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

Обезвоживание мирабилита высаливанием

Извлечение сульфата натрия из его растворов может быть осу­ществлено методами высаливания, основанными на понижении растворимости сульфата со смещением переходной точки в присут­ствии других веществ.

Наиболее дешевый высаливающий реагент—NaCl; к тому же он часто является естественной примесью к сульфатным раство­рам. На рис. 35 изобоажена политермииеская диаграмма равно­весия для системы Na? SOd—NaCl—Н^О (содержание Na2S04 и NaCl дано в сухом остатке). Если в отсутствие NaCl точка пере­хода Na.>S04-ЮН<>0 в Na? S04 лежит ппи 32.38®, то при добав­ке NaCl'температура перехода уменьшается и становится равной 17,Q®. когда содержание NaCl в растворе достигает 22.3%. В этой тпойиой точке А в солевой массе эвтонического раствора 25.4% Na2S04 и 74,6% NaCl, а сам раствор содержит всего 7.57%

Na2S04, В ТО время как в точке В в насыщенном растворе 33,2% Na2S04. Ниже 17,9° выделение в осадок безводного Na2S04 не про­исходит, а при повышении температуры поле кристаллизации Na2S04 несколько расширяется и степень его высаливания увели­чивается. Так, при 50° в отсутствие NaCl растворимость Na2S04 составляет 31,9%, а эвтонический раствор содержит 23,89% NaCl и всего 5,17% Na2S04 (в сухом остатке 17,8% Na2S04 и 82,2% NaCl).

Таким образом, добавка к растворам сульфата натрия NaCl приводит к кристаллизации Na2S04 и позволяет получить в без­водном виде значительную до­лю сульфата. После отделения Na2S04 отстаиванием и филь­трованием остающийся маточ­ный раствор может быть под­вергнут выпариванию для кристаллизации из него NaCl, возвращаемого на высалива­ние. Отфильтрованный суль­фат для удаления из него при­меси NaCl необходимо про­мыть насыщенным раствором Na2S04 (в 1,5-кратном коли­честве к твердой фазе) 89.

Способ высаливания суль­фата натрия галитом исполь­зуется на предприятии имени Тельмана в ГДР. Расчетные расходные коэффициенты применительно к обезвоживанию этим способом Аральского сульфата натрия следующие (на 1 г суль­фата): галита --0,65 т, пара 0,88 т, электроэнергии 36 кет ■ ч, Условного топлива 0,015 т. Этот способ получения безводного сульфата натрия экономически оправдывается при использовании дешевого отбросного галита, не добываемого специально для вы­саливания.

В качестве высаливающих реагентов для выделения безводного сульфата натрия из растворов могут быть использованы смеси со­лей: NaCl + KCI122, NaCl + MgS04, а также Na2S, NaOH и др.

При использовании в качестве высаливающего средства едкого натра вода, содержащаяся в сульфатном растворе, из которого высаливается Na2S04, разбавляет раствор NaOH и должна быть удалена из него выпариванием. После выпаривания концентриро­ванный раствор NaOH вновь возвращается на высаливание. Пре­имущество этого способа по сравнению со способом непосредствен­ной выпарки сульфатных растворов заключается в том, что при выпарке растворов NaOH греющая поверхность не инкрустируется

Сульфатом натрия, хотя и происходит его дополнительная кристал­лизация по мере увеличения концентрации NaOH 123.

В табл. 14 приведена растворимость Na2S04 в водных раство­рах едкого натра при разных температурах.

ТАБЛИЦА 14

Раяной концентрации. При смешении 0,4—1 объема 40—50%-ного раствора NaOH с 1 объемом насыщенного раствора сульфата на­трия степень высаливания Na2S04 составляет 85—90%, а раствор

После отделения осадка сульфата содержит 20—25% NaOH и 2,5—5% Na2S04.

Непосредственное растворение твердого мирабилита в растворе едкого натра приводит к образованию тонкодисперсного осадка Na2S04, трудно отделяемого от жидкой фазы. Лучшие результаты получаются при предварительном расплавлении мирабилита. На­греванием мирабилита до 60° можно выделить 42% сульфата на­трия. При смешении отделенного от кристаллов раствора с равным объемом 40%-ного раствора NaOH высаливается еще 52% Na2S04. Наконец, при выпаривании полученного разбавленного раствора щелочи выделяются остальные 6% Na2S04.

Для получения в процессе плавления крупнокристаллического, хорошо фильтрующего безводного сульфата натрия плавление необходимо вести медленно при перемешивании массы с такой ин­тенсивностью, чтобы выделяющийся безводный Na2S04 оставался во взвешенном состоянии. Затем суспензия должна быть нагрета до 70—85°. При соблюдении этих условий образуется осадок с раз­мерами кристаллов 200—250 мк, оседающий при 85° со скоростью 8—9,5 ж/ч. В процессе высаливания крупнокристаллический, хо­рошо фильтрующий осадок образуется при медленном приливании нагретого до 70—80° раствора NaOH к нагретому до этой же температуры, интенсивно перемешиваемому раствору сульфата натрия.

Находящиеся в сульфате натрия примеси соединений магния, полуторных окислов, кремневой кислоты и другие образуют в ра­створе едкого натра гелеобразные осадки, затрудняющие отстаи­вание и фильтрацию кристаллов Na2S04. Поэтому эти примеси должны быть отделены до высаливания. При этом возможно по­лучение продукта, содержащего до 99,5% Na2S04 (в пересчете на сухое вещество).

Предложено 124 получать безводный сульфат натрия из мираби­лита нагреванием последнего в смеси с двойной солью Na2S04- • NH4HCC>3 • 4Н20 до 60°. Образующийся осадок NaaS04 отфиль­тровывают, а из фильтрата охлаждением до 20° выделяют Na2S04- •NH4HC03-4H20. Концентрированием маточного раствора, остаю­щегося после отделения четырехводной двойной соли, кристалли­зуют сульфат аммония.