat.

5. Fremgangsmåte ifølge kravene 1-4, karakterisert ved at mengden av salpetersyre som tilsettes suspensjonen er slik at 92-9 8 vekt% av magnesiumoksydet omdannes til magnesiumnitratheksahydrat.

6. Fremgangsmåte ifølge kravene 1-5, karakterisert ved at det først tilsettes en slik mengde salpetersyre til suspensjonen at den resulterende blandings pH er 6 - 6,5, hvilken tilsetning skjer med en slik hastighet og under slik omrøring at reaktantene blandes homogent, hvoretter salpetersyren tilsettes langsomt inntil blandingens pH er 5,2 - 5,8.