CC BY
13
Заводская лаборатория. Диагностика материалов. №1. 2014. Том 80, р.90-94
9. H. Sid Kalal; H. Ahmad Panahi; N. Framarzi; E. Moniri; A. Naeemy;H. Hoveidi; A. Abhari. New chelating resin for preconcentration and determination of molybdenum by inductive couple plasma atomic emission spectroscopy // Int. J. Environ. Sci. Tech., 8 (3) р.501-512, 2011
10. Коростелев П.П. Приготовление растворов для химико-аналитических работ. М.: Наука, 1964. 261 с
11. Первова И.Г., Юшкова О.Г., Липунова Г.Н., Моргалюк В.П., Мельник Т.А., Липунов И.Н. // Сорбционные и хроматографические процессы. 2003. Т.2. № 5-6. С.616
12. Huseyinli A., Marov I., Belyayeva E., Synthesis of complex compounds constituted Molybdenum(VI) and Tungsten(VI) with monoazo reagents and investigation of them, J. Neorg. Chem., 1985, No 10, p. 1642-1647
13. Мельник Т.А. Дисс. канд. хим. наук. Воронеж: УГЛТУ, 2005. С.90
ТЕХНОЛОГИЯ ПЕРЕРАБОТКИ СУХИХ СМЕШАННЫХ СОЛЕЙ ОЗЕРА КАРАУМБЕТ НА
СУЛЬФАТА НАТРИЯ
1Тожиев Рустам Расулович
'доктор философии (PhD), начальник отдела внутреннего контроля и мониторинга,
Ферганский политехнический институт, г. Фергана
2 Бобокулова Ойгул Соатовна доктор философии (PhD), доц. кафедры «Аналитическая, физическая и коллоидная химия»,
ТХТИ, г.Ташкент 2Мирзакулов Холтура Чориевич доктор технических наук, профессор кафедры «Химическая технология неорганических веществ»
ТХТИ, г.Ташкент 2 Суванов Фаррух Равшанович инженер программист отраслевого центра «Переподготовки и повышение квалификации педагогических кадров» при Ташкентском химико-технологическом институте, г. Ташкент DOI: 10.31618/ESU.2413-9335.2020.6.75.865
АННОТАЦИЯ
Приведены результаты по переработки сухих смешанных солей озера Караумбет с выделением мирабилита и переработки его на сульфат натрия высокого качества. Разработана принципиальная технологическая схема и установлены нормы расхода и технологического режима производства сульфата натрия из сухих смешанных солей озера Караумбет.
ABSTRACT
Results on processing of the dry mixed salts of Lake Karaumbet and extraction of myrabelit are resulted and processing it into high quality sodium sulfate and processing of its high-quality sodium sulfate. The basic technological scheme has been developed and the norms of the technological mode of production of sodium sulfate from the dry mixed salts of Lake Karaumbet have been established.
Ключевые слова: сухие смешанные соли, растворение, осаждение, мирабилит, фильтрация, сульфат натрия.
Keywords: dry mixed salts, dissolution, sedimentation, myrabilite, filtration, sodium sulfate.
Введение. Сульфата натрия используется во многих отраслях промышленности. Но основными потребителями являются целлюлозно-бумажная, стекольная, текстильная, химическая, кожевенная промышленности, производства синтетических моющих средств. Узбекистан располагает громадными запасами сырья для получения сульфата натрия. Одним из таких видов сырья являются мирабилит Тумрюкского месторождения, сухие смешанные соли (ССС) Караумбета, Аккалы и Кушканатау [1,2].
Несмотря на большой спрос в сульфате натрия высшего сорта, наличие сырьевой базы он в республике производится в недостаточном количестве и только из мирабилита Тумрюкского месторождения из-за малых мощностей предприятий его производящих. ССС соли озера Караумбет, кроме сульфата натрия, также в
большом количестве (от 15 до 30%) содержат хлорид магния. При комплексной переработке ССС можно получить сульфата натрия и гексагидрат хлорида магния (бишофит) с высокими технико-экономическими показателями [3,4].
Поэтому исследования, направленные на разработку технологии переработки ССС озера Караумбет с выделением из них мирабилита являются очень актуальными.
Методы и материалы. Для исследований использовали ССС озера Караумбет состава (масс. %): Na2SO4 - 58,13; - 18,81; Mga2 - 15,30; MgSO4 - 0,42; Caa2 - 0,31; н.о. - 6,98 в перечете на сухое вещество. Химический анализ на содержание основных компонентов в исходном сырье, маточных растворах и твердой фазе, разделение фаз проводили по известным методикам [5-8].
Результаты и обсуждение и солевой составы растворов из ССС, полученных
Для выделения мирабилита ССС растворяли при Т:Ж=1:3, выход сульфата натрия и изменение при Т:Ж=1:3, отделяли нерастворимые в воде соотношения твердой и жидкой фаз до и после остатки отстаиванием, а жидкую, осветленную вымораживания мирабилита в зависимости от фазу охлаждали до температуры -5оС. Химический температуры приведены в таблице 1.
Таблица 1.
Влияние температуры охлаждения на химический состав растворов сухих смешанных солей после
Химический состав жидкой фазы, масс. % Солевой состав жидкой фазы, масс. % Выход №2804, % Т:Ж
оС. №+ Мя2+ Са2+ С1- 8С42- №2804 Мясь №С1 Са8С4
25 7,92 1,01 0,023 5,83 10,41 15,31 3,97 4,74 0,08 - -
20 6,32 1,06 0,024 6,08 9,19 13,52 4,14 4,94 0,08 11,69 24,69
15 5,49 1,16 0,026 6,62 7,14 10,51 4,55 5,32 0,09 31,35 9,19
10 4,22 1,30 0,029 7,46 3,89 5,68 5,08 6,06 0,10 62,90 4,58
5 3,51 1,41 0,032 8,14 1,96 2,82 5,54 6,61 0,11 81,58 3,53
0 3,44 1,43 0,032 8,22 1,75 2,51 5,52 6,68 0,11 83,61 3,45
-5 3,37 1,44 0,032 8,29 1,56 2,23 5,64 6,74 0,11 85,43 3,37
Из полученных данных следует, что при охлаждении до температуры -5°С содержание сульфата натрия в растворе ССС снижается с 15,31% до 2,23%. Содержание остальных компонентов раствора повышается. Содержание хлорида магния повышается с 3,97% до 5,64%, хлорида натрия с 4,74% до 6,74%. Содержание сульфата кальция составляет 0,11%. При вымораживании мирабилита из растворов ССС
Фильтруемость пульпы
озера Караумбет выход сульфата натрия, в виде мирабилита, составляет 81,58 - 85,43% от исходного содержания в растворе.
Результаты опытов по изучению скорости фильтрации мирабилита при охлаждении раствора ССС до температуры +5 ^ -5оС и остаточном давлении 84 кПа на воронке площадью 63,59 10-4 м2 показали хорошую фильтруемость осадков (табл.2).
Таблица 2.
№ оС. Количество пульпы, г Время (т), сек Толщина твердого осадка (Ъ), мм Фильтруе-мость (Ф10-5), м4/Нч Скорость фильтрации, кг/м2ч
по пульпе по твердой фазе по фильтрату
1 +5 450,0 13 14,35 1,066 9492 2117 7375
2 0 300,0 8 9,65 0,814 11050 2460 8590
3 -5 150,0 4 4,8 0,440 12384 2743 9641
Из таблицы видно, что с увеличением массы пульпы повышается толщина слоя осадке пропорционально массе фильтруемой пульпы, а скорость фильтрации снижается по всем показателям. Увеличение фильтруемой массы в три раза повышает толщину слоя осадка с 4,8 мм до 14,35 мм, а скорость фильтрации при этом снижается по пульпе с 12384 кг/м2ч до 9492 кг/м2ч. С каждого квадратного метра поверхности фильтра снимается с 2117 кг до 2743 кг мирабилита каждый час.
Скорость фильтрации по твердой и жидкой фазам сильно зависит от толщины слоя осадка, сформированного на фильтрах. Чем меньше толщина осадка на фильтре, тем больше производительность фильтрации по пульпе, твердой и жидкой фазам. Однако, это не является
лимитирующим фактором, так как скорости фильтрации мирабилита очень высокие.
Основываясь на результатах лабораторных экспериментов разработана принципиальная технологическая схема (рис. 1), составлен материальный баланс и установлены нормы технологического режима (табл. 3) переработки ССС озера Караумбет на сульфат натрия высокого качества.
Сущность предлагаемого способа получения сульфата натрия заключается в растворении ССС в воде, отделении нерастворимых в воде остатков, охлаждении осветленного раствора, фильтрации мирабилита, растворении выделенного мирабилита в воде (соковых парах) в присутствии маточного раствора, очистке и выпарке раствора, фильтрации сульфата натрия, его сушке и возврате маточного раствора на стадию растворения мирабилита.
Рис. 1. Технологическая схема получения сульфата натрия из сухих смешанных солей Караумбета
Согласно схеме ССС с озера Караумбет из приемного бункера (поз.1), через дозатор (поз.2) подаются в реактор растворения (поз.3). Сюда же подается техническая вода для поддержания Т:Ж. Из реактора продукты растворения поступают на ленточный вакуум-фильтр (поз.4), где происходит разделения на жидкую и твердую фазы. Твердая фаза представляет собой нерастворимые в воде остатки, фильтрат - раствор хлоридов натрия, магния и сульфата натрия. Далее фильтрат охлаждается в кристаллизаторе (поз.5) и подается на ленточный вакуум-фильтр (поз.6). Жидкая фаза направляется на получение соединений магния и поваренной соли, твердая фаза в реакторе (поз.7) растворяется в соковых парах маточном растворе со стадии выпарки раствора сульфата натрия. В реактор (поз.7) одновременно подают растворы
кальцинированной соды и гидроксида натрия. Из реактора суспензия стекает в отстойник (поз.8).
Сгущенная часть из отстойника подается на центрифугу (поз.9) для отделения выпавших осадков, а жидкая фаза вместе с осветленной частью из отстойника направляются на выпарку (поз.10). С выпарки пульпа сульфата натрия подается на фильтр (поз.11). Маточный раствор направляется на стадию растворения и очистки раствора мирабилита, твердая фаза поступает на сушку в барабанный сушильный аппарат (поз. 12) и далее на охлаждение и склад готовой продукции.
В табл.3 приведены расходные нормы исходного сырья и полупродуктов на получения одной тонны сульфата натрия высшего сорта из ССС озера Караумбет и нормы технологического режима.
Таблица 3
Нормы технологического режима производства сульфата натрия из сухих смешенных солей
№ п/п Наименование стадии и потоков реагентов Наименование технологических показателей
Расход, т/т Температура, °С Прочие показатели
Растворение ССС озер Ка раумбет
1. Расход ССС озера Караумбет 2,029
2. Расход воды 2,824 20-25
3. Расход соковых паров продукции 2,181 90-95
4. Соотношение Ж:Т 1:(2,5-3,5)
5. Температура растворения 50-70
6. Продолжительность растворения 20-30 мин.
Отстаивание и фильтрация суспензии
7. Расход суспензии 7,034 50-60
8. Процесс отстаивания 40-50 15-20 мин.
9. Скорость фильтрации н.о. по т.ф. 40-50 150-230 кг/м2*ч
10. Выход н.о 0,135
Охлаждение отфильтрованного раствора и выделение мирабилита
11. Расход раствора 6,899 50-60
12. Процесс охлаждения (мирабилита) 0-5 30 -40 мин.
13. Выход мирабилита 2,270 0-5
14. Скорость фильтрации по мирабилиту 4234-5486кг/м2*ч
15. Маточный раствор 4,629 0-5
Растворение мирабилита, очистка раствора и отделение шлама
16. Расход воды 0,910
17. Расход №2СОэ 0,039
18. Расход №ОН 0,0061
19. Расход мирабилита 2,270
20. Мольное соотношение Са2+/СОэ2- 1,00-1,02
21. Процесс растворение и очистки 40-50 40-60 мин.
22. Скорость фильтрация карбоната кальция 40-50 350-450 кг/м2*ч
23. Выход карбоната кальция 0,045
Выпарка раствора, отделение и сушка сульфата натрия
24. Расход очищенного раствора NаSO4 3,9541
25. Выпарка и сушка (Н2О) 2,181 95-110
26. Маточный раствор (циркулир. раствор) 0,773 90-95
27. Скорость фильтрации NаSO4 650-800 кг/м2ч
28. Выход NаSO4 1,000
Как видно из табл.3, для получения 1 т сульфата натрия необходимо 2,028 т ССС, растворить в 5,014 т Н2О. При этом образуется 7,034 т раствора, содержащего хлориды натрия, магния и сульфата натрия. После охлаждения и фильтрации образуется 2,270 т мирабилита, который растворяют в 0,910 т соковых паров с выпарки в присутствии 0,773 т маточного раствора. Затем для очистки от остаточных примесей кальция и магния в раствор вводят 0,039 т кальцинированной соды и 0,0061 т гидроксида натрия, осаждают в виде карбоната кальция и гидроксида магния. Отделяют фильтрацией образующийся осадок и на выпарку подают 3,998 т очищенного раствора. После удаления 1,889 т воды с и 0,124 т при сушки получают 1 т сульфата натрия высшего сорта.
Выводы. Таким образом, проведенные исследования показали принципиальную возможность переработки ССС озера Караумбет на сульфат натрия высшего сорта. Для этого необходимо ССС растворить при Т:Ж = 1:(3-4) в течение 15 минут, отделить нерастворимые в воде остатки, выделить при температуре 0-5оС мирабилит. Переработка выделенного мирабилита по разработанной технологии позволяет повысить выход сульфата натрия и получить продукт высшего сорта с наилучшими технико-экономическими и технологическими
показателями.
Список литературы
1. Мирзакулов Х.Ч., Джураева Г.Х. Производство сульфата натрия. Ташкент, 2014. 224 с.
2. Джураева Г.Х. Разработка технологии получения сульфата натрия на основе местных сырьевых ресурсов / Дисс. канд. техн. наук. Ташкент. 2006. С.131.
3. Бобокулова О.С., Тожиев Р.Р., Усманов И.И., Мирзакулов Х.Ч. Разработка технологии производства гидроксида и оксида магния из рапы озер Караумбет и Барсакельмес // Химическая промышленность. 2015. №6. С. 272-279.
4. Тожиев Р.Р. Разработка технологии получения бишофита из рапы озер Караумбет и Барсакельмес: Дисс. доктора философии (PhD). -ИОНХ АН РУз, Ташкент. 2017. С. 109.
5 Бурриель - Марти Ф., Рамирес - Муньос Х. Фотометрия пламени. М., «Мир», 1972. 520 с.
6. ГОСТ 7759-73. Магний хлористый технический (Бишофит). Технические условия. Изд-во стандартов, М. 1986. 10 с.
7. Винник М.М., Ербанова Л.Н., Зайцев П.И. и др. Методы анализа фосфатного сырья, фосфорных и комплексных удобрений, кормовых фосфатов. -М.: Химия. 1975. 215 с.
8. Жужиков В.А. Фильтрование. Теория и практике разделения суспензий. -М.: Химия. 1971. 440 с.
