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

Температуру процесса поддерживают в пределах 80—90 °С за счет тепла, выделяющегося при хлорировании, которое проводят до нейтральной или слабощелочной реакции (0,5—1 г/л BaS). Кон­ центрацию исходных растворов поддерживают в пределах 170 г/л BaS. Выход хлористого бария составляет 95%, серы — 90%.

Следует отметить, что выход продукта зависит от умелого веде­ ния процесса хлорирования, так как при избытке хлора образую­ щаяся элементарная сера может им окисляться, что приведет к об­ разованию тиосульфата и сульфата бария, а возможно, и гипохлори­ та бария.

На производство 1 т кристаллического хлористого бария расхо­ дуют: 1,25—1,35 т баритового концентрата (100% BaS04), 0,31—0,32 т хлора (100% С12), 0,1—0,2 т соляной кислоты (27,5%

НС1), 0,4—0,5 т реакционного угля ИЗ]. В качестве побочного про­ дукта образуется 0,12 т элементарной серы.

Разработаны также способы получения хлористого бария хло­ рированием сухого плава сульфида бария и пропусканием хлора или хлористого водорода через раскаленную до 600 °С смесь барита с углем 1107, 108]. Получены положительные результаты исследова­ ния возможности производства хлорида бария хлорированием рас­ плавленного в хлоридах барита в смеси с углем 198, 99, 109].

Получение хлорида бария из его плава

Способ сводится к водному выщелачиванию хлористого бария из его плава с последующей фильтрацией полученных растворов, упаркой их и выделением из упаренных растворов кристаллов двух­ водного хлористого бария.

Полученный в печах плав охлаждается и разбивается на крупные куски (20 X 20 см), которые дробятся в щековых дробилках до конечных размеров не более 40—50 мм (рис. 10). Дробленый плав хлорида бария элеватором подается в выщелачиватели, представ­ ляющие собой горизонтальные емкости со сферическим дном. В центре выщелачивателей имеются лопастные мешалки на гори­ зонтальном валу. Применяют и другие типы выщелачивателей пла­ ва: барабанные вращающиеся с загрузочным и выгрузочным лю­ ками в средней части; цилиндрические вертикальные емкости с механическими мешалками. Наиболее перспективными для холод­ ного выщелачивания плава являются горизонтальные цилиндриче­ ские выщелачиватели непрерывного действия с постоянной загруз­ кой плава с одного конца и выгрузкой шлама с другого. Барабан изнутри разделен на секции и оборудован лопастями.

Для облегчения механизации процесса измельчения плава и осуществления непрерывного выщелачивания предложен способ его охлаждения по выходе из печи в тонком слое на охлаждаемой поверхности.

Выщелачивание плава производят водой или разбавленным рас­ твором хлористого бария от предыдущей операции выщелачивания.

39

Температуру воды или растворов поддерживают в пределах 80— 90 °С. Для поддержания такого режима после загрузки выщелачи­ вателей в пульпу подают острый пар. Загрузку выщелачивателя плавом производят при работающей мешалке. В конце выщелачи­ вания прекращают подачу пара, останавливают мешалку и дают кон­ центрированным растворам хлористого бария отстояться в течение 5—10 мин. После отстаивания растворы, содержащие 350—450 г/л хлористого бария, направляются в отстойники. Выщелачиватели заливают новой порцией воды и проводят довыщелачивание плава. Полученную пульпу загружают в центрифуги, где растворы, со­ держащие 50—100 г/л хлористого бария, отделяются от тонкодис­ персного шлама.

Рис. 10. Технологическая схема производства хлористого бария хлоркальциевым способом:

Полученные растворы направляются на смешение с концентри­ рованными растворами хлористого бария или на их упарку. Шлам в центрифугах промывают горячей водой и вывозят в шламонакопитель. Шлам содержит 20—25% сульфида кальция, 0,5—5% суль­ фата бария; 0,2—0,5% хлорида бария, 5—12% кремневой кислоты, некоторое количество хлоридов кальция, стронция, калия и другие примеси.

Промывные воды в зависимости от необходимого баланса раз­ бавленных и концентрированных растворов в системе направляются для последующей заливки выщелачивателей или смешиваются с концентрированными растворами хлористого бария.

Выщелачивание хлористого бария из его плава осложняется тем, что по мере течения основного процесса происходит также выщела­ чивание и других водорастворимых солей — хлоридов кальция, стронция, натрия, калия, сульфида бария и др. (соли магния, аммо­ ния, железа, сурьмы) [110—116]. Хлориды калия, натрия, кальция

4 0

и стронция сопровождают хлористый барий по всей технологическо схеме и чаастичнс содержатся в готовом продукте.

Состав хлоридов (в %) по стадиям технологического процесса получения хлористого бария хлоркальциевым способом приведен ниже:

Полученные растворы хлористого бария после отстаивания (обыч­

аппаратов при использовании их в производстве хлористого ба­ рия является частичное разложение в процессе упарки хлорида бария и особенно содержащегося в растворах хлорида кальция. Степень их разложения и уноса (в г/м3) зависит от температурного

41

В отходящих газах содержатся хлороводород, сероводород и сернистый газ, так как в данном случае — при непосредственном соприкосновении растворов с горячими газами — протекают про­ цессы, описываемые следующими суммарными реакциями:

BaS + Н20 -4- С02 = ВаС03 + H2S

BaS03 -f- С02 = BaC03 + S02

• BaS203 + С02 = BaC03 + S02 + S

ВаС!2 + С02 + Н20 = ВаС03 + 2НС1

СаС12 + С02 + Н20 = СаС03 + 2НС1

Содержание сероводорода и сернистого газа в отходящих газах в зависимости от содержания иодотитруемых соединений в исход­ ных растворах колеблется в пределах 1—6 мг/м3 H2S и 5,6—

28мг/м3 S02.

Упаренные растворы, содержащие около 580 г/л хлористого

бария с примесью различного количества хлоридов стронция, калия, натрия, кальция, направляются на кристаллизацию в аппа­ раты, аналогичные применяемым при получении хлористого бария солянокислотным способом.

Пульпа из кристаллизаторов поступает в классификатор, после чего — в сгустители Дорра и далее в центрифуги. Отжатые кри­ сталлы подаются на упаковку, а на заводах, где хлористый барий полностью используется для производства других соединений ба­ рия (гидроокись, карбонат, сульфат и нитрат бария), — в раство­ рители, которые представляют собой вертикальные цилиндриче­ ские аппараты с механической мешалкой. Растворы хлористого ба­ рия очищаются от кальция едким натром, фильтруются и откачи­ ваются на другие производства.

В зависимости от вида применяемого хлористого кальция, а так­ же соотношения смешиваемых перед кристаллизацией или упаркой концентрированных и маточных растворов хлористого бария после кристаллизации получаются маточные растворы с различным содер­ жанием хлоридов натрия, калия, кальция, стронция и бария.

Во всех случаях, когда содержание суммы хлоридов натрия и калия повышается до 200—240 г/л, маточные растворы выводятся из цикла упарки и кристаллизации.

4 2