Технология растворения полидисперсной соли (стр. 8 )

Соотношение объ­емов сырого и сме­шанного рассолов, b, %	Потери сульфата, с, %	Максимальная концентрация сульфатов в рассоле, г/дм3
в смешанном, а1	в обратном, а2
40	10	12	18
40	20	6	8
50	10	15	27
50	20	7	12
60	10	18	40
60	20	9	18

Таблица 10-7. Накопление сульфата натрия в смешанном и обратном рассолах при различных потерях Na2SO4

Потери суль-фата, с, %	К1=а1/а	К2=а2/а
b=40%	b=50%	b=60%	b=40%	b=50%	b=60%
5	8,00	10,00	12,00	12,7	19,0	28,5
6	6,67	8,33	10,00	10,5	15,7	23,5
7	5,72	7,14	8,57	8,9	13,3	20,0
8	5,00	6,25	7,50	7,7	11,5	17,2
9	4,44	5,56	6,67	6,7	10,1	15,2
10	4,00	5,00	6,00	6,0	9,0	13,5
11	3,64	4,55	5,45	5,4	8,1	12,1
12	3,33	4,17	5,00	4,9	7,3	11,0
13	3,07	3,85	4,62	4,5	6,7	10,0
14	2,86	3,57	4,28	4,1	6,1	9,2
15	2,67	3,33	4,00	3,8	5,7	8,5
16	2,50	3,13	3,75	3,5	5,3	7,9
17	2,35	2,94	3,53	3,25	4,9	7,3
18	2,22	2,78	3,33	3,03	4,6	6,8
19	2,11	2,63	3,17	2,85	4,3	6,4
20	2,00	2,50	3,00	2,67	4,0	6,0
Примечание. Значения а, а1, а2 и b см. уравнения (10.7) и (10.8); К1 – коэффициент накопления Na2SO4 в смешанном рассоле; К2 – в обратном рассоле

Методы очистки рассола от сульфатов. Методы очистки рас­сола от сульфатов или частичного вывода их из производствен­ного цикла можно разделить на две основные группы.

В первую группу входят методы, предусматривающие вывод, сульфатов на стадии приготовления и очистки рассола. К ним относятся:

фракционное растворение соли, основанное на различных, скоростях растворения CaSO4 и NaCl, или уменьшение раство­римости CaSО4 в присутствии Na2SО4;

осаждение сульфатов хлоридом или карбонатом бария, поз­воляющее полностью удалять сульфаты или поддерживать их. концентрацию на определенном уровне, очищая только часть-циркулирующего рассола.

Ко второй группе относятся методы вывода Na2SO4 в цехе выпаривания электролитической щелочи:

осаждение сульфатов хлоридом кальция с образованием гипса;

осаждение сульфатов кальцинированной содой с образова­нием двойной соли 2Na2SO4*Na2CO3 (беркеит);

физико-химический метод, основанный на получении части обратного рассола, обогащенного сульфатом натрия, с выделе­нием сульфата при охлаждении или нагревании рассола.

По методам второй группы не удается полностью отделить сульфаты в производственных потоках, но можно снизить содер­жание сульфатов в рассоле до допустимых пределов.

Осаждение сульфатов с помощью хлоридов бария и кальция в равной мере может быть использовано для рассолоочистки как диафрагменного, так и ртутного электролиза.

Наиболее старым является метод осаждения сульфатов хлоридом бария:

Na2SO4+BaCl2=BaSО4+2NaCl. (10.10)

Сульфат бария — одна из самых малорастворимых солей. Так, в воде его растворимость составляет 2 мг/дм3 при 20 °С и около 4 мг/дм3 при 100 °С. В концентрированном рассоле рас­творимость сульфата бария выше, чем в воде, но все же прак­тически незначительна: 28 мг/дм3 при 20 °С и 46 мг/дм3 при 100 °С. Растворимость BaSO4 в рассоле можно уменьшить, до­бавляя избыток хлорида бария или вводя его в меньшем коли­честве, чем необходимо по расчету. В последнем случае остаю­щийся в растворе сульфат натрия сильно снижает раствори­мость BaSO4.

Остаточное содержание сульфата в зависимости от избытка добавляемого ВаС12 составляет (в г/дм3):

ВаСl2	0	0,06	0,18
SO42-	0,029	0,016	Следы

Необходимо иметь в виду, что если сульфаты осаждать из рассола хлоридом бария и потом, не отделив осадка, осаждать содой кальций, то часть осажденного сульфата бария вступит в реакцию с избытком прибавленной соды:

BaSO4+Na2CO3=BaCO3+Na2SO4 (10.11)

и в отстоявшемся прозрачном рассоле будет содержаться рас­творенный сульфат натрия.

Ниже приведено содержание ионов сульфата в зависимости от количества Na2CO3, содержащегося в рассоле (в г/дм3):

Na2CO3	0	0,06	0,17	0,22	0,58	0,86	1,42
SО42-	0,012	0,012	0,017	0,022	0,038	0,055	0,085

При осаждении сульфатов раствором ВаС12, а ионов маг­ния— раствором NaOH от последовательности прибавления реактивов зависит глубина очистки:

	BaCl2-NaOH	NaOH-BaCl2
Остаточное содержание ионов SO42- в рассоле, г/дм3	0,081	0,188

Приведенные данные показывают, что в присутствии NaOH значительно увеличивается растворимость BaSO4, особенно ес­ли вначале введена щелочь.

Скорость отстаивания осадка сульфата бария возрастает, если одновременно осаждаются содой примеси кальция. При одновременном осаждении сульфатов и магния (соответственно хлоридом бария и щелочью) отстаивание происходит медлен­нее, а продолжительность фильтрации увеличивается в 3—4 ра­за. Во всех случаях процессы фильтрации и отстаивания при повышенной температуре (50—60 °С) происходят быстрее, чем при комнатной. Способность суспензии отстаиваться значитель­но улучшается в случае добавления ВаСl2 при непрерывном перемешивании с использованием осадка BaSO4 от предыдущих операций.

Иногда в качестве реагента-осадителя применяют карбонат бария. При этом вместе с сульфат-ионами осаждаются также ионы кальция:

СаSО4+ВаСО3 = ВаSО4 + СаСО3. (10.12)

Таким образом, рассол одновременно очищается от ионов сульфата и кальция. Метод представляет интерес, поскольку в рассоле сульфат обычно содержится в виде примеси CaSO4. Для экономии карбоната бария его прибавляют из такого рас­чета, чтобы в рассоле оставалось небольшое количество сульфа­та, остаток кальция далее осаждают кальцинированной содой. По патенту [298] часть потока рассола, очищенного от ионов кальция и магния, обрабатывают карбонатом бария, получен­ный белый осадок с размером частиц менее 10 мкм отфильтро­вывают, а фильтрат соединяют с общим потоком рассола, поддерживая заданную концентрацию Na2SO4, например 3—4 г/дм3. Необходимым условием такого варианта очистки является на­личие дешевого технического карбоната бария.

Применение солей бария обеспечивает достаточно полную очистку рассола от сульфатов. Для вывода 1 т сульфата расхо­дуется около 1,7 т ВаСl2 (с учетом потерь), при этом образует­ся примерно 1,6 т сульфата бария. Использование полученного BaSO4 в качестве белой краски (бланфикса) затрудняется из-за необходимости очень тщательной очистки осадка от посто­ронних примесей. Осадок можно регенерировать прокаливанием с хлоридом калия и углем.

Таблица 10-8. Растворимость CaSO4 в растворах NaCl при 25 °С

Концентра­ция NaCl, г/дм3	Раствори­мость CaSO4, г/дм3	Плотность, кг/м3	Концентра­ция NaCl, г/дм3	Раствори­мость CaSO4, г/дм3	Плотность, кг/м3
0	2,08	992,2	119,9	7,22	1083,7
2,5	2,44	1001,3	138,7	7,24	1095,8
5,0	2,90	1003,4	154,1	7,23	1104,9
10,1	3,40	1007,7	168,2	7,16	1114,0
14,9	3,85	1011,4	180,7	7,06	1121,4
19,8	4,31	1015, 3	231,5	6,65	1150,1
50,0	6,00	1037,9	283,5	6,10	1181,2
86,1	6,86	1061,2	317,2	5,82	1201,4

Способ очистки от сульфатов с помощью хлорида каль­ция может быть применен только для частичного вывода сульфатов. Он предпочтителен для рассолов с высоким содер­жанием сульфатов (60—80 г/дм3). Такие количества сульфатов возможны только в рассоле, приготовленном из соли второй стадии выпаривания щелоков. Меньшие количества сульфатов содержатся в обратном рассоле и в отработанном электролите ртутных электролизеров.