Опора деревянной одностоечной и способы укрепление угловых опор: Опоры ВЛ - конструкции, предназначенные для поддерживания проводов на необходимой высоте над землей, водой...
Адаптации растений и животных к жизни в горах: Большое значение для жизни организмов в горах имеют степень расчленения, крутизна и экспозиционные различия склонов...
Топ:
Комплексной системы оценки состояния охраны труда на производственном объекте (КСОТ-П): Цели и задачи Комплексной системы оценки состояния охраны труда и определению факторов рисков по охране труда...
Эволюция кровеносной системы позвоночных животных: Биологическая эволюция – необратимый процесс исторического развития живой природы...
Когда производится ограждение поезда, остановившегося на перегоне: Во всех случаях немедленно должно быть ограждено место препятствия для движения поездов на смежном пути двухпутного...
Интересное:
Национальное богатство страны и его составляющие: для оценки элементов национального богатства используются...
Подходы к решению темы фильма: Существует три основных типа исторического фильма, имеющих между собой много общего...
Берегоукрепление оползневых склонов: На прибрежных склонах основной причиной развития оползневых процессов является подмыв водами рек естественных склонов...
Дисциплины:
2022-02-10 | 17 |
5.00
из
|
Заказать работу |
|
|
В настоящее время криолит получают, в основном, кислотным способом. Исходным сырьём служат: плавиковый шпат, серная кислота, гидрат окиси алюминия Al(OH)3 и кальцинированная сода Na2CO3.
Кислотный способ получения криолита состоит из трёх основных стадий:
1) Измельчение и обогащение плавикового шпата
Плавиковый шпат CaF2 в чистом виде в природе не встречается, а в составе минерала флюорита он загрязнён известняком, кремнезёмом, окислами железа и алюминия, поэтому добытую руду обогащают.
Руду дробят в щековых и конусных дробилках, потом измельчают в мельницах мокрого помола мельче 1 мм и обогащают способом флотации. Во флотационной машине пульпу обрабатывают флотореагентом – олеиновой кислотой и перемешивают воздухом. Пузырьки воздуха прилипают к частицам плавикового шпата, поднимаются на поверхность и образуют устойчивую минеральную пену - концентрат шпата. Другие минералы, не прилипающие к воздушным пузырькам, остаются в пульпе и образуют хвосты, которые уходят в отвал.
Полученный концентрат фильтруют, сушат и отправляют потребителю. Концентрат содержит: 95-97% CaF2, 2% SiO2, 1,5% CaCO3, 1% H2O, согласно ГОСТ 7618- 70 на плавиковый шпат.
2) Получение плавиковой кислоты
Концентрат шпата и концентрированная (95 %) серная кислота смешиваютсяв специальных смесителях в строго определённых расчётных количествах, так как избыток любого компонента ухудшает показатели процесса.
Полученная пульпа подаётся в трубчатую вращающуюся печь с внутренним обогревом, футерованную кислотоупорным кирпичом. Температура внутри печи: на входе 100-180 оС, на выходе 220-280 оС. В результате разложения плавикового шпата серной кислотой образуются газообразный фтористый водород и гипс по реакции
|
CaF2 + H2SO4 = CaSO4 + 2HF
Так как в концентрате плавикового шпата всегда содержится кремнезём SiO2, то протекают две крайне нежелательные реакции, снижающие выход фтористого водорода и загрязняющие его:
- образование газообразного четырёхфтористого кремния
SiO2 + 4HF =SiF4 + 2H2O
- а затемвзаимодействие SiF4 с фтористым водородом, c образованием кремнефтористой кислоты:
SiF4 + 2HF = H2SiF6
На выходе из реакционной печи газ содержит: 28-30% HF, до 7% H2SiF6, 1% H2SO4,. С противоположного конца печи удаляется гипс на переработку в цементной промышленности или в отвал.
Полученный газообразный HF очищается от пыли и паров H2SO4 в сухой осадительной башне, заполненной угольной насадкой. Затем газ снизу поступает в скрубберы - абсорбционные ( поглотительные) башни с насадкой из графитовых колец. Сверху скруббера через форсунки подаётся вода и орошает всё пространство башни. Насадка дополнительно увеличивает площадь поглощения водой газообразного HF. Поглотительные башни (не менее трёх) соединены последовательно и работают по принципу противотока: чистая вода подаётся в последнюю башню, а кислота удаляется из первой. При соединении газообразного HF с водой выделяется много тепла, а для нормального хода процесса температура жидкости должна быть 10–15 оС, поэтому промежуточные растворы HF перед поступлением в следующую башню охлаждают в специальных холодильниках.
Полученная плавиковая кислота содержит:30% HF, до 5% H2SiF6, 1% H2SO4. Для получения чистых фторсолей она непригодна, поэтому её обескремнивают, то есть очищают от H2SiF6 содой. При этом кремнефтористая кислота переходит в плохо растворимую соль и выпадает в осадок:
H2SiF6 + Na2CO3 = Na2SiF6¯ + H2CO3
Образовавшийся осадок Na2SiF6 отстаивается в сгустителе, осветлённый раствор плавиковой кислоты сливается в бак-хранилище, а кремнефтористый натрий ещё обрабатывают раствором соды:
Na2SiF6 + 2Na2CO3 = 6NaF¯ + SiO2 + 2CO2
Полученный побочный продукт NaF промывают, фильтруют и сушат. Его применяют как готовый продукт или используют при производстве криолита.
|
Очищенная плавиковая кислота содержит: 26-29% HF, до 1% H2SiF6 и до 1% H2SO4. Она идёт на производство всех фторсолей: криолита, фтористого натрия, фтористого алюминия и других фторидов.
3) Получение криолита
Для получения криолита нужны: очищенная плавиковая кислота HF, гидроокись алюминия Al(OH)3 и кальцинированная сода Na2CO3 в строго рассчитанных количествах. На производстве этот процесс известен как «варка» криолита (по аналогии с кипением воды) из-за выделения из раствора пузырьков CO2.
Процесс ведут в трёх последовательно и каскадно расположенных одинаковых реакторах – герметичных стальных баках с мешалками, футерованных угольными плитами от коррозии. Жидкие реагенты в реакторы вводят сверху через трубы в крышках. Реакторы соединены между собой футерованными желобами для перетока жидкостей, а для удаления паров кислот, воды и CO2, подведена система вентиляции. Температура во всех реакторах 85–90 оС.
В первый реактор с плавиковой кислотой загружают гидроокись алюминия, жидкость непрерывно перемешивается мешалкой и подогревается, получают фторалюминиевую кислоту
6HF + Al(OH)3 = H3AlF6 + 3H2O
Затем раствор самотёком поступает во второй реактор, сюда же подают раствор кальцинированной соды, ≈70% от всего количества. При взаимодействии кислоты с содой образуется множество мельчайших кристаллов криолита и очень нестойкая угольная кислота H2СO3, которая сразу распадается на воду и углекислый газ.
Раствор перетекает в третий реактор, туда же подают оставшийся раствор соды. При этом криолит почти мгновенно выпадает в осадок и процесс варки заканчивается.
2H3AlF6 + 3Na2CO3 = ¯2Na3AlF6 + 3CO2+ 3H2O (1.11)
Чтобы не протекали побочные реакции и примеси меньше переходили в криолит, плавиковую кислоту нейтрализуют содой не полностью, а чтобы раствор третьего реактора содержал 2–3 г/л свободного фтористого водорода. Реакция заканчивается, когда из раствора прекращается выделение углекислого газа.
Из третьего реактора пульпа поступает в стальной сгуститель. Полученный осадок промывают, фильтруют на барабанных вакуум-фильтрах и сушат в сушильных барабанах при t» 140 оС. Получают безводный криолит, готовый к употреблению в алюминиевой промышленности. Таким же образом и в тех же аппаратах можно получить хиолит 5NaF*3AlF3 (Na5Al3F14 ), для чего меняют дозировку соды и гидроокиси алюминия.
|
На производство 1 т криолита расходуется: 620-640 кг 100%–ной HF, около 800 кг соды, около 300 кг гидроокиси (в пересчёте на Al2O3).
Кислотный способ получения криолита обладает рядом недостатков:
- выделение вредного для человека фтористого водорода,
- необходимость применять высококачественный плавиковый шпат,
- необходимость применять кислотоупорную аппаратуру,
- безвозвратные потери серной кислоты.
|
|
Семя – орган полового размножения и расселения растений: наружи у семян имеется плотный покров – кожура...
История развития хранилищ для нефти: Первые склады нефти появились в XVII веке. Они представляли собой землянные ямы-амбара глубиной 4…5 м...
Автоматическое растормаживание колес: Тормозные устройства колес предназначены для уменьшения длины пробега и улучшения маневрирования ВС при...
Особенности сооружения опор в сложных условиях: Сооружение ВЛ в районах с суровыми климатическими и тяжелыми геологическими условиями...
© cyberpedia.su 2017-2024 - Не является автором материалов. Исключительное право сохранено за автором текста.
Если вы не хотите, чтобы данный материал был у нас на сайте, перейдите по ссылке: Нарушение авторских прав. Мы поможем в написании вашей работы!