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

ПРОИЗВОДСТВО КОАГУЛЯНТОВ

Наиболее простым и наиболее старым способом получения не­очищенного сернокислого алюминия является варка непрокален - ного, но подсушенного каолина с серной кислотой. Степень превра­щения А1г03 глины в сульфат не превышает 70—80%. Усовершен­ствованием этого метода явились разложение каолина избытком серной кислоты для повышения степени извлечения А1203 и ней' трализация избыточной кислоты нефелином. Успешное применение нефелина в качестве добавки к каолину послужило основанием для прбизводства нефелинового коагулянта из одного нефелина (без каолина).

Получающиеся по всем этим способам продукты — неочищен­ный сернокислый алюминий или коагулянты — после варки за« твердевают и не подвергаются дополнительной переработке. Они содержат все примеси сырья, в частности и нерастворившиеся ве­щества. Для получения очищенного сернокислого алюминия про­изводят отделение нерастворимых примесей, что значительно усложняет производственный процесс.

Неочищенный сернокислый алюминий из каолина

Неочищенный сернокислый алюминий раньше получали2-51 из необожженной каолинитовой глины, которую подвергали сушке; в пламенной печи при 300—400°. При этом химически связанная вода удаляется лишь частично. После сушки охлажденный до 50—80° каолин разлагали в варочном котле 65—67%-ной серной кислотой 6—8 ч при 105—110°. По окончании варки массу, содер­жавшую не более 6—8% свободной серной кислоты спускали в зрельники, где количество свободной кислоты понижалось до 2— 2,5%, затем спускали на кристаллизационный стол (лоток)—пло­скую прямоугольную плиту с бортами высотой 0,25—0,5 м, выло­женную кислотоупорными плитками. На столе масса в результате охлаждения закристаллизовывалась — полностью затвердевала, по­сле чего ее выбивали вручную с помощью лома и отправляли на склад в виде кусков весом 15—20 кг. Для получения 1 т неочи­щенного сернокислого алюминия по этому способу расходовали: 0,42 т каолина (с 15% влаги), и 0,32 т серной кислоты (100%),' 0,2—0,3 т пара и 6—6,2 кет • ч электроэнергии.

При использовании каолина, прокаленного при 700—800°, раз­ложение в варочных котлах завершалось, и надобности в дозре - 1 вании массы в зрельниках не было. Были предложены различные способы механизации процесса кристаллизации сернокислого алю­миния— путем распыления массы до ее застывания, кристаллиза­ции на вращающихся барабанах с внутренним охлаждением или в шнеках, в вагонетках с откидными полыми стенками, охлаждае­мыми водой, на пластинчатых бортовых транспортерах, в ковше­вых конвейерах и др. Рациональный способ механизации удаления •застывшего глинозема удалось разработать при получении глино­зема с определенной структурой, при которой остывший и за - твердевший продукт легче извлекается из кристаллизаторов. Это достигается разложением каолина избытком серной кислоты,

21 м. Е. Поэин

Нейтрализуемой в дальнейшем нефелином. Автоматически дейст­вующая машина для снятия сернокислого алюминия с плоских кри­сталлизационных столов представляет собой сдвоенную пластинча­тую цепь с ножами и гребками. Беспрерывно перемещаясь попе­рек кристаллизатора, имеющего размеры 9 X 2,7 м, она срезаег материал слой за слоем и сбрасывает его гребками на ленточный транспортер, расположенный вдоль кристаллизатора 52.

Процесс получения неочищенного сернокислого алюминия из каолина, требующий сушки каолина и вызревания продукта, яв­ляется малоинтенсивным и громоздким. Более рационально про­изводство коагулянта из смеси каолина и нефелина или из одного нефелина.

Неочищенный сернокислый алюминий из каолина и нефелиновой муки

• Сущность метода заключается в почти полном разложении сы­рого природного каолина избыточным количеством серной кислоты в течение короткого времени и нейтрализации избытка кислоты не­фелиновой мукой:

А1203 • 2Si02 • 2Н20 + 3H2S04 = Al2(S04)3 + 5Н20 + 2Si02 (Na, К)20 • А1203 • 2Si02 + 4H2S04 = (Na, K)2S04 • A12(S04)3 + 4H20 + 2Si02

Повышение температуры реагирующей массы за счет взаимо­действия кислоты с водой каолина и добавляемой водой также спо­собствует более быстрому и полному разложению каолина. Обра­зующиеся при разложении нефелина квасцы сообщают продукту способность схватываться в плотную прочную массу. Скорость схватывания и прочность массы тем больше, чем больше избыток кислоты и соответствующий расход нефелиновой муки на ее ней - трализацию.

Степень извлечения глинозема в раствор из сырого каолина зависит от сорта глины, концентрации и нормы кислоты. Отмучен­ный положский каолин (содержащий 35% А1г03 и 47,5% 8Юг), высушенный и измельченный до величины зерен 0,5—1 мм, раз­лагается с наибольшей скоростью в избытке 54—55%-ной серной кислоты. Обработка каолина двойной нормой кислоты (по отноше­нию к стехиометрической) в течение 2 ч при 105—120° переводит в раствор около 85% исходного глинозема53. При использовании концентрированной кислоты реакция замедляется вследствие обра­зования на зернах корок труднорастворимого безводного сульфата алюминия или кислых сульфатов и увеличения сопротивления диф­фузии.

- Процесс может быть также осуществлен путем подачи купорос* Ного масла в водную суспензию каолина (Ж:Т = 3: 2).

При получении неочищенного сернокислого алюминия из као­лина и нефелиновой муки51 в варочный котел — стальной цилиндр q диабазовой футеровкой, снабженный мешалкой,— загружают воду и купоросное масло для разбавления кислоты до 75—76% Й2304. Затем загружают каолин и производят варку массы в те­чение 15—35 мин при непрерывном перемешивании. Температуру 100—110° поддерживают подачей в котел острого пара. По окон­чании варки массу, содержащую 4,5—7,5% А1203 и 20—25% сво­бодной кислоты, разбавляют водой и вводят в котел в течение 15 мин отдельными порциями (по 5—10 кг) нефелин. Реакционную массу перемешивают еще 2—3 мин, затем быстро, во избежание схватывания, сливают на кристаллизационный стол.

Степень перехода А1203 в сернокислый алюминий составляет из каолина 65—75%, а из нефелина около 90%. Для получения 1 т Продукта по этому методу расходуют: 0,17 г каолина (с 15% вла­ги), 0,18 т нефелиновой муки сухой (или 0,12 т А1203 в каолине и нефелиновой муке), 0,31 т серной кислоты (100%), 0,21 т пара, 2,5 квт-ч электроэнергии и 0,12 м3 воды.