Исследование и разработка конверсионного способа получения сульфида натрия тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 02.00.01, кандидат технических наук Гайсин, Ленар Гайнуллович

Оглавление диссертации кандидат технических наук Гайсин, Ленар Гайнуллович

Глава 1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР ПРОИЗВОДСТВА СУЛЬФИДОВ НАТРИЯ И БАРИЯ И ОБОСНОВАНИЕ

ВЫБОРА НАПРАВЛЕНИЙ ИССЛЕДОВАНИЯ

1.1. Области применения сульфидов натрия и бария, общие сведения о качестве, производстве и потреблении сульфидов натрия и бария в РФ и за рубежом

1.2. Производство сульфида натрия в Российской Федерации

1.3.Производство сульфида натрия за рубежом

1.4.Производство сульфида бария , 36 1.5.0боснование выбора направлений и задачи исследования

Глава 2. ЛАБОРАТОРНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ

КОНВЕРСИОННОГО СПОСОБА ПОЛУЧЕНИЯ СУЛЬФИДА НАТРИЯ

2.1.Исследование процесса конверсии 45 2.2.0собенности восстановительного обжига оборотного сульфата бария

2.3.Результаты цикловых опытов

Глава 3. ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ КОНВЕРСИИ СУЛЬФИДА БАРИЯ В СУЛЬФИД НАТРИЯ

Глава 4.РЕЗУЛЬТАТЫ ПРОВЕРКИ КОНВЕРСИОННОГО

СПОСОБА НА ОПЫТНО-ПРОМЫШЛЕННОЙ УСТАНОВКЕ

4.1.Задачи испытаний и описание принципиальной и аппаратурно-технологической схемы установки | ;

4.2.Результзты наработки ретурного сульфата бария

4.3.Испытания способа е цикловом режиме

Глава 5. ПРОМЫШЛЕННЫЙ ПРОЦЕСС ПРОИЗВОДСТВА

СУЛЬФИДА НАТРИЯ КОНВЕРСИОННЫМ СПОСОБОМ

5.1.Описание технологического процесса

Рекомендованный список диссертаций по специальности «Неорганическая химия», 02.00.01 шифр ВАК

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Исследование и разработка конверсионного способа получения сульфида натрия»

Во многих производствах образуются в значительных количествах отходы, содержащие сульфат натрия. Потребность в нем на 50% удовлетворялась в бывшем СССР и США, (а в ряде стран полностью) за счет переработки промышленных отходов [1]. Попутным продуктом сульфат натрия является в производствах синтетических жирных кислот, искусственных волокон (главным образом, вискозы), бихрома-та натрия, силикагелей и др. В производстве глинозема - это содосульфатная смесь, а при переработке нефти - сульфатсодержащие сточные воды. Как правило, такой сульфат натрия является низкосортным и вследствие этого имеет ограниченный сбыт, что в условиях рыночной экономики имеет немаловажное значение.

Между тем, в производстве бихромата натрия получаемый отход традиционно перерабатывается в сульфид натрия вследствие невозможности его другого использования из-за содержащегося в нем высокотоксичного шестивалентного хрома. Этот пример показывает, что возможна и целесообразна переработка сульфатсо-держащих отходов в ценный, более дорогой и пользующийся опросом продукт.

Сульфид натрия широко применяется в цветной металлургии при обогащении медных, свинцово-цинковых, молибденовых и др. руд, в кожевенной промышленности для удаления волосяного покрова со шкур, в текстильной - при крашении тканей, в химической - для производства сернистых красителей и как восстановитель в ряде процессов. Применяемый сегодня способ производства сульфида натрия путем восстановления брикетированного сульфата натрия металлургическим коксом в шахтных печах исключает возможность переработки сульфатсодержащих растворов, образующихся во многих производствах. Этот способ, реализованный в промышленном масштабе в середине 60-х годов и являясь в то время прогрессивным, в настоящее время .морально устарел, не обеспечивает соблюдение повышенных требований к охране окружающей среды и является неконкурентоспособным с зарубежными как по технико-экономическим показателям, так и по качеству получаемого продукта. Все это, а также общий кризис российской экономики, привели к тому, что часть потребителей стали приобретать более дешевый зарубежный продукт, поставив под угрозу само существование отечественного производства сульфида натрия. Выход из этой ситуации возможен путем перевода производства на новый способ, обеспечивающий, с- одной стороны, безотходное производство, с другой - повышение его технико-экономических показателей и качества продукта до конкурентоспособного уровня. Вследствие этого исследование и разработка такого способа являются актуальными и насущно необходимыми для возрождения отечественного производства сульфида натрия. С точки зрения использования промышленных сульфатсодержащих отходов немаловажным является осуществление возможности подачи их в производство в виде растворов, что невозможно при существующем способе производства.

Цель и задачи исследования. Целью исследования являлась разработка и научное обоснование способа получения сульфида натрия, позволяющего расширить круг перерабатываемых сульфатсодержащих отходов, отвечающего современным требованиям к охране окружающей среды и конкурентоспособного в сравнении с зарубежными.

Критический анализ литературных данных обосновал необходимость разработки способа получения сульфида натрия путем конверсии сульфида бария при взаимодействии с сульфатсодержащими отходами с последующим восстановлением образующегося при этом сульфата бария до сульфида, существенно, что в этом случае бариевое сырье теоретически не расходуется и отсутствуют твердые отходы. Скудные и весьма противоречивые литературные сведения о конверсии сульфида бария в сульфид натрия определили задачи исследования:

- детальное изучение процесса конверсии,

- теоретическое обоснование способа путем изучения растворимости в системе Ва$-№2$-Н20,

- лабораторные и опытно-промышленные испытания разрабатываемого способа и его технико-экономическая оценка.

Стремление к разработке такого способа было поддержано всеми заводами, имеющими в своем составе производство сульфида натрия, а также Менделеевским химзаводом им. Л.Я. Карпова, принявшим самое активное и непосредственное участие в исследованиях, проведенных совместно с Уральским научно-исследовательским химическим институтом (УНИХИМ). Целью такой работы кроме возрождения отечественного производства сульфида натрия являлось предоставить возможность и инструмент многим предприятиям для ликвидации имеющихся у них сульфатсодержащих растворов с получением полезного и дорогостоящего продукта. С этих позиций разраббтка способа, позволяющего снизить вредное влияние сульфатсодержащих сточных вод на окружающую среду и тем самым уменьшить техногенную нагрузку на нее' многих предприятий, приобретает народнохозяйственное звучание и значение.

Научная новизна. Впервые; исследован процесс конверсии сульфида бария в сульфид натрия на сульфате натрия различного происхождения с применением математического планирования эксперимента. Установлены оптимальные условия процесса и дано его математическое описание. Теоретически обоснованы режимы ряда стадий технологического процесса путем исследования растворимости в системе ВаБ-N825-420, сведения о которой отсутствуют в литературе. Разработана безотходная технология сульфида натрия, защищенная патентом РФ.

Практическая ценность. Результаты исследований использованы при разработке: исходных данных для проектирования реконструкции цеха сульфида натрия Актюбин-ского завода хромовых соединений (1994 г.), технико-экономического обоснования (ТЭО) реконструкции цеха, сульфида натрия АО "Кучуксульфат" (1996 г.), ТЭО переработки сульфатсодержащих стоков на АО "Уфанефтехим" (1995 г.). Принято решение об использовании способа при реконструкции производства бариевых солей на АО "Химзавод им. Л.Я. Карпова" (г. Менделеевск, Татарстан).

На защиту выносятся:

- результаты детального изучения процесса конверсии сульфида бария в сульфид натрия и его математическое описание;

-экспериментально полученные сведения о растворимости в системе ВаЗ-МагЗ-НгО, являющиеся физико-химической основой конверсионного способа получения сульфида натрия; 7 результаты испытаний способа на опытно-промышленной установке; безотходный технологический процесс получения сульфида натрия конверсион ным способом.