ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Некоторые варианты схем переработки содопоташных растворов из "Производство кальцинированной соды и поташа при комплексной переработке нефелинового сырья" Графические построения и расчеты с помощью диаграмм растворимости являются широко распространенным методом, применяемым при разработке новых процессов и усовершенствования существующих. Достоинство метода — его наглядность и простота основной недостаток — трудоемкость при решении многовариантных задач. Наиболее целесообразным следует признать оочетание графических построений, осуществляемых на начальной стадии изучения процесса, с многовариантными расчетами на ЭЦВМ при оптимизации технологических режимов я схем. [c.63] С помощью диаграмм растворимости определяют условия, при которых каждый из компонентов можно выделить в чистом виде, рассчитывают предельную I степень выделения на различных стадиях, составы и количества образующихся осадков и маточных растворов рассчитывают материальный баланс. [c.63] Рассмотрим построение технологических процеосов переработки содопоташных растворов на диаграммах растворимости. Пусть солевой состав исходного раствора соответствует точке И на рис. IV. , находящейся в поле кристаллизации моногидрата соды. Рассмотрим, как изменяется состав раствора и осадка в результате упаривания при температуре около 100 °С. [c.63] Таким образом, простое упаривание раствора состава И приво-дит к получению в твердой фазе смеси солей. Во избежание этого упаривание исходного раствора следует прекратить по достижении фигуративной точкой границы поля кристаллизации соды (точка А). Практически, учитывая возможность некоторого охлаждения суспензии при отделении осадка и допустимые погрешности при регулировании процесса, упаривание следует прекратить несколько ранее, не достигнув изотермы Яш— юо, например, в точке I. Осадок ЫагСОз-НгО, выделившийся на отрезке И—/ луча кристаллизации, отделяется от раствора /, который направляют на дальнейшую переработку. Этот раствор близок к насыщению содой и сульфатом (SOl ). Следовательно, для получения оставшейся соды без примесей сульфата необходимо его предварительно выделить из раствора. Сульфат может быть выделен в твердую фазу в виде беркеита, глазерита или сульфата калия. Выделять беркеит и глазерит нецелесообразно, так как они не имеют спроса как товарные продукты. Поэтому сульфат следует выделять в виде K2SO4, для чего необходимо, чтобы фигуративная точка раствора находилась в поле кристаллизации этой соли. [c.65] Как видно из рис. IV. 1, при понижении температуры от 100 до 35 °С граница поля кристаллизации соды смещается влево и соответственно расширяются поля кристаллизации сульфата калия и сокращаются поля кристаллизации беркеита и глазерита , следовательно, раствор необходимо охладить. Для смещения фигуративной точки в поле кристаллизации K2SO4 нужно к раствору I прибавить раствор с повышенным содержанием иона калия, например раствор состава II (2К+=64 SOI = 1,25). Фигуративная точка смешанного раствора III будет находиться на прямой, соединяющей точки / и // ее положение определяется соотношением объемов смешиваемых растворов. Наиболее рационально начинать выделение K2SO4 при значениях индекса по калию 50—52. Ниже ординаты 50 при небольших колебаниях технологического режима возникает опасность выделения в осадок глазерита, а при индексе по калию более 52 выход оставшейся в растворе соды будет уменьшаться. [c.65] Согласно правилу рычага, соотношение количеств смешиваемых растворов обратно пропорционально длинам отрезков I—III и II—III или их проекциям на ось ординат, т. е. разности соответствующих индексов по калию. Например, при смешении раствора I (2К+=24) с раствором II (2К+=64) смешанный раствор с заданным индеисом по калию 52 получается при мольном соотношении солей в смешиваемых растворах, равном 64—52 52—24=3 7. [c.65] Следовательно, для получения раствора, соответствующего точке III, соотношение объемов исходных растворов I и II должно быть таким, чтобы на 3 моль солей, содержащихся в растворе 1, приходилось 7 моль солей в растворе II. [c.66] Количество выделившегося сульфата калия пршорщи онально длине отрезка III—IV или его проекции на ось абсцисс. Во избежание выделения соды на промежуточных стадиях охлаждения раствор предва/рительно разбавляют аодой. Количество воды, подаваемой на разбавление,и испаряемой в процессе кристаллизации, определяют с помощью водной проекции (см. рис. IV.1). [c.66] После удаления большей части сульфата становится возможным продолжать выделение соды. Для этой цели температуру раствора снова повышают. [c.66] При 100 °С точка IV находится в поле кристаллизации соды. Поэтому упаривание раствора IV при 100—110°С влечет за собой выделение в твердую фазу только соды, а фигуративная точка )аствора перемещается по лучу ее кристаллизации до точки II. 1оложение точки II обуславливается требованиями к качеству выделяемого продукта с учетом примесей солей за счет захвата осадком соды части маточного раствора и количеством выделяемой на последующей стадии процесса двойной соли. Чем выше степень упаривания раствора в точке II (т. е., чем выше индекс по 2К+), тем больше примесь поташа в соде и тем меньше двойной соли будет выделено на последующей стадии процесса. [c.66] Таким образом, продукционная сода выделяется на участках И—/ и IV—II. Следует отметить, что наиболее целесообразно соду выделять при возможно более высокой температуре, так как растворимость других солей, которые могут выделяться в виде примесей, с повышением температуры возрастает. Однако для удовлетворительной работы оборудования по разделению суспензии соды, выделяемой на первой стадии процесса, приходится снижать температуру, исходя из условия получения моногидрата соды. [c.66] При кристаллизации чистых растворов соды температура перехода моногидрата в безводную соду равна 107°С однако при выделении ее из содопоташных растворов температура перехода снижается тем в большей степени, чем выше концентрация поташа в растворе. [c.66] Для выделения сульфата калия маточпый раствор соды состава VI смешивают с раствором состава II. Построение процесса выделения сульфата калия и второй стадии выделения соды осуществляют, как описано выше. [c.67] При 100 и 130 °С изотермы в поташной части диаграммы практически совпадают, что позволяет использовать 100-градусную изотерму для расчета процесса выделения двойной соли. [c.69] Маточный раствор двойной соли (точка Гюо) содержит хлорид калия, который необходимо выделить из раствора для того, чтобы получить поташ, соответствующий ГОСТ 10690—73. Как видно из диаграммы, при понижении температуры граница полей кристаллизации КС1 и поташа смещается вправо. Следовательно, для выделения хлоридов раствор необходимо охладить. При 35 °С точка Гюо находится в области кристаллизации КС1 при охлаждении хлорид калия выпадает в осадок, а фигуративная точка раствора будет перемещаться по лучу кристаллизации, проходящему через пол,юс КС1 (2К+=100 2С1 =100) и точку Гюо вплоть до пересечения с изотермой Г35—Дз5 (точка Ф). Количество воды, подаваемой на предварительное разбавление или упариваемой при кристаллизации, определяют с помощью водной проекции, расположенной в левой части рис. IV.3. [c.69] Вернуться к основной статье