Технология минеральных солей (удо­Брений, пестицидов, промышленных со­лей, окислов и кислот)

КАРБОНАТ БАРИЯ Карбонизация раствора сернистого бария

Наиболее распространенный способ получения технического Углекислого бария основан на карбонизации раствора сернистого б%рия (160—170 г/л BaS) При 30—40° двуокисью углерода,
содержащейся в газах, отходящих из известково-обжигательных печей, из печей в производстве сернистого бария и др. В применяе­мых для этой цели печных газах не должно содержаться заметных количеств кислорода во избежание окисления сернистого бария, а содержание С02 желательно не ниже 20%.

Ввиду того, что сернистый барий в растворе гидролизован

2BaS + 2Н20 = Ва(ОН)2 + Ba(HS)2

При карбонизации идут две последовательные реакции. Вначале карбонизуется Ва(ОН)2:

Ва(ОН)2 + С02 = ВаС03 + Н20

При дальнейшей карбонизации выделяется сероводород по ре­акции:

Ba(HS)2 + С02 + Н20 = ВаСОз + 2H2S

Таким образом, процесс идет по суммарному уравнению: BaS + С02 + Н20 = ВаСОз + H,S

Печной газ проходит последовательно через 3—4 цилиндриче­ских резервуара с коническим днищем, где барботирует через предварительно отстоявшийся от шлама раствор сернистого бария. Это обеспечивает хорошее использование содержащейся в газе двуокиси углерода. Вместе с С02 газ приносит в последующий карбонизатор H2S, Выделившийся в предыдущем по ходу газа ап­парате. H2S Поглошается сульфидом бария с образованием гидро­сульфида:

BaS + H2S = Ba(HS)2

В дальнейшем гидросульфид бария карбонизуется. По оконча­нии реакции в первом по ходу газа аппарате его отключают и дают отстояться образовавшемуся осадку ВаС03. Затем жидкость сливают и направляют на выщелачивание плава сернистого бария, а осадок промывают несколько раз горячей водой, отжимают на фильтрах (а иногда под прессом) и сушат.

Получаемый таким путем углекислый барий всегда, даже при хорошей промывке, содержит небольшое количество сульфидов и серы. С целью получения продукта, не содержащего серы, осаж­денный ВаСОз смешивают с водой, добавляют небольшие коли­чества щелочей (NaOH, NH4OH, Na2C03, NaHC03 И т. п.) и нагре­вают до кипения. При этом образуются сульфиды, легко отмывае­мые от осадка горячей водой. Более полная очистка осадка ВаСОз от сульфидной серы достигается при нагревании его в слабых растворах щелочей до 140—150° в автоклавах. Общее содержание серы становится при этом ниже 0,2% в пересчете на BaSOi.

Осаждение ВаСОз из растворов BaS Производят также содой по реакции:

Ва(ОН)2 + Ba(HS)2 + 2Na2C03 = 2ВаС03 + 2Na2S + 2Н20

Для получения более чистого осадка следует к 15—16% рас­твору соды, нагретому до 70—80°, медленно приливать 11—15% раствор BaS, Не допуская полного израсходования соды (избыток Соды должен равняться 1—2%). Полученный осадок ВаС03 легко отстаивается и промывается.

Получение ВаС03 из нитратного щелока

Для производства ВаС03 используют, например, раствор, со­держащий 140—160 г/л Ba(N03)2— осветленный нитратный щелок из производства азотнокислого бария. К щелоку, после контроль­ной фильтрации на вакуум-фильтре, добавляют раствор NaOH С концентрацией 500 г/л до свободной щелочности 1—2 г/л (в пере­счете на NaOH). Подщелачивание ведут при 60—70° в резервуаре с змеевиками для подогрева паром и барботером для перемеши­вания раствора воздухом. Затем нитратный раствор обезврежи­вают (удаляют из него сернистые соединения), медленно добавляя раствор гипохлорита натрия (120 г/л активного хлора) до появ­ления свободного активного хлора, определяемого пробой на иодо-, крахмальную бумажку. При этом идут следующие реакции;

BaS + 4МаС10 = BaS04 + 4МаС1 S + 3NaC10 + Н20 = H2S04 + 3NaCl H2S04 + Ва(М03)2 = BaS04 + 2НМ03

После отстаивания раствора от BaS04 И других примесей его приливают к перемешиваемому, подогретому до 80—90° раствору соды (200 г/л Na2C03). Конец реакции

Ba(N03)2 + Ма2СОэ = ВаСОэ + 2МаМ03

Устанавливают по щелочности реакционной смеси — около 0,5 г/л (в пересчете на ОН-). По окончании осаждения карбоната бария продолжают перемешивание при 85—90° в течение 10—15 мин, Затем дают осадку ВаС03 отстояться в течение 20—30 мин. Рас* твор NaN03 Декантируют и отправляют на выпаривание, а осадок промывают на вакуум-фильтре горячей водой (80—90°) от нитрата натрия и ионов хлора. Затем осадок разваривают при 80—90°, от­фильтровывают, окончательно промывают, сушат и укупоривают. На 1 т продукта (в пересчете на 100% ВаС03) расходуют: 0,59— 0,6г кальцинированной соды (95% Na2C03), 2,4 г барита (100%), 0,675—0,71 г азотной кислоты (100%), 0,22—0,25 т едкого натра (Э2%), 0,02—0,025 г гипохлорита натрия (100% активного хлора).

Другие способы получения ВаС03

При небольших масштабах производства для осаждения угле­кислого бария используют производственные растворы хлористого бария, обрабатывая их содой:

ВаС12 + Ма2С03 = ВаС03 + 2NaCl

Обычно раствор содержит 180—200 г/л ВаС12. Его предвари-: тельно очищают от ионов кальция и железа обработкой раствором NaOH Или промывными водами, получаемыми при производстве гидроокиси бария, содержащими 30—40 г/л Ва(ОН)2. Для осаж­дения берут раствор соды, содержащий 180—200 г/л Na2C03. Про­цесс ведут так же, как и при осаждении ВаС03 из Ba(N03)2. Про­мывку осадка на фильтре горячей водой ведут до содержания - в нем С1" не больше 0,05%. На 1 г 100%-ного углекислого бария расходуется 1,276—1,29 г ВаС12 • 2Н20 (100%), 0,553—0,575 т каль­цинированной соды (95%), 0,011т едкого натра (92%), 100— 120 квт-ч электроэнергии, ~3 мгкал пара, ~100м3 воды.

Существуют и другие способы получения ВаС03, например осаждение его из растворов BaS Или ВаС12 углекислым аммонием или разваривание BaS04 В концентрированном растворе углекис­лого калия под давлением 5 ат.

При перемешивании 12—15 мин суспензии BaS04 В 20% рас­творе Na2C03 (с небольшой добавкой NaOH) В автоклаве при 8— 10 ат и 200° выход ВаС03 достигает 90%103.

Возможно получение ВаС03 взаимодействием BaS04 И №2СОз в среде расплавленного NaCl104. '