Химия и химтехнология/ 7. Неорганическая химия
Посторонко А.И., Гайворонский В.Ф.,
Погорелова Л.В.
Украинская инженерно-педагогическая академия
Снижение содержания сернокислого кальция в
дистиллерной жидкости
Одним из недостатков
производства кальцинированной соды аммиачным способом является наличие большого
количества отходов в виде дистиллерной жидкости, которая используется для
производства хлористого кальция.
Осветленная часть дистиллерной
суспензии пересыщена сернокислым кальцием и при ее упаривании в процессе
получения хлористого кальция происходит его кристаллизация из раствора и
отложения его на греющих поверхностях вакуум-выпарных аппаратах. Устранение
сернокислого кальция с поверхности оборудования является процессом трудоемким и
малопроизводительным.
Известны способы очистки
дистиллерной жидкости содового производства от сульфат-ионов путем её
карбонизации в присутствии твердой фазы, в качестве которой применяют известь.
Карбонизацию ведут в
несколько стадий, поддерживая на каждой из них определенное молярное отношение
окиси кальция и сульфат-иона.
Предложен также способ
очистки дистиллерной жидкости от сульфат-ионов путем её осветления, снятия
сульфатного пересыщения контактированием
осветленной жидкости с кристаллами гипса в кипящем слое, карбонизации
углекислым газом и повторного осветления.
Недостатком описанных
способов является неполнота снятия сульфатного пересыщения.
Содержание сульфата кальция в очищенной дистиллерной жидкости составляет 0,68 –
0,75 г/л, что всеравно приводит к инкрустированию его
на аппаратах выпаривания, т.е. степень очистки недостаточно высокая.
Исследованиями
установлено, что большую роль для снижения сернокислого кальция играет рН среды при проведении обработки дистиллерной жидкости
гипсом и одновременной с этим карбонизации
суспензии. Исследованием установлено, что наиболее эффективным рН является 7,5 – 8.
Снижение содержания
сульфата кальция в дистиллерной жидкости происходит за счет того, что при
предварительной карбонизации дистиллерной
жидкости содержащийся в ней гидроксид кальция превращается в мелкодисперсный
осажденный мел, находящийся в пересыщенном состоянии.
Добавление в пересыщенный
по карбонату кальция раствор затравочных
кристаллов гипса приводит к быстрому снятию сульфатного пересыщения,
т.к. совместно присутствующие в жидкости образующийся осажденный мел и вводимый
гипс более полно снижает сульфатное пересыщение.
Карбонизация суспензии до рН раствора 7,5 – 8
приводит к окончательной очистке раствора от сернокислого кальция.
Карбонизация суспензии до
рН более 8 увеличивает содержание сульфата кальция в
жидкости, т.к. при таком режиме образуется CaSO4 по реакции:
Na2SO4 + Ca(OH)2 = CaSO4 + 2NaOH
Результаты исследований
представлены в таблице (Содержание CaSO4 до обработки 0,496 г/л)
№ п/п |
Содержание в дистиллерной жидкости |
Количество вводимого гипса, кг |
рН |
Содержание CaSO4 в осветленной части, г/л |
|
CaSO4 |
Ca(OH)2 |
||||
1 |
1,02 |
5,55 |
5 |
7,5 |
0,38 |
2 |
1,02 |
5,55 |
15 |
7,5 |
0,20 |
3 |
1,02 |
5,55 |
5 |
8,0 |
0,42 |
4 |
1,02 |
5,55 |
15 |
8,0 |
0,26 |
5 |
1,02 |
5,55 |
5 |
10,0 |
0,48 |
6 |
1,02 |
5,55 |
15 |
10,0 |
0,44 |
Известно также, что
некоторые вещества, избирательно абсорбируясь на поверхности кристаллов,
значительно уменьшают их растворение и замедление выпадения из растворов. Можно
подобрать поверхностно-активные вещества, замедляющие кристаллизацию гипса из
растворов.
В своей работе мы
использовали ряд ПАВ, содержащих сульфогруппу: сульфон, сульфоуреид, сульфоэтиламинацетаты.
Добавки ПАВ вводили в
дистиллерную жидкость перед вводом кристаллов гипса в количестве 0,001 – 0,01 %
масс.
Исследования показали,
что снижение содержания CaSO4 в растворе после
карбонизации суспензии в присутствии исследуемых ПАВ составляет 20 – 30 % по
сравнению с его содержанием в растворе, если не применять ПАВ.