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

Суспензия карбоната бария с фильтров и первого сгустителя пе­ рекачивается во второй сгуститель, из которого осветленные рас­ творы направляются на фильтры, а сгущенная часть в пульпомешалку и далее в корыто первого барабанного вакуум-фильтра. Оса­ док с барабанного вакуум-фильтра и горячую воду одновременно подают в репульпатор, из которого суспензию насосом передают во второй барабанный вакуум-фильтр, где паста углекислого бария окончательно отмывается от хлоридов и отжимается до содержания влаги не более 35 %.

Вова

Рис. 26. Технологическая схема получения карбоната бария из его хлорида:

Для промывки пасты на фильтрах и репульпаторе используют конденсат и воду, очищенную на ионообменной установке. На не­ которых заводах в последние годы стали использовать обычную воду, но обработанную при температуре 80—85 °С гидратом окиси бария. Обработка воды предусматривает очистку ее от примесей по следую­ щей схеме:

MgS04 + Ва(ОН)2 = BaS04 + Mg(OH)2

СаС03 + Ва(ОН)2 = ВаС03 + Са(ОН)2 CaS04 + Ва(ОН)2 = BaS04 + Са(ОН)2

СаС12 + Ва(ОН)2 = ВаС12 + Са(ОН)2 MgCl2 + Ва(ОН)2 — ВаС12 + Mg(OH)2 Na2S04 + Ва(ОН)2 = BaS04 + 2NaOH

66

Промывные воды проходят контрольную фильтрацию, а затем направляются на станцию нейтрализации. Паста углекислого бария поступает в бункер, откуда шнековым питателем через вибротечку подается в вибробункер и далее загружается в вакуум-сушилки пе­ риодического действия.

Сушилка представляет собой полый цилиндр, обогреваемый па­ ром под давлением 4 -105—5 -106 Па (4—5 кгс/см2). Внутри сушилки поддерживается разрежение до 73,2 кПа (550 мм рт. ст.) с помощью поверхностных конденсаторов и вакуум-насоса.

Пыль углекислого бария, увлекаемая из сушилки паровоз­ душной смесью, улавливается в заполненных водой пылеуловите­ лях и в виде пульпы периодически отводится в пульпомешалку. Па­ ровоздушная смесь проходит дополнительно брызгоуловители и поверхностные конденсаторы, где пары воды конденсируются, а воздух отсасывается вакуум-насосами и выбрасывается в атмосферу. Продолжительность сушки пасты 6,5—7,5 ч. Сухой углекислый ба­ рий пневмотранспортом передают в бункер, из которого через шлю­ зовый затвор его направляют на затаривание в деревянные бочки или битуминированные бумажные кули.

Недостатками способа являются загрязнение получаемого про­ дукта хлоридами и образование больших объемов промывной воды со значительным содержанием хлористого натрия.

Получение карбоната бария из его сульфида

По этому — одному из самых распространенных — способу тех­ нический карбонат в настоящее время получают в США, Италии, ФРГ и некоторых других странах. Он основан на карбонизации растворов сернистого бария по следующей реакции:

BaS + Н20 + С02 = ВаС03 + H2S

В производственных условиях пользуются растворами сульфидW бария, содержащими 140—165 г/л BaS. Растворы при 35—45 °О поступают в батарею цилиндрических емкостей с коническим дном. Углекислый газ (отходящие газы с содержанием не менее 20% С02) последовательно проходит по емкостям. Выделяющийся при реак­ ции сероводород собирается в общий коллектор, откуда поступает на нейтрализацию едким натром. Из углекислого газа, который, проходя по аппаратам, увлекает с собой часть сероводорода, по­ следний поглощается сульфидом бария:

BaS + H2S = Ba(HS)2

Образующийся сульфгидрат также взаимодействует с углекис­ лотой:

Ba(HS)2 + С02 + Н20 = BaCOs -f 2H2S

По окончании реакции карбонизации один из реакторов оста­ навливают. Суспензии углекислого бария дают отстояться. Освет­ ленный раствор декантируют и направляют на выщелачивание сульфида бария. Осадок углекислого бария промывают горячей, затем щелочной, а последний раз — чистой водой, отжимают на фильтрах и сушат.

С целью получения концентрированных растворов сульфидов натрия для использования их в производстве других минеральных солей (например, тиосульфата натрия) выщелачивание плава суль­ фида бария проводят в присутствии элементарной серы. Получаю­ щиеся при этом растворы полисульфидов бария имеют более высо­ кую концентрацию, чем растворы сульфида бария. Осаждение ведут по реакции

BaSn + Na2C03 = BaC03 + Na2S„

Более устойчивым соединением, не выделяющим в ходе реакции элементарную серу, является дисульфид бария. Концентрацию рас­ творов дисульфида можно поддерживать в пределах 250—300 г/л. Условия осаждения и дальнейшая технология получения углекис­ лого бария идентичны с описанными,

К недостаткам способа относится выделение сероводорода при карбонизации растворов сульфида бария, что требует от обслужи­

(рис. 27). Получающийся при этом сульфид натрия упаривается до концентрации (65% основного вещества) товарного продукта. Осо­ бенностью способа является то, что получающуюся после первой промывки пасту углекислого бария прокаливают при 550—650 °С, после чего повторно промывают водой. При прокалке углекислого бария содержащийся в нем сульфид натрия окисляется до сульфата, который легко отмывается водой. Необходимо учитывать и то, что прокалку следует вести при температуре не выше 650 °С, так как при более высоких температурах образующийся сульфат натрия сплавляется с карбонатом бария и дает сульфат бария, в резуль­ тате чего вторая промывка к желаемым результатам не приводит.

Получение карбоната бария из его нитрата

Способ основан на реакции

Ba(N03)2 + Na2C03 = BaC03 + 2NaN03

которая протекает с большой скоростью и практически заканчивает­ ся в течение 15—18 с (рис. 28).

68

В производственных условиях растворы азотнокислого бария очищают от сернистых соединений обработкой их гипохлоритом натрия и фильтруют в мешочных фильтрах. Очищенные растворы, содержащие 200—220 г/л Ba(N03)2, в реакторах-осадителях смеши­ вают с ^очищенными растворами кальцинированной соды, соблюдая 5%-ный (сверх стехиометрических норм) избыток последней. Осаж­ дение проводят при 80—85 °С. Суспензию отстаивают (~0,5 ч), после чего жидкость декантируют и направляют на фильтрацию и упарку. Из упаренных растворов выделяют кристаллы азотнокисло­ го натрия.

Осадок углекислого бария промывают на барабанном вакуумфильтре и после репульпации и дополнительной промывки от хло­ ридов и нитратов сушат. На 1 т продукта расходуют: 0,61 т каль­ цинированной соды (95% Na2C03), 1,38 т баритового концентрата

(100% BaSOJ, 0,7 т азотной кислоты (100% HN03) и 0,02 т гипо­ хлорита натрия (100% активного хлора).

В некоторых условиях карбонат бария получают (по технологии, идентичной описанной выше) карбонизацией смеси нитрата бария с аммиаком:

Ba(N03)2 + 2NH4OH + С02 = ВаС03 + 2NH4N03 + Н20

6 9