Получение хлорида бария
Курсовой проект - Химия
Другие курсовые по предмету Химия
стого бария используется отбросный ион хлора содового производства (вместо ценных материалов - HCl или CaCl2) и, кроме того, аммиак регенерируется с помощью BaS, а не Ca(OH)2. В результате этого затраты на производство BaCl2 оказываются меньше на 20 - 30%.
Попутно, кроме BaCl2, могут быть получены и другие товарные продукты - сульфид аммония, гидросульфид натрия, сера, серная кислота. Это позволяет комплексно использовать сырье, применяемое для получения хлористого бария и соды.
Карбонатный способ
Этот способ получения хлористого бария является по существу видоизменением солянокислотного способа. Он заключается в растворении в соляной кислоте природного витерита или BaCO3, осажденного из раствора BaS (или других растворов, содержащих Ba2+):
BaS + H2O + CO2 = BaCO3 + H2S (2.7)3 + 2HCl = BaCl2 + H2O + CO2 (2.8)
При использовании природного BaCO3 получение из него хлористого бария отличается большой простотой, дающей преимущества перед другими способами. При необходимости получать углекислый барий осаждением из BaS экономичность метода сильно понижается. Его преимуществом перед описанным выше солянокислым методом является лишь то, что продукт получается более чистым, так как при осаждении BaCO3 все растворимые примеси, содержащиеся в плаве сернистого бария, остаются в растворе и растворению в соляной кислоте подвергают чистый BaCO3.
Хлормагниевый способ
При взаимодействии BaS с раствором MgCl2 при нагревании идет реакция:
BaS + MgCl2 + 2H2O = BaCl2 + Mg(OH)2 + H2S(2.9)
Используя отход калийной промышленности - щелока хлористого магния, можно при этом получить три ценных продукта - хлористый барий, сероводород и гидроокись магния, которая может быть переработана на окись магния. Эта реакция долго не могла найти промышленного применения из-за трудности отстаивания, фильтрации и промывки получающегося коллоидального осадка гидроокиси магния.
Вследствие гидролиза BaS в водных растворах при сливании растворов BaS и MgCl2 протекает реакция:
2BaS + MgCl2 + 2H2O = Ba(HS)2 + BaCl2 + Mg(OH)2(2.10)
Наличие в растворе значительного количества ионов OH - ведет к мгновенному выделению нерастворимого, вязкого, не отстаивающегося осадка Mg(OH)2. По мере его образования происходит дальнейшее гидролитическое расщепление BaS до полного его исчезновения.
Хлорный способ.
Этот способ заключается в обработке газообразным хлором раствора, полученного водным выщелачиванием плава сернистого бария. Суммарная реакция процесса имеет вид:
BaS + Cl2 = BaCl2 + S(2.11)
Вследствие гидролиза сернистого бария и хлора образуются промежуточные соединения: Ba(OH)2, Ba(HS)2, HCl, HClO, Ba(ClO)2. Помимо этого, в процессе хлорирования протекает многочисленные побочные реакции, ведущие к образованию некоторых количеств BaSO4, BaS2O3 и других соединений, что понижает выход хлористого бария и серы.
Избыток хлора ведет к образованию большего количества BaSO4, уменьшая выход BaCl2 и серы:
BaCl2 + S + 3Cl2 + 4H2O = BaSO4 + 8HCl(2.12)
Кроме того, перехлорирование щелока до кислой реакции вызывает коррозию стальных аппаратов и трубопроводов, применяемых в дальнейших стадиях переработки раствора хлористого бария. [2]
3. Основной метод получения. Хлоркальциевый способ
.1 Характеристика основного и вспомогательного сырья
Барит (сульфат бария)
Внешний вид: бесцветные ромбические кристаллы
Формула: BaSO4
Молекулярная масса (в а.е.м.): 233,4
Температура плавления (вC): 1580
Растворимость (в 100 г. жидкости):
вода: 0,00022 (18C)
вода: 0,00041 (100C)
Плотность: 4,5 (20C, г/см3)
Стандартная энтальпия образования ?H (298 К, кДж/моль): -1465 (т)
Стандартная энергия Гиббса образования ?G (298 К, кДж/моль): -1353 (т)
Стандартная энтропия образования S (298 К, Дж/мольK): 132 (т)
Стандартная мольная теплоемкость Cp (298 К, Дж/мольK): 101,8 (т)
Применение: Барит служит основным сырьем для производства всех солей бария.
Тонкоизмельченный барит используют как утяжелитель глинистых растворов при глубоком бурении нефтяных и газовых скважин. Помимо этого, его применяют для производства бланфикса и литопона, а также при изготовлении специальных сортов стекла, эмалей, глазури.
В зависимости от применяемых методов первичной обработки руды получают кусковой, молотый или баритовый концентрат, все эти виды выпускают четырех сортов (таблица 2).
Таблица 2. Требования к качеству баритового сырья (содержание компонентов в сухом веществе в % по ГОСТ 4682 - 49)
ТребованияВысший сортI сортII сортIII сортBaSO4, не менее95908580SiO2, не более1,52,54,0Не нормированоFe2O3, не более0,51,53,0Не нормированоВещества, растворимые в воде, не более0,31,01,01Влага в баритовом концентрате, не более35510Влага в молотом барите, не более112Не нормировано
Для производства солей бария используют обычно кусковой барит I и II сортов и баритовый концентрат. В данном случае используется барит I сорта, так как содержание BaSO4 - 90%.
Кокс
Внешний вид: твердый пористый продукт серого цвета, получаемый коксованием каменного угля.
Брутто-формула: C
Молекулярная масса (в а.е.м.): 12
Содержит:
углерод - 80%
водород - 2,02%
азот - 0,58%
кислород - 2,29%
сера горючая - 1,91%
влага - 3,19%
зола - 10%
Теплота сгорания: 29-30 МДж/кг
Хлористый кальций
Внешний вид: бесцветные кристаллы без запаха, горько-соленого вкуса.
Брутто-формула: CaCl2
Молекулярная масса (в а.е.м.): 111,0
Очень гигроскопичен, на воздухе расплывается.
Температура плавления (в&