ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Получение сульфида натрия восстановлением сульфата натрия углем из "Технология минеральных солей Часть 1 Издание 3" Гидросульфид натрия применяют главным образом в производстве искусственного шелка, а также в кожевенной промышленности. Его выпускают в виде раствора, содержащего 22% NaHS и не более 3% Na2S и транспортируют в стальных цистернах, контейнерах и бочках. [c.470] Значительная масса сульфата натрия восстанавливается, видимо, по реакции (1). Образующаяся при этом СО2, реагируя с углеродом, превращается в СО, так как выше 800° равновесие в системе С02- -Сч 2С0 — 41,2 ккал г-мол сдвинуто вправо. Некоторое количество сульфата восстанавливается окисью углерода по реакции (3) , а образующаяся двуокись углерода, реагируя с углеродом, вновь превращается в СО в итоге это приводит к частичному протеканию процесса по реакции (2). Окись углерода и часть реакционного угля при содержании в топочных газах кислорода сгорают до СО2 поэтому газы, выходящие из печец, содержат много СО2 и мало СО, а газы из плохо герметизированных печей могут совсем не содержать СО. Однако это не доказывает, что восстановление идет только по реакции (1). То, что оно идет и по реакциям (2) и (3) и сопровождается простым выгоранием угля, подтверждается расходом угля, который в заводских условиях значительно превышает количество, требующееся теоретически по реакции (1), т. е. 0,17 т углерода на 1 г сульфата натрия (100%). [c.471] В присутствии же восстановителей образование серы из 80г особенно облегчается, так как реакции 8О2 + 2С0 = 1/282 + 2С0г и 8О2 + С = 1/282 + СО2 идут со значительной скоростью, что ускоряет и реакции (5) и (7). [c.471] ЖИДКОЙ фазы, смачивающей поверхность частиц угля. Наоборот, восстановление газами замедляется при плавлении шихты, так как жидкая фаза затрудняет доступ газа внутрь реакционной массы — газ может проникнуть в нее только растворяясь и медленно диффундируя. Процесс может быть разбит на три периода (рис. 143). Период / начинается после загрузки шихты в печь. Он характеризуется нагреванием и постепенным плавлением сульфата натрия, сопровождающимся нарастанием скорости процесса. [c.472] Если в шихте имеются примеси (сульфаты и сульфиды щелочных и щелочно-земельных металлов и др.), играющие роль плавней, расплавляющих часть сульфата натрия ниже 890°, то интенсивность процесса возрастает уже при низких температурах. Роль такого плавня выполняет и NajS. Вследствие появления его, хоть и в небольшом количестве в начале процесса (а также из остаю-ш,егося на стенках печи плава после выпуска предыдущей загрузки), жидкая фаза эвтектического состава (рис. 144) образуется уже при 665 10° и в дальнейшем реакция сильно интенсифицируется. [c.472] Плав в печи обычно несколько перегрет. Вследствие высокой температуры топочных газов по мере выделения МагЗ в твердую фазу температура плава не остается постоянной, а непрерывно повышается. Изменение температуры и состава жидкой фазы совершается вдоль кривой плавкости ВЕ. Если плав выгружается при 1050°, то изменение, температуры жидкой фазы идет вдоль отрезка ей до точки й. [c.473] Для уменьшения вязкости плава, предотвраш,ения его налипания на стенки печи и для облегчения выгрузки плава из печи необходимо, чтобы он обладал достаточной подвижностью. С этой 5 целью в печи поддерживают высокую температуру (1100—1200°). Если в конце процесса температура в печи выше температуры затвердевания N828, то сульфат натрия может быть восстановлен полностью. В этом случае плав имеет достаточную текучесть для выпуска его из печи. При более низких температурах часть ЫааЗ находится в плаве в твердом виде и для того, чтобы плав содержал достаточное количество жидкой фазы и не был слишком густым, необходимо оставлять часть сульфата невосстановленной. Количество невосстановленного сульфата должно быть тем больше, чем ниже температура в печи. [c.473] Кроме сульфата и сульфида натрия в плаве содержатся сода и метасиликат натрия (см. ниже), которые также находятся в жидкой фазе. Содержание сульфата в выгружаемом плаве может быть тем меньше, чем больше в нем соды и метасиликата, которые заменяют часть сульфата в жидкости, обеспечивающей подвиж- ность плава. [c.473] Вредными примесями в применяемом для восстановления техническом сульфате натрия являются кислотность и повышенное содержание Na l, а в природном — повышенная влажность, Na l и нерастворимые вещества. При повышенной влажности сульфата затрудняется приготовление шихты и усиливается разрушение футеровки восстановительных печей. Поэтому сульфат, содержащий больше 5% влаги, подвергают сушке. [c.474] При соотношении в шихте N82804 С, равном 3 1, при 850° в лабораторных условиях 95%-ный выход NaaS достигается за 2—3 мин, причем часть этого времени затрачивается на прогрев реакционной массы до температуры реакции при 1100° выход в 88,6% был достигнут за 40 сек. Излишняя продолжительность процесса в производственных условиях, связанная с необходимостью прогрева больших масс шихты, ухудшает результаты, так как возникают побочные реакции, при которых расходуется уже образовавшийся сульфид натрия. [c.474] Продолжительность процесса восстановления в заводских условиях зависит также от интенсивности перемешивания шихты, состава и температуры греющих газов и т. п. Она колеблется в пределах от 1 до 2,5 ч. При этом степень восстановления сульфата составляет 80—85%. При крупном угле получается плав с меньшим содержание NaaS и с большим содержанием примесей. [c.474] Для получения моносульфида требуется осуществлять процесс выше 920° (рис. 142) при 700—800° получается сульфид натрия, содержащий некоторые количества полисульфида. Обстоятельством, затрудняющим осуществление этого процесса, является необходимость извлечения серы из газообразных продуктов реакции — образующаяся при восстановлении тиосульфата сера в присутствии угля и вносимой с тиосульфатом влаги большей частью превращается в сероводород, частично в другие газообразные соединения ( OS и S2), частично остается в элементарном виде . [c.476] Если сульфид натрия получают из природного сульфата, влажность которого иногда достигает 15—18%, то его подвергают сушке разбавленными воздухом топочными газами во вращающейся барабанной сушилке до влажности меньше 5%. Затем его измельчают в дезинтеграторе до размера зерен 4 мм и меньше й смешивают, например, в двухвальном лопастном смесителе с измельченным, и просеянным углем. Весовое отношение твердого углерода к N32804 в шихте составляет 0,25—0,27. [c.477] Для футеровки печей сернистого натрия следует применять као-линитовый или очень плотный высокоглиноземистый шамотный кирпич горячего прессования, содержащий больше 50% глинозема. [c.477] В качестве реакционного угля для восстановления сульфата натрия чаще применяют жирный уголь с зольностью не больше 12% и содержанием летучих 30—33%. Активность этого угля выше, чем тощих углей, а летучие, выделяясь, способствуют перемешиванию реакционной массы и, сгорая, ускоряют ее прогрев в результате производительность печей, оборудованных угольными топками (не дающими очень высокой температуры), при работе на жирном реакционном угле оказывается больше. Но при обогреве вращающихся печей газовым топливом или мазутом легко достигается высокая температура входящих в печь газов (1250—1270°) и поэтому в качестве реакционного угля можно применять более дешевые виды топлива, например антрацитовую мелочь. При этом реакция протекает без существенного вспенивания массы и оказывается возможным увеличить количество единовременно загружаемой в печь шихты. Плав получается однородным (жидким), не налипающим на стенки. Расход антрацитового угля на 15—20% меньше, чем жирного угля Недостатком антрацитового угля является высокая абразивность его золы. [c.479] При отоплении механических печей мазутом форсунки лучше располагать в специальных камерах сжигания мазута, так как температура факела слишком высока (больше 1500°), и это приводит к быстрому разрущению футеровки перегретым плавом сернистого натрия. Лучше, чтобы температура поступающего в печь горячего газа была не больше 1300°. [c.479] В коротких печах ( 5 м) съем плава с 1 полезного объема достигает 0,8—0,9 т в сутки, в то время как в длинных печах (7—8 м) —немногим более 0,5 т. Это объясняется большей продолжительностью плавки в длинных печах, необходимой для завершения реакции в конце печи, противоположном вводу горячих газов. В коротких печах реакционная масса прогревается быстрее и равномерней, и продолжительность одной операции плавки (включая время загрузки шихты и выгрузки плава) составляет 2,5 ч, вместо 4 ч в печах с длиной барабана 7—8 м. [c.479] НИЯ сульфата натрия ручные пламенные подовые печи однако и они имеют существенные недостатки. Основные из них—невозможность выпускать и выщелачивать плав непрерывным способом и низкий тепловой коэффициент полезного действия вследствие того, что барабан печи короткий и газы уходят из него с очень высокой температурой (900—950°). Эти недостатки могли бы быть устранены применением вращающихся печей непрерывного действия, что, однако, связано с рядом пока еще непреодоленных затруднений. [c.480] МожНо восстанавливать также брикеты, изготовленные из увлажненного сульфата или из его смеси с реакционным каменным углем. Печь представляет собой цилиндрическую шахту высотой Q м с внутренним диаметром 1,2 м. Нижняя часть печи с подом является горном он опирается на колеса и при ремонте печи откатывается в сторону. В горне имеются три летки для выпуска плава в стальные тигли, вмещающие около 80 кг плава. Летки и нижняя часть шахты печи — кессон, т. е. зоны наиболее высоких температур, имеют снаружи водяные рубашки для отвода тепла. В зоне наиболее высоких температур (горн и кессон) печь футерована хромомагнези го-вым кирпичом, в остальной части — шамотным кирпичом. Непосредственно над горном расположен фурменный пояс с отверстиями, через которые в печь засасывается воздух, необходимый для горения кокса количество воздуха (2000—280о м /ч) регулируют таким образом, чтобы в печном газе было не больше 1,5% кислорода. ПечНой газ отсасывается из печи в стальную башню,, где он очищается от пыли и охлаждается водой, причем из него конденсируется водяной пар. Охлажденный газ отсасывают из башни эжектором (гидроавтоматом), создающим разрежение в колошниковой части печи 400—800 мм вод. ст. Рабочей жидкостью в эжекторе является вода с примесью известкового молока для нейтрализации компонентов газа, содержащих серу. Вода, циркулирующая с помощью центробежного насоса, перед возвратом в эжектор частично обновляется с выводом части загрязнившейся жидкости. [c.481] Вернуться к основной статье