Технология минеральных солей (удоБрений, пестицидов, промышленных солей, окислов и кислот)
Переработка бардяного угля и золы
Бардяной уголь и зола получаются выпариванием и, соответственно, неполным или полным сжиганием барды, являющейся отходом после сбраживания патоки свеклосахарных заводов и отгонки спирта. Присутствие в бардяной золе Ыа2СОз, кроме К2СО3, K2S04 И КС1, усложняет ее переработку. Соотношение между количествами основных солей в бардяном угле и золе очень разнообразно: при колебаниях в содержании К2СО3 от 30 до 80% отношение Na2C03: К2СО3 находится в пределах 0,03—0,50; KCI: К2СО3 0,06—0,67; K2S04: К2СО3 0,07—0,63.
На одной из действующих установок13' 17 бардяной уголь измельчают и выщелачивают водой при 80°. После отделения и промывки шлама 19 полученный раствор плотностью 1,19—1,22 г/см3 Выпаривают до плотности 1,39—1,45 г/см3, при этом выделяется большая часть сульфата калия. Маточный раствор охлаждают до 22—25° для кристаллизации КС1. Сухое вещество жидкой фазы содержит около 81% К2СО3, 2,5% K2SO4. 6,4% КС! и 10% Na2C03. При высушивании такого раствора можно получить низкокаче - отвенный 80%-ный поташ.
Для получения поташа высокого качества раствор, после отделения КС1, дополнительно охлаждают для выделения двойной соли KNaCC>3. Для получения 96%-ного поташа раствор охлаждают до 0°; при охлаждении до 5—6° готовый продукт может содержать лишь 90% К2СО3. Раствор после отделения двойной соли дополнительно выпаривают до плотности 1,69 г/см3, при этом
Рис. 53. Диаграмма водной системы K2COa + 2NaCI Na2C03 + 2KCl при 75* (по способу вторичных проекций35). |
Выделяется кристаллический поташ. К концу выпаривания температура кипения раствора достигает 140° Концентрированный раствор, содержащий взвесь кристаллов углекислого калия, охлаждают до 96°, благодаря чему дополнительно выделяются кристаллы поташа, затем смесь пропускают через центрифугу. Отфу - гованный поташ высушивают. Маточный раствор плотностью 1,58—1,60 г/смг смешивают со свежим раствором, идущим на второе выпаривание. По мере накопления в этой смеси примесей посторонних солей она выводится из цикла и поступает в прока - лочную печь для получения поташа пониженного качества. Поташ высшего качества, получаемый описанным методом, содержи!"
7 М. Е. Позли около 96% К2С08, 0,5% Na2C03, 0,5% K2SO4 и 1% КС1. Выделенную двойную соль подвергают переработке для получения низкокачественной соды (75%) и поташа пониженного качества (около 90% К2СО3).
Имеющиеся неполные данные34 по равновесию в системе NaCl—KCI—Na2S04—K2SO4—Na2C03—К2СО3—Н20 показывают, что в важных для данного процесса точках при 25—80° в жидкой фазе содержатся лишь следы K2SO4, поэтому без большой погрешности можно пренебречь наличием в исходных растворах K2SO4. При выпарке этих растворов сернокислый калий будет выделяться практически полностью и в первую очередь.
Вследствие этого можно ограничиться исследованием 13 взаимной системы К2СО3 + 2NaCl Na2C03 + 2КС1 при 75° (рис. 53 и табл. 17) 34.
ТАБЛИЦА IT Система К2С03 + 2NaCI ^ Na2C03 + 2KCI при 75°
|
ТАБЛИЦА 18 |
Состав образцов растворов, полученных из бардяной золы
|
Все точки состава растворов, полученных из бардяной золы и угля (без учета содержания K2SO4), ложатся в правой части диаграммы, несмотря на различия в соотношении солевых компонентов. Для рассмотрения взяты два типичных раствора (табл. 18).
При выпаривании начального раствора Hj(T7) при 75° первой выделяющейся фазой (после осаждения K2SO4) будет МагСОз - • Н20, а затем смесь МагСОз • НгО и КС1. В точке 95 (95') в твердой фазе появляется двойная соль KNaC03. Температура выпаривания 75° выбрана потому, что в этих условиях отпадает последующая кристаллизация солей при более низкой температуре. Точка состава второго рассматриваемого начального раствора Н9(Т9) лежит в поле кристаллизации КС1. Выпадение этой соли заканчивается вблизи переходной точки 95(95'), т. е. до начала выделения двойной соли.
Таким образом, первый этап выпаривания заканчивается при приближении состава жидкой фазы к точке 95(95'), после чего выпавшие твердые фазы отделяют. Следующей стадией является выпаривание при 75° для выделения двойной соли в смеси с КС1. В точке 96 (96') выпарку прекращают и выпавшие кристаллы KNaC03 + КС1 отделяют. Температура 75° для этой стадии выпаривания тоже является оптимальной, так как маточный ра - . створ в этих условиях содержит наименьшее количество примесей солей.
ПромшВнвя вода Рис. 54. Схема производства поташа из бардяной волы. |
Точка 96 (96'), определяющая состав конечного маточного раствора при 75° (табл. 17), лежит в пеле кристаллизации КС1 для 25°. Следовательно, охлаждением раствора 96 (96') до 25°
(при небольшом разбавлении водой) можно снизить содержание в Нем КС1. После дополнительного выделения КС1 солевой состав жидкой фазы будет: 95,5% К2С03, 2,85% Na2C03 и 1,65% КС1.
На основе анализа равновесных диаграмм системы предложена и экспериментально проверена 18 технологическая схема производства поташа, приведенная на рис. 54. В этой схеме использовано свойство двойной соли растворяться в воде при 35° и выше ин - конгруэнтно, т. е. с разложением. При соответствующем количестве воды в раствор переходит КгС03, а большая часть NasC03 и КС! остается в осадке. Раствор карбоната калия возвращается В процесс.
Изучен 18 также вариант переработки бардяной золы, заключающийся в выделении натрия в виде фторида. По этой комбинированной схеме первоначальный раствор бардяной золы предварительно выпаривают с целью возможно более полного выделения K2SO4 и КС1. После отделения смеси солей маточный раствор смешивают с раствором фторида калия, получаемого конверсией кремнефторида калия оборотным раствором поташа (см. гл. XXXI). При этом частично осаждается фторид натрия. Фильтрат подвергают вторичной выпарке для полного отделения оставшегося в растворе фторида натрия. Дальнейшей задачей является кристаллизация поташа; для этого осуществляют третью ступень выпарки.
Экспериментально установлена возможность получения этим способом как высококачественного поташа (не ниже 96% КгС03), так и фторида натрия (в среднем 97% NaF). Степень извлечения поташа из бардяной золы достигала 94%.