Производство серной кислоты
Дипломная работа - Химия
Другие дипломы по предмету Химия
? двусернистое железо FeS2, содержащее 53,46% S и 46,54% Fe. Двусернистое железо существует в двух кристаллических видоизменениях:
пирит, кристаллизующий в кубической системе (плотность 4,95 - 5,0 г/см3);
марказит, кристаллизующий в ромбической системе (плотность 4,55 г/см3).
Известны следующие виды серного колчедана:
рядовой серный колчедан, добываемый специально или попутно при добыче медистых сернистых руд; 10
флотационный колчедан, получаемый как отход при флотационном обогащении содержащих медь сернистых руд;
углистый колчедан, получаемый в виде отхода при добыче и обогащении ископаемых углей.
В рядовом серном колчедане содержится от 25 до 52% S и от 35 до 44% Fe. Основные примеси и колчедану:
сернистые соединения меди, цинка, свинца, мышьяка, никеля, кобальта, селена, теллура;
углекислые и сернокислые соли кальция, магния;
тальк, кварц;
в незначительных количествах золото и серебро.
Цвет колчедана - зеленовато-серый.
На сернокислотные заводы рядовой колчедан поступает в виде кусков или в виде мелочи.
Серный колчедан - самый распространенный из сернистых соединений материал: он встречается во всех зонах земной коры.
Флотационный колчедан получают при выплавке меди из бедных медью сернистых руд, содержащих от 3 до 8% меди.
Метод флотации основан на различном отношении к смачиванию водой различных минералов. При флотации создаются такие условия, что частицы минералов, не смачивающихся водой, прилипает к пузырькам воздуха и поднимаются вверх, а частицы минералов, смачивающихся водой, оседают на дно сосуда.
Обогащенная часть руды называется концентратом, а остальная часть руды - флотационными хвостами или флотационным колчеданом. Флотационный колчедан выходит с обогатительной фабрики очень влажным, до 80% и для использования в качестве сырья для производства сернистого газа должен быть предварительно подвергнут фильтрации и сушке.
Флотационные пиритные хвосты содержат 32 - 40% серы. Если флотационный колчедан подвергнуть вторичной флотации для отделения пирита от пустой породы, то содержание серы в полученном пиритом концентрате можно повысить до 46 - 50%.
Сера в том или ином количестве содержится во всех ископаемых углях. Она присутствует в них в виде серосодержащих органических соединений, сернокислотных молей и пирита.
При добыче угля углистый колчедан в виде желваков может быть отобран вручную. После околотки он содержит до 40% серы и 12- 18% угля. В результате ручной отборки углистого колчедана и механического обогащения угля получаются угольный концентрат, первичные отходы углеобогащения и углистый колчедан в количествах, указанных в таблице 7.
Таблица 6 - Содержание серы в ископаемых углях % [1]
НаименьшееНаибольшееСреднееОбщее содержание серы0,4410,832,29В виде пирита0,202,611,00В виде сернокислых солей0,010,320,05В виде органических соединений0,237,91,27
Таблица 7 - Распределение серы при обогащении угля [1]
Выход, %Содержание, %Переход серы в % от общего содержания в породеSCУгольный концентрат87,102,5489,3676,3 - 69,5Первичные отходы углеобогащения12,5 - 12,87,253027,8 - 29,2Углистый колчедан0,1 - 0,440,012 - 151,26 - 4,87
.2.3 Сернокислые соли
В природе встречаются залежи сернокислых солей различных металлов. Особенно многочисленны залежи гипса - водного сернокислого кальция:
Ca SO4 2H2O
Сернокислый кальций встречается также в виде :
безводной соли - ангидрида Ca SO4;
безводной соли - тенардита Na2SO4;
десятиводной соли - мирабилита Na2SO4 10H2O.
Значительны также залежи тяжелого шпата (сернокислого бария), кизерита (сернокислого магния), алунита (сернокислого алюминия в виде квасцов), купоросного сланца (сернокислого железа).
Наряду с природным гипсом для производства серной кислоты может быть использован также фосфогипс, который представляет собой отход производства концентрированных фосфорных удобрений.
Работы по использованию гипса для сернокислого производства ведутся в следующих направлениях:
разложения с получением сернистого газа;
восстановление до сернистого кальция, вытеснение сероводорода и дальнейшая переработка последнего на серную кислоту и серу;
переработка в другую сернокислую соль, технически более важную.
1.2.4 Промышленные отходы, содержащие серу
В обжиговых печах степень выгорания серы может колебаться от 25 до 75%. Получаемый при этом газ по составу не отличается от газа, получаемого при обжиге колчедана, и может быть непосредственно использован для производства серной кислоты.
При сжигании угля в топках котельных установок сера, содержащаяся в угле в виде пирита и органических серосодержащих соединений, превращается в сернистый газ, который вместе с отходящим газом котельных установок выбрасывается в трубу.
При коксовании угля около 50% всей содержащейся в угле серы переходит в коксовый газ. При этом основная часть серы, перешедшей в газ (до 95%) находится в нем в виде сероводорода. В коксовом газе содержится в виде сероводорода 5 -25 г/м3 серы. Кроме сероводорода, в газе находятся органические соединения серы, тиофен, меркантаны.
Серная кислота, применяемая для очистки нефтепродуктов, переходит в отброс производства нефтеперегонных заводов - кислые гудроны.
По составу кислые гудроны - весьма сложная смесь серной кислоты, различных органических сульфосоединений и др. Содержание серной кислоты в гудронах колеблется от 20 до 50%.
При термическом разложении кислых гудронов образуется двуокись серы, вода,