Получение хлорида бария
Курсовой проект - Химия
Другие курсовые по предмету Химия
ок в количестве, достаточном для образования густой шламообразной массы. При этом отпадает необходимость в улавливании вредной пыли и уменьшаются потери от окисления плава воздухом.
Разложение плава соляной кислотой производят в стальных реакторах, футерованных кислотоупорным кирпичом или диабазовой плиткой в два слоя. Подачу плава в соляную кислоту производят в течение 1,5-2 ч при перемешивании реакционной массы до тех пор, пока раствор не приобретет щелочную реакцию, при содержании 18-20 г. избыточного BaS в 1 л. Это приводит к осаждению из раствора примеси железа
FeCl2 + BaS = FeS + BaCl2 (2.2)
и других тяжелых металлов.
Для полного разложения кислоторастворимых соединений (BaSO3, BaСO3, силикатов бария) и для того чтобы выделяющаяся при разложении силикатов кремниевая кислота не переходила в раствор, используют соляную кислоту с концентрацией не ниже 13% НCl, лучше 15% НCl. Применение более концентрированной кислоты нежелательно, так как это способствует выделению элементарной серы, теряемой с отвалом.
В качестве отхода на каждую тонну хлорида бария из реактора удаляется 0,11 - 0,13 т сероводорода. Вследствие ядовитости сероводорода должны быть обеспечены условия, препятствующие его проникновению в производственные помещения; предельно допустимая концентрация H2S в воздухе рабочей зоны 0,01 мг/л.
По окончании разложения в реактор добавляют горячие промывочные воды для разжижения реакционной массы с целью ускорения отстаивания раствора от нерастворимых компонентов плава и, в особенности от тонкодисперсного илистого осадка сернистого железа. После отстаивания осадка раствор декантируют, оставшийся шлам, содержащий до 5% ВаС12 2Н20, промывают горячей водой (~ 80). Полученные при промывке шлама слабые растворы хлористого бария используют для последующих промывок, для разжижения реакционной массы перед отстаиванием и для мокрого помола плава сернистого бария. Шлам после промывки смывают струей воды и отправляют по желобу в отвал.
Хлоркальциевый способ
BaSO4 + CaCl2 - CaSO4 + BaCl2(2.3)
На практике данную реакцию осуществляют, прокаливая компоненты в присутствии восстановителя - угля для восстановления сульфатов в сульфиды. А так как растворимость BaS значительно больше, чем CaS, растворимость которого при 20 всего около 0,2 г/л, то при выщелачивании плава обратная реакция не идет.
Взаимодействие BaSO4 с CaCl2 и углем, лежащее в основе хлоркальциевого способа получения BaCl2 известно также под названием способа Дюфло, является сложным процессом, состоящим из многих реакции, протекающих с разной скоростью.
Прокаливание реакционной смеси ведется в периодически действующих коротких барабанных вращающихся печах (тамбурах), расположенных горизонтально. Топливом служит мазут, подаваемый в печь форсункой.
В печь загружают 1,5-2 т барита, измельченного до 0,5-5 мм, и уголь в количестве 13-15% (в перерасчете на углерод) от веса барита. Загрузка длится 10 мин, после чего люк закрывают; печь приводится во вращение и из резервуара, обогреваемого отходящими от печи газами, через трубу, входящую в заднюю горловину печи, в течение 30-40 мин подают концентрированный раствор кальция, содержащий 800-900 г./л CaCl2. Обогрев резервуара с раствором хлористого кальция требуется во избежание кристаллизации последнего. Количество хлористого кальция (в пересчете на 100%), загружаемого в печь, составляет 48-49% от веса барита. Требуемый раствор хлористого кальция получают выпариванием в вакуум-выпарных аппаратах дистиллерной жидкости содового производства (содержащей ~100 г./л CaCl2).
Выход хлористого бария в плаве составляет около 90% от теоретического по отношению к загруженному бариту. Остывший плав разбивают на куски, дробят до крупности меньше 3 см и направляют на выщелачивание.
Выщелачивание плава производят горячей водой (60-80). После выщелачивания раствор отделяют от шлама на центрифугах. Шлам промывают водой и выбрасывают в отвал. Раствор, содержащий 300-350 г./л BaCl2 отстаивается от мути и поступает на выпарку и кристаллизацию хлористого бария.
Преимуществом хлоркальциевого метода получения хлористого бария перед солянокислотным является большая простота процесса, так как в одну стадию обжига получается плав хлористого бария, причем различные примеси - соединения железа, SiO2, CaS и другие при выщелачивании не переходят в раствор, что исключает необходимость специальной очистки раствора.
Серьезным недостатком хлоркальциевого метода является применение печей периодического действия. Попытки осуществить процесс в непрерывно действующих вращающихся печах пока не дали положительных результатов в связи с сильным приплавлением шихты к футеровке печи. Другим недостатком хлоркальциевого метода является потеря серы с уходящим в отвал сернистым кальцием.
Хлорнатриевый способ
Если разложение плава сернистого бария производится уменьшенным в 2 раза количеством соляной кислоты, то процесс пройдет по реакции:
2BaS + 2HCl = BaCl2 + Ba(HS)2(2.4)
Из полученного гидросульфидного щелока - раствора гидросульфида и хлорида бария - хлорид бария высаливается поваренной солью:
BaCl2 + Ba(HS)2 + 2NaCl + 2H2O = 2BaCl22H2O + 2NaHS (2.5)
Одновременно получается гидросульфид натрия без затраты едкого натра.
Хлораммониевый способ
Производство хлористого бария может быть экономично организовано в комбинации с регенерацией аммиака из хлористого аммония.
BaS + 2NH4Cl = BaCl2 + 2NH3 + H2S(2.6)
При этом для образования хлори