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

стого бария, 360 кг каустической соды (92%-ной), 1,15 Гкал пара и 82 квт-ч электроэнергии.

Основным недостатком способа является низкая степень исполь­ зования исходного сырья. Кроме того, получаемый продукт загряз­ нен хлоридами калия и натрия, а также гидроокисями железа, каль­

Получение гидроокиси бария из его сульфида

Одним из самых перспективных в отношении применения в про­ мышленности является способ получения гидроокиси бария обмен­ ной реакцией сульфида бария с окисью цинка [2,13]:

BaS + ZnO + Н20 = Ва(ОН)2 -f- ZnS

Однако реакция без предварительной обработки окиси цинка протекает медленно — в течение 5 ч. Если исходную окись цинка смешать с водными растворами каустической соды, то скорость реакции резко увеличивается. Скорость обменной реакции зависит также от нормы растворов едкого натра (рис. 21). Наибольший эф­ фект получается при смешивании окиси цинка с раствором в соот­ ношении 1: 1. В этом случае процесс заканчивается полностью в течение 10—15 мин.

55

В производственных условиях растворы сульфида бария, содер­ жащие 145—160 г/л BaS, после фильтрации в мешочных фильтрах типа МГ-40 поступают в реактор обменной реакции, представляющий собой вертикальную емкость с механическими мешалками и паро­ вой рубашкой. После достижения температуры 80—90 °С в реактор загружают пульпу, состоящую из окиси цинка и каустической соды. Реакционную массу при указанной температуре перемеши­ вают в течение 30 мин, после чего откачивают на барабанные ва­ куум-фильтры (рис. 22). Осадок сульфида цинка после промывки

направляют на прокалку и измельчение. Отфильтрованные растворы поступают на кристаллизацию. Процесс ведут в вакуум-кристалли- зационной установке. Кристаллы отжимают в центрифугах.

Маточные растворы, содержащие едкий натр и гидроокись ба­ рия, упаривают в вакуум-выпарных аппаратах и используют для составления применяемой в процессе смеси с окисью цинка.

Одним из возможных путей ускорения обменной реакции яв­ ляется проведение ее в присутствии кристаллов сульфида бария, что легко осуществить в производственных условиях. В этом слу­ чае выщелачивание плава сульфида бария ведут при высоких тем­ пературах (до 100 °С). Получающиеся растворы содержат до

5 6

250 г/л BaS. Охлаждение их после фильтрации приводит к обиль­ ному выделению кристаллов шестиводного сульфида бария. Остав­ шиеся после кристаллизации растворы смешиваются с растворами, полученными при промывке шлама сульфида бария. Смесь раство­ ров направляется на обменную реакцию с окисью цинка. По ходу реакции в смесь добавляют кристаллы сульфида бария.

Ускорение обменной реакции между окисью цинка и растворами сульфида бария может быть достигнуто и увеличением концентра­ ции последних.

Гидроокись бария получается и при взаимодействии водных рас­ творов сульфида бария с цинкатом бария:

BaS + 2Н20 -f- BaZn02 = 2Ва(ОН)2 -f- ZnS

Обменная реакция практически полностью заканчивается в те­ чение 10 мин.

Преимуществами способа во всех вариантах являются его эконо­ мичность и получение качественного продукта, не содержащего хлоридов и гидроокисей щелочных металлов, вредных для производ­ ства присадок.

Другие способы получения гидроокиси бария

Гидроокись бария получается при обработке растворов сульфида бария перекисью марганца и рудами, содержащими перекись мар­ ганца [135, 136]. Молярное соотношение исходных перекиси мар­ ганца и сульфида бария поддерживают в пределах от 4 до 2,4. К не­ достаткам способа относятся: необходимость упарки образующихся разбавленных растворов гидроокиси бария перед кристаллизацией; окисление исходного сульфида бария перекисью марганца; загряз­ нение продукта серой.

Большое практическое значение может иметь способ получения гидроокиси бария из его силикатов. В производственных условиях смесь, состоящую из карбоната бария или витерита и кремнезема, прокаливают во вращающихся горизонтальных печах при 1100 °С в присутствии 1—2% ускоряющих процесс добавок — мар­ ганцевого шлама или окиси железа [137]. При образовании плава протекает следующая основная реакция:

ЗВаС03 + Si02 = Ba,,Si05 + 3C02

Из плава выщелачивают гидроокись бария водой при 80 °С:

57

Полученные растворы направляются на упарку и кристаллиза­ цию, а осадок возвращается на спекание с карбонатом бария:

BaSi03 + 2ВаС03 = Ba3Si05 + 2С02

Растворы гидроокиси бария можно получать, используя вместо карбоната бария низкосортный баритовый концентрат. В этом слу­ чае при температуре выше 1300 °С протекает реакция

BaS04 -f Si02 = BaSi03 + S02 |- V2O2

Гидроокись бария получают также при обменной реакции суль­ фида бария с гидратом закиси железа:

BaS + Fe(OH)2 = Ва(ОН)2 + FeS

Обменную реакцию проводят при 80—90 °С. Из полученных растворов выделяют кристаллический продукт. Недостатком спо­

с точки зрения транспортных расходов, поскольку продукт наполо­ вину состоит из воды. Поэтому в последние годы появились работы, посвященные получению безводного продукта. Разработан способ дегидратации раствора октогидрата гидроокиси бария в распыли­

5 8

тельной сушилке горячим воздухом при 100—225 ЭС [143]. Воздух предварительно очищается от углекислого газа. Гидрат окиси бария с минимальным содержанием двуокиси углерода получают плавлением октогидрата при температуре 170 °С, отстоем и фильтрацией при 80 °С с последующим выделением из смеси безводного продукта [1251,

Исследованиями показана возможность получения высокопроцентного октогидрата гидроокиси бария путем отжима кристаллов в центрифугах, развивающих большую центробежную силу. На рис. 23 приведены результаты отжима продукта, содержащего 94,8% основного вещества. Обработка его в течение 30 мин при 6000 об/мин позволила получить 98%-ный продукт.

ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКОЕ СРАВНЕНИЕ МЕТОДОВ ПОЛУЧЕНИЕ ГИДРООКИСИ БАРИЯ

Метод получения гидроокиси бария из его хлорида является в настоящее время широко распространенным в промышленности. Однако более перспективен способ производства из сульфида бария обменной реакцией с окисью цинка. Относительное (в.%) техникой экономическое сравнение этих двух способов приведено ниже:

В техническом отношении получение гидроокиси бария обч менной реакцией сульфида с окисью цинка имеет большие преиму­ щества перед первым способом:

меньшая трудоемкость;

5ft