Общая химическая технология. В 2-х частях. Ч. II. Важнейшие химические производства. Изд. 3-е, перераб. и доп. - Мухленов И.П.
Скачать (прямая ссылка):
Процессы производства минеральных солей разнообразны соответственно огромному ассортименту солей. Однако технологические схемы производства почти всех солей включают типовые процессы, общие для солевой технологии. Типовые процессы солевой технологии: измельчение твердых материалов (сырья, спека), обогащение сырья, сушка, обжиг, спекание, растворение, выщелачивание, отстаивание, фильтрация, выпаривание, охлаждение растворов, кристаллизация. Эти процессы характерны для любого солевого производства. В технологии солей часто применяются также процессы абсорбции и десорбции. Большинство типовых процессов основано на физических методах переработки, особенно на стадиях 'подготовки сырья и окончательной доработки продукта. Образование же минеральных солей происходит в результате процессов, основанных на химических реакциях при обжиге, спекании, выщелачивании, абсорбции. Выщелачивание природного сырья (или спеков) сопровождается реакциями обменного разложения. При обжиге идут окислительно-восстановительные реакции. Хемосорбционные процессы, лежащие в основе синтеза солей, сопровождаются реакциями нейтрализации. Подавляющее большинство процессов производства солей идет в диффузионной области и описывается общим уравнением массопередачи:
u = kFAC. (IVl)
Для интенсификации процессов в производстве солей применяются все приемы увеличения движущей силы AC и развития поверхности соприкосновения реагентов F (см. ч. I, гл. II и V). Для солевой технологии особенно характерны процессы в системе жидкость—твердое вещество (Ж—Т). Развитие поверхности соприкосновения фаз в системе Ж — T достигается чаще всего Измельчением твердого материала и перемешиванием взвеси измельченного твердого материала в жидкости при помощи механических или пневматических мешалок. Перемешивание одновременно
способствует интенсификации процесса за счет турбулизацип системы и замены молекулярной диффузии конвективным переносом молекул. Для увеличения движущей силы массопередачи особенно широко применяются различные приемы повышения начальной' концентрации твердых, жидких и газообразных реагирующих веществ. Увеличение коэффициента массопередачи к в процессах солевой технологии достигается, главным образом, перемешиванием и повышением температуры. Повышение температуры в ряде случаев служит средством резкого увеличения коэффициента диффузии и поверхности соприкосновения реаген тов за счет перевода реагентов в другую фазу (например, расплавление твердых исходных веществ).
Для технологии солей характерно практически полное отсутствие каталитических процессов, тогда как в рассмотренных производствах серной кислоты, аммиака, азотной кислоты катализаторы служат основным средством интенсификации и осуществления главных стадий этих производств. Сырьем для производства минеральных солей и удобрений служат природные минералы, полупродукты химической промышленности и промышленные отходы. Природное минеральное сырье — основная сырьевая база солевой технологии. При переработке природных фосфатов, баритовых руд, боратов, хромитов, нефелина, природных солей калия, магния и натрия получают фосфорные, калийные и борные удобрения, а также сульфид натрия, бихроматы натрия и калия, сульфат аммония и другие соли. При переработке природного сырья наряду с физическими методами выщелачивания, выпаривания, кристаллизации используют реакции обменного разложения и окисления— восстановления. Одним из методов вскрытия руд (т.е. переведения их ценных компонентов в растворимое или реакционно-способное состояние) служит разложение их кислотами или щелочами или спекание с последними. Этот метод основан на реакциях обменного разложения; разделение полученных продуктов производят, пользуясь их различной растворимостью, летучестью одної и из компонентов и т. п. Примером может служить обработка при родных фосфатов кислотами, при которой нерастворимые фосфорнокислые соли переходят в водорастворимую форму. Многие методь' вскрытия природного сырья основаны на окислительно-восстановительных реакциях; к ним принадлежат некоторые виды обжига, окислительный, восстановительный, хлорирующий; примерами слу жат производства сульфида натрия и бария восстановительным обжигом сульфата натрия и барита, производство хроматов окислительным обжигом хромитовых руд и т. п.
Для производства солей используют атмосферный воздух — неисчерпаемый источник кислорода для окислительного обжига и азота для получения азотных удобрений. При получении солей синтетическими способами в качестве исходных материалов используются главным образом полупродукты основной химической промышленности или отходы различных- производств. Синтез солен основан на реакциях нейтрализации. Таким образом получают,
например, важнейшие азотные удобрения из кислот и щелочей. Большое количество солей получается в качестве побочных продуктов других производств. Например, в производстве глинозема из нефелина в качестве побочных продуктов получают поташ K2CO3 и соду Na2CO3. Из отходящих газов цветной металлургии и производства серной кислоты, содержащих SO2, получают сульфиты. Нитрат кальция, применяемый как удобрение, можно получить из отбросных нитрозных газов производства серной и азотной кислот. Таких примеров комплексного использования сырья с получением минеральных солей попутно с другими химическими продуктами можно привести очень много.
