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

Термическое разложение сульфата магния

Сульфат магния, подобно сульфату кальция, служит сырьем для сернокислотного производства 206. Получаемый при обжиге суль­фата магния сернистый газ перерабатывается на серную кислоту, А огарок представляет собой высококачественную окись магния, пригодную для изготовления огнеупоров и ксилолита.

Термическое разложение MgS04 протекает с достаточной пол­нотой и скоростью при 1100—1200°. При более низких темпера­турах, в отсутствие восстановителей и особенно при наличии ката­литически действующих окислителей, например Fe203, происходит сульфатизация окиси магния газом, содержащим S02 и 02. Так, В присутствии 9% Fe203 при соприкосновении с газом, содержа­щим 5% ^Оо. пои 600° MgO превращается на ~50% в MgS04 в течение 30 мин701. В присутствии восстановителей С, S, Н2, СО, СН> температура термического разложения MgS04 снижается до 650° 208, а в присутствии МпО даже при 500°20э. Восстановление MgS04 углем ведут практически в интервале 700—900°. Основной реакцией является:

2MgS04 + С = 2MgO + 2S02 + С02

В результате побочных реакций, особенно при избытке угле­рода. S02 частично восстанавливается до серы, a MgS04 до MgS. Оптимальный выход МдО достигается при молярном отношении MgS04:C, равном 1 : 1. В этих условиях при 800° выход МрО со­ставляет 99%, а выход серы: в S02 — 81%, вееру— 16.5%, в MgS — 2% и остается в виде MgS04 — 0,3% 210. Благоприятным для увеличения выхода MgO и SO? является создание в зоне реак­ции окислительной атмосферы при 900—950°, При избытке кисло­рода получается окись магния, практически свободная от суль­фидов 2И.

Восстановление сульфата магния углем осуществляют в меха­нических печах, применяемых для обжига колчедана 212. Могут быть использованы барабанные и другие печи, в частности, при восста­новлении окисью углерода, водородом и другими газами — печи со взвешенным слоем материала213. Содержание окиси магния в огар­ке зависит от зольности восстановителя. Воздушная классифика­ция огарка позволяет выделить мелкие фракции, содержащие 75— 80% MgO. Водная седиментация, а также флотация с примене­нием мыла дают продукт с 90% MgO. Коннентоат, получаемый пои отмучивании, содержит 89—90% MgO, 3—4% R903, 2—2,5% CaS04, 2—3% Si02 и силикатов и до 1 % MgS04209.

Восстановление MgS04 природным газом идет по реакции: 4MgS04 + СН4 = 4MgO + 4S02 + С02 + 2Н20

При использовании безводного MgS04 с размерами зерен 0,2—< 0,6 мм и природного газа с содержанием 97,8% СН4 восстановление Начинается при 700—720°, а полное восстановление MgS04 ДО MgO происходит при 750—950°. В газообразных продуктах реак­ции, помимо S02 и СОг, находятся также S, H2S и CS2, количество которых зависит от температуры и скорости газа 214г

Предложено осуществлять восстановление MgS04 при помощи непрерывно циркулирующего газа, содержащего Н2 или H2S и од­новременно служащего теплоносителем. Реакция протекает при большом избытке водорода или сероводорода. В первом случае из циркулирующего газа вымывается H2S, во втором извлекается вы­деляющаяся сера215. Восстановление твердого сульфата магния можно производить также в распыленном состоянии, в потоке газа21е.

В известных условиях может представить интерес обменное взаимодействие между MgS04 и КС1 (или NaCl) в присутствии водяного пара217. Реакция

MgS04 + 2КС1 + Н20 = MgO + K2SO4 + 2НС1

Протекает при ~800°. Она может иметь значение для производства бесхлорного калиевого удобрения из КС1. Обработкой твердых продуктов реакции водой можно разделить K2SO4 и MgO. Однако при этом на 1 т К20 получается около 6,8 т 27%-ной соляной кис­лоты; для таких больших количеств кислоты трудно найти приме­нение в районе расположения калийных фабрик.