Химия и химическая технология /7.Неорганическая химия

Посторонко А.И., Блудова А.А.

Украинская инженерно-педагогическая академия

Снижение содержания сернокислого кальция

в дистиллерной жидкости содового производства

Главной задачей химической промышленности необходимо считать утилизацию отходов производства, в частности, отходов производства кальцинированной соды по аммиачному методу, главным из которых является дистиллерная жидкость, из которой получают хлористый кальций.

Предотвращение или уменьшение отложений сульфата кальция на стенках аппаратов при упаривании дистиллерной жидкости – одна из важнейших проблем этого производства.

Среди возможных способов решения этой задачи представляет интерес использование различных фильтрующих природных материалов, в присутствии которых снижается пересыщение по сульфату кальция.

Целесообразность принятого в данной работе направления вытекает из следующих технико-экономических соображений:

1. В настоящее время производство хлористого кальция осуществляется из дистиллерной жидкости путем упаривания осветленной части после разделения дистиллерной суспензии.

2. При упаривании осветленной части дистиллерной суспензии в вакуум-выпарных аппаратах происходит инкрустация гипса, содержащегося в дистиллерной жидкости. Устранение гипса из греющих поверхностей вакуум-выпарных аппаратов является одним из узких мест производства хлористого кальция.

3. Предложенные способы по устранению или предотвращению инкрустации гипса либо очень дорогие (ВаСl₂ для очистки от сульфат-иона), либо малоэффективные и не экономичные.

4. Применение фильтрации осветленной части дистиллерной суспензии через природные фильтроматериалы позволяет уменьшить содержание сульфат-иона в дистиллерной жидкости.

В опытах, которые проводились в лабораторных условиях, использовали дистиллерную жидкость цеха хлористого кальция завода СИС «Сода». В дистиллерной жидкости поддерживали содержание сернокислого кальция от 1,47 г/л до 2,18 г/л путем введения в раствор перед фильтрованием расчетного количества раствора сернокислого кальция. В качестве фильтрующих материалов использовали сухой мел, кокс, антрацит, доломит и древесные опилки. Опыты проводили при температуре 98 °С на колонках диаметром 20 мм и высотой 250 мм. При этом скорость фильтрации составляла 20 мл/мин и во всех опытах поддерживалась постоянной. Опыты проводили следующим образом. В колонку засыпали на высоту 250 мл фильтрующий материал, через который пропускали 2 л дистиллерной жидкости, отбирая на анализ через каждые 100 мл фильтрата.

Исследования показывали, что снижение содержания сернокислого кальция зависит от применяемого фильтрующего материала. Так, при использовании в качестве фильтрующего материала древесных опилок содержание сернокислого кальция уменьшается на 66 % против исходного содержания его в дистиллерной жидкости, при использовании сухого мела на 50,6 %, антрацита – 64,6 %, доломита – на 68 %, кокса – на 68,8 %.

Установлено, что наиболее эффективными фильтрующими материалами являются доломит, кокс и древесные опилки. С экономической точки зрения наиболее выгодным является применение древесных опилок, являющиеся отходом переработки древесины. Древесные опилки обладают рядом преимуществ и по скорости фильтрации жидкости, возможности быстрой замены на новые опилки и т.д. Использование мела затруднительно, т.к. при фильтрации жидкости мел быстро расплывает, уменьшая пропускную способность колонки. Поэтому рекомендовать для промышленного внедрения можно кокс, доломит и древесные опилки.

Представляет, на наш взгляд, большой теоретический и практический интерес применение поверхностно-активных веществ для снижения содержания сернокислого кальция в фильтрате при использовании фильтроматериалов, которые предварительно обрабатывали этими веществами.

В качестве поверхностно-активных веществ использовали порошкообразный полифосфат, стеклообразный гексаметафосфат, сульфоаминоацетат, сульфопон и сульфоуреид. При исследовании использовались растворы дистиллерной жидкости, содержащие 0,002 и 0,05 % вес. % ПАВ. В качестве фильтрующего материала использовали доломит.

Установлено, что содержание небольших концентраций ПАВ (0,001-0,003 %) в дистиллерной жидкости способствует уменьшению содержания сернокислого кальция в жидкости после фильтрации.

Наиболее эффективными добавками ПАВ являются сульфоуреид и гексаметафосфат натрия. При содержании в дистиллерной жидкости 0,002 масс. % сульфоуреида снижение содержания сернокислого кальция составляет 71,5 %, а при использовании гексаметафосфата – 71,7 %.

Большие концентрации ПАВ стабилизируют пересыщение по гипсу, что, наоборот, снижает процент очистки дистиллерной жидкости.