Файл: Ахметов, Т. Г. Химия и технология соединений бария.pdf

разъедающего действия на ткани, кожу, бумагу и т. д. его назы­ вают также едким натром.

В воде едкий натр растворяется с выделением большого коли­ чества тепла вследствие образования различных гидратов. Раство­ римость С (в %) гидроокиси натрия в воде приведена ниже:

В табл. 4 приведены данные по плотности р (в г'см3) и концен­ трации С (в % и г/л) водных растворов едкого натра.

Т а б л и ц а 4. Плотность водных растворов едкого натра различной концентрации

Гидроокись натрия при нагревании (дериватограмма XXI) пла­ вится в своей кристаллизационной влаге при 65 °С, а с достижением температуры 105°С начинает ее интенсивно терять. При темпера­ турах 285 и 295 °С плавится безводная гидроокись натрия. С 722 °С она постепенно разлагается до окиси натрия. Процесс заканчивается только при 1022 °С.

Едкий натр должен храниться в хорошо закупоренной таре, так как легко поглощает из воздуха двуокись углерода, постепенно превращаясь в карбонат натрия.

Основным способом получения едкого натра является электро­ лиз водных растворов поваренной соли [128]. При пропускании тока у катода разряжаются ионы водорода и одновременно в растворе образуется гидроокись натрия; на аноде выделяется хлор.

с 317 °С наблюдается убывание в весе. Процесс ускоряется при тем­ пературе выше 800 °С. Окись цинка применяется для изготовления белой масляной краски (цинковые белила); в медицине и космети­ ке — для приготовления различных мазей. Значительная часть выпускаемой окиси цинка потребляется резиновой промышлен­ ностью в качестве наполнителя резины. В промышленности окись цинка получают обжигом цинковых руд.

Нерекись марганца. Перекись марганца наиболее устойчивое соединение марганца. Она легко образуется как при окислении низших соединений марганца, так и при восстановлении его высших соединений. По своему характеру двуокись марганца является амфо­ терным окислом. Однако и кислотные и основные свойства выражены у нее очень слабо.

Перекись марганца — довольно энергичный окислитель. В ка­ честве окислителя ее применяют при получении хлора из соляной кислоты, в сухих гальванических элементах и т. д. При нагревании претерпевает большие изменения (дериватограмма XXIII), много­ ступенчато превращаясь в окись марганца через многие смешанные его окислы. В промышленности перекись марганца получают из марганцевых руд [129].

СПОСОБЫ ПОЛУЧЕНИЯ ГИДРООКИСИ БАРИЯ

Получение гидроокиси бария из его окиси

Способ основан на гашении окиси бария водой по реакции

ВаО + 9Н20 = Ва(ОН)2 • 8Н20

В производственных условиях процесс ведут следующим обра­ зом. Окись бария, полученную разложением витерита или осажден­ ного углекислого бария, гасят холодной водой, чтобы предотвратить перегрев растворов за счет тепла, выделяющегося при реакции. Растворение окиси бария проводят в горизонтальных или верти­ кальных реакторах, снабженных механическими мешалками. Полу­ ченные растворы гидрата окиси бария фильтруют, поддерживая температуру 75—85 °С. При этих температурах улучшаются условия очистки раствора гидроокиси бария от сопровождающих ее приме­ сей (гидроокиси кальция, полуторных окислов и др.). Чистые рас­ творы направляют на кристаллизацию из них продукта.

Более качественный продукт получается при проведении ва­ куум-кристаллизации [130]. Установка для вакуум-кристаллиза­ ции (рис. 13) представляет собой батарею из четырех корпусов-кри­ сталлизаторов. Растворы гидроокиси бария проходят последова­ тельно все кристаллизаторы и охлаждаются от 80 до 12 °С. При этом растворы частично теряют влагу. Понижение температуры сопро­ вождается выделением из раствора кристаллов. Контроль за уров­ нем пульпы в кристаллизаторах ведется визуально через смотровые окна. Для создания вакуума в системе кристаллизаторов приме-

5 0

няется четырехступенчатая эжекционная установка. Разрежение регулируется по показаниям вакуумметров и поддерживается по

Рис. 13. Схема вакуум-кристаллизации гидроокиси бария:

1 — сборник растворов гидроокиси бария; 2 — центробежный насос; 3 — проме­ жуточный бачок; 4 — ротаметр; 5 — вакуум -кристаллизаторы ; 6 — пароструйные эжекторы; 7 — главный барометрический конденсатор; 8 — вспомогательный баро­ метрический конденсатор; 9 — барометрический ящик.

8 мм рт. ст.). Пульпа гидроокиси бария, пройдя все корпуса кри­ сталлизатора, самотеком поступает в центробежный насос, которым перекачивается в сгуститель. Пульпа сгущается до Т : Ж ^ 1 ■' 3

К

Зависимость степени использования бария 6/вА (Рис14) и едкого натра UNaOH (рис. 15) от соотношения реагентов (К) и способа охлаждения раствора в процессе кристаллизации при изменении температуры от 80 до 15 °С:

I — кристаллизация с охлаждением в холодильнике; 2 — кристаллизация

сохлаждением под вакуумом.

иподается в центрифугу. Отжатые и промытые кристаллы гидрооки­ си бария упаковываются в деревянные бочки или бумажные мешки.

51

4

При вакуум-кристаллизации заметно повышается степень ис­ пользования исходного барийсодержащего сырья (рис.. 14) и каусти­ ческой соды (рис. 15). Это объясняется [131] частичной упаркой растворов под вакуумом.

Преимуществами способа получения гидроокиси бария из окиси являются несложность его технологического оформления и то, что при этом получается более качественный продукт. Однако способ применим лишь в тех случаях, когда имеется сырье для получения окиси бария — витерит или осажденный углекислый барий. Этот способ в настоящее время широко применяется в США, Италии,, ФРГ и в некоторых других странах.

Получение гидроокиси бария из его хлорида

Наиболее распространенным методом получения гидроокиси ба­ рия в настоящее время является метод Мора, основанный на обмен­ ной реакции между хлоридом бария в едким натром:

ВаС12 + 2NaOH = Ва(ОН)2 + 2NaCl

Растворы хлористого бария, содержащие 280—300 г/л ВаС12, предварительно очищаются от хлоридов кальция, стронция и желе-

Рис. 16. Зависимость степени очи­ стки растворов хлорида бария (от кальция, стронция и железа) смесью щелочей от времени при различной

температуре (к стр. 54).

ого ьо во so юо по

Избыток смеси, %

за обработкой едкими щелочами при 80—90 °С в вертикальных ем­ костях, снабженных мешалками, и фильтруются в мешочных филь­ трах типа МГ-40. При этом происходит осаждение стронция, каль­ ция и железа в виде их гидроокисей по следующей схеме:

СаС12 + 2NaOH - Са(ОН)2 + 2NaCl SrCl2 + 2NaOH = Sr(OH)2 + 2NaCl FeCl2 + 2NaOH = Fe(OH)2 + 2NaCl

Образующиеся гидроокиси большей частью отделяются в процес­ се фильтрации.

Очистку в некоторых условиях производят растворами гидро­ окиси бария. При этом вместо вредной примеси — хлорида натрия образуется хлористый барий по уравнениям

5 2

В производственных условиях для очистки применяют маточные растворы гидроокиси бария, содержащие гидроокись бария и едкий натр [123]. В этом случае (рис. 16) достигается примерно такая же степень очистки, как и при раздельном применении NaOH или Ва(ОН)2.

Очищенные растворы хлорида бария и отфильтрованные через хлорированную ткань растворы едкого натра, содержащие 650— 680 г/л NaOH, через мерники поступают в первую из каскадно рас­ положенных емкостей, выполненных из кислотостойкой стали (рис. 17), где перемешиваются. Образующаяся пульпа при переме­ шивании самотеком поступает из первой емкости во вторую. В про­ цессе обменной реакции поддерживают 7—10%-ный (против стехио­ метрических расчетов) избыток едкого натра. Полученная пульпа гидроокиси бария подается на горячую фильтрацию, очищается от

остаточного содержания гидроокиси кальция. Обменную реакцию и фильтрацию пульпы ведут при температуре 80—85 °С. Отфильтро­ ванную пульпу направляют на кристаллизацию в вакуум-кри- сталлизационные аппараты. Кристаллы восьмиводной гидроокиси бария отжимают и промывают от маточных растворов в центрифугах.

Маточные растворы, содержащие гидроокись бария, едкий натр и хлористый натрий, применяются для очистки растворов хлори­ стого бария и производства углекислого бария.

Основным показателем в производстве гидроокиси бария яв­

лена зависимость степени использования бария (рис. 18) и едкого натра (рис. 19) от соотношения компонентов и температуры. Для расчета этого показателя предложена также номограмма [131].

Степень использования сырья зависит, кроме того, от правиль­ ного ведения процесса обменной реакции. Для технологических рас­ четов можно пользоваться данными [132] рис. 20.

По рассмотренному способу для получения 1 т восьмиводного гидрата окиси бария (86%-ного) расходуют 944 кг 94%-ного хлори­

5 4