Технология минеральных солей (удоБрений, пестицидов, промышленных солей, окислов и кислот)
Нефелиновый коагулянт
При смешении нефелинового концентрата с башенной серной кислотой без последующего разбавления водой смесь быстро загустевает, так как находящаяся в ней вода связывается с образовавшимися солями в твердые кристаллогидраты. Это сопровождается сильным повышением температуры, вызывающим значительное парообразование, что приводит к резкому увеличению объема смеси, которая превращается в твердую пористую массу, легко рассыпающуюся в порошок. Этот продукт, состоящий из смеси калиевых, натриевых квасцов, Si02 и прочих примесей, находившихся в нефелине и образовавшихся при обработке его серной кислотой, называется нефелиновым коагулянтом. Его правильней было бы назвать неочищенным нефелиновым коагулянтом в отлитие от очищенного нефелинового коагулянта, которым является смесь квасцов, полученная кристаллизацией раствора после отделения от него кремнеземистого осадка.
Температура реакции, количество испарившейся воды, выход и свойства коагулянта зависят от концентрации исходной кислоты53.
В продукте, полученном при разложении нефелина 63—84,5%-' ной кислотой, обнаружен бисульфат алюминия. Это объясняется неполной нейтрализацией серной кислоты:
2(R20 • А1203 • 2SiOa) + 8H2S04 + 8Н20 = A12(S04)3 • 3H2S04 • 12НгО + 2RHS04 + + 2Si02 + R20 • А1203 • 2Si02
Наличие в коагулянте гигроскопичных кислых солей обусловливает поглощение им влаги из воздуха. В результате Ойоднения
П* Продукта происходит дальнейшее разложение непрореагировавшего нефелина. Этот процесс «дозревания» протекает на воздухе медленно, около 12 суток, вследствие покрытия зерен непрореагировавшего нефелина кристаллами коагулянта. При растворении кристаллов в воде процесс дальнейшего разложения ускоряется и завершается в холодной воде в течение часа, а в горячей — в течение 5 мин. Таким образом, замедление взаимодействия нефелина с концентрированной серной кислотой (выше 63% H2SO4) объясняется недостатком воды в жидкдй фазе53. С наибольшей скоростью нефелин разлагается 47—73°/0-ной серной кислотой (рис. 182) 54.
Рис. 182. Влияние концентрации серной кислоты на скоРость разложения нефелина. |
Получение неочищенного нефелинового коагулянта было предложено производить смешением нефелинового концентрата с башенной серной кислотой в котлах с мешалками и выливанием полученной Пульпы до ее загустевания в аппараты для «созревания», т. е. затвердевания массы. Твердая масса подвергается измельчению. При смешении нефелина с 92% серной кислотой реакция идет очень медленно и незагустевшая пульпа может легко перетекать в желоб со шнеком, куда добавляется вода для разбавления Кислоты. После этого реакция идет очень быстро, и масса, интенсивно перемешиваемая шнеком и передвигаемая им вдоль аппарата, быстро затвердевает, превращаясь в мелкие зерна.
Рекомендована следующая схема производства нефелинового коагулянта55. Смешение купоросного масла и нефелинового концентрата производят в двух смесителях, снабженных трехлопастными мешалками и соединенных последовательно. В один из смесителей подают непрерывно кислоту и нефелиновый концентрат. Образующаяся пульпа перетекает во второй смеситель, откуда выходит из нижней части его через гидравлический затвор в ковшевой дозатор. В выходящей пульпе должно содержаться от 1,5 до 4% ивбыточноЙ серной кислоты (в зависимости от качества нефелина). Под избыточной понимают кислоту, содержащуюся в пульпе сверх того количества, которое может прореагировать к концу процесса при гидратации. Из ковшевого дозатора пульпа поступает в шнек-реактор, куда добавляют воду ие расчета разбавления кие - лоты до 70—73% H2SO4. Продолжительность пребывания массы в Шнеке-реакторе составляет 28—30 сек и степень разложения нефелина за это время достигает 85—88%- Из реактора сухая рассыпчатая масса с температурой 80—100 поступает на склад, где происходит дозревание и охлаждение продукта в течение 2—4 суток. На производство этим методом 1 т нефелинового коагулянта требуется: 0,32 т нефелиновой муки (до 1% влаги) или 0,105 т А120з (100%), 0,378 т серной кислоты (100%).