Файл: Эпштейн Д.А. Химия в промышленности учеб. пособие по факультатив. курсу для учащихся X классов.pdf

ется для производства фосфорной кислоты — сырья для получе­ ния концентрированных удобрений. Большие количества ее рас­ ходуются на производство оксида титана (IV), синтетических моющих веществ, некоторых химических волокон. Новые потре­ бители предъявляют и новые требования к качеству кислоты: особенно быстро растет спрос на концентрированную кислоту, олеум и 100-процентный оксид серы (VI) .

§ 3. Виды сырья

Сера относится к числу наиболее распространенных на на­ шей планете элементов. Известны богатые месторождения само­

стоянии сера входит в состав всех горючих ископаемых: природ­ ных газов, нефти, горючих сланцев, бурых и каменных углей.

мощными месторождениями самородной серы, она и является основным сырьем. У нас в стране в последние годы добыча са­ мородной серы сильно увеличилась и применение ее в серно­ кислотном производстве растет.

СССР обладает богатейшими месторождениями сульфидных руд: серного колчедана FeS2 и сульфидов цветных металлов.

чения металлов. В первом случае твердый продукт обжига, со­

22

Использованию оксида серы (IV), образующегося на заво­ дах цветной металлургии, уделяется в нашей стране в послед­ ние годы очень большое внимание: доля серной кислоты, полу­ чаемой в качестве побочного продукта из этого сырья, в общем объеме производства с каждым годом растет. Одновременно уменьшается загрязнение атмосферы.

Многие руды цветных металлов до обжига обогащают фло­ тацией, получая концентрат и отход — флотационный серный колчедан, ценнейшее сырье для производства серной кислоты. Флотация (в переводе на русский язык «всплывание»)—слож­ ный физико-химический процесс, один из наиболее совершен­ ных методов обогащения руд. Способность минералов к смачи­ ванию жидкостями, в частности водой, различна. Различие можно усилить, если ввести в суспензию измельченной руды в воде некоторые вещества, которые избирательно адсорбируются на поверхности одного из минералов и понижают его способ­ ность к смачиванию водой. Этим свойством обладают органиче­ ские вещества, ассиметрично построенные из полярной и непо­ лярной частей, например жирные кислоты. При пропускании воз­ духа через такую суспензию при интенсивном перемешивании образуется эмульсия воздуха в воде. Ее устойчивость возраста­ ет с прибавлением к жидкости пенообразователей, например соснового масла. Частицы минералов, несмачиваемые водой, прилипают к пузырькам воздуха и, покрывая их сплошным слоем, выносятся вместе с ними на поверхность жидкости. Ми­ нерализованная пена вытекает из сосуда, и после самопроиз­ вольного ее разрушения остается концентрат, содержащий на­ влекаемый минерал в концентрированном виде. Со дна флота­ ционного аппарата удаляются флотационные хвосты (рис. 3).

Пена с флотирующимся

Рис. 3. Процесс флотации.

Можно ли использовать для производства серной кислоты соединения серы, входящие в состав горючих ископаемых? Боль­ шую часть горючих ископаемых сжигают на тепловых электро­ станциях, на теплоцентралях, в промышленных топках. В воз­ дух выбрасывают огромные количества оксида серы (IV), так как извлечь его вследствие низкой концентрации чрезвычайно трудно. Это одна из актуальнейших проблем, над которыми се­ годня работают многие исследователи.

Более благоприятные условия складываются при химической переработке топлива. При коксовании каменных углей большая часть серы переходит в коксовый газ преимущественно в виде сероводорода. Для каких бы целей коксовый газ ни использо­ вался — как топливо пли химическое сырье,—его обязательно нужно очистить от сероводорода. Применяемые на заводах спо­ собы очистки позволяют получать из сероводорода серу млн оксид серы SOn.

Многие природные горючие газы содержат сероводород, от которого тоже надо их очищать. Так как у пас в стране добыча природных газов растет чрезвычайно быстрыми темпами, серо­ водород приобретает все большее значение как сернокислотное сырье. О возможных масштабах производства серной кислоты говорят следующие данные: очистка природного газа недавно открытого мощного Оренбургского месторождения может дать более 1 млн. m серы в год, Бухарского месторождения — около 0,5 млн. m серы. Техника производства серной кислоты из серо­ водорода, не содержащего ядовитых для катализатора приме­ сей, значительно проще, чем из сульфидных руд. Самой деше­ вой в настоящее время является кислота, получаемая из серово­ дорода. В связи с этим удельный вес его в производстве серной кислоты растет. Доля же серного колчедана за период с 1958 по 1970 г. уменьшилась с 71,4 до 41,8%.

На примере выбора сырья для сернокислотного производства

Природные ресурсы нужно перерабатывать комплексно, ре­ шая одновременно и задачу уменьшения выбросов в атмосферу ядовитых веществ. Химические производства чрезвычайно гиб­ ки; перед ними, как правило, открывается возможность полу­ чения необходимых продуктов из различных видов сырья и, сле­ довательно, выбора наиболее экономичного для данных условий сырья.

§ 4. Физико-химическая характеристика реакции горения серного колчедана

Вы знаете, что при горении серы или любого вещества, со­ держащего серу, образуется не оксид серы S03 , а оксид серы S02 . Следовательно, чтобы получить серную кислоту, нужно по-

24

держивается за счет выделяющейся теплоты. Реакция ускоряет­ ся при повышении температуры. Если сжигать колчедан без из­ бытка воздуха, то температура повысится настолько, что твер­ дый материал начнет спекаться. Максимальная температура, до которой можно вести процесс без спекания,— 800 °С.

Можно ли в условиях химического кабинета экспериментально подтвер­ дить зависимость скорости обжига колчедана от концентрации реагирующих

ным и газу трудно пройти через него. Это ограничивает размер частиц примерно 5 мм. Сравнительно недавно был реализован в промышленности способ проведения реакций между газом и твердым веществом, позволяющий преодолеть это противоречие. Оказывается, что можно газ пропускать через слой очень мел­

вижного слоя в кипящий? Соберите та- "куга установку и проведите опыт. Что происходит при увеличении скорости воздушного потока?