ПОЛУЧЕНИЕ БЕЗВОДНОГО ХЛОРИДА КАЛЬЦИЯ ИЗ СОЛЯНОЙ КИСЛОТЫ И ИЗВЕСТНЯКА

Получение хлорида кальция этим методом заключается в растворении известняка в соляной кислоте, в очистке образующегося «сырого» (неочищенного) раствора СаС1₂ от примесей и в обезвоживании его. Продукт получается более чистым, чем из отходящих жидкостей содового или хлоратного производства.

Растворение известняка (куски не больше 50 мм) производят в стальных баках, футерованных двумя слоями диабазовой плитки. В нижней части растворителя имеется решетка ив диабазовых плиток, поддерживающая загружаемый известняк. Соляную кис­лоту, разбавленную до 14% НС1, подают из напорного бака. Обра­зующийся раствор СаС1₂, вытекающий из растворителя через шту­цер в нижней его части по винипластовой трубе, должен содержать не больше 14 г/л свободной кислоты. Этого достигают, поддержи­вая определенную высоту слоя известняка.

Выделяющиеся из растворителей газы, содержащие СО₂ и НС1, протягиваются вентилятором через керамическую башню, запол­ненную известняком и орошаемую разбавленным раствором хло­рида кальция. Вытекающий из башни раствор, содержащий 300 – 350 г/л СаС1₂, примешивают к основному раствору.

Получающийся сырой раствор, содержащий 450 – 600 г/л СаС1₂, очищают от примесей соединений Fe, Mg, A1 и . Очистку про­изводят в стальном, футерованном диабазовой плиткой реакторе с пропеллерной мешалкой (30 об/мин). Вначале раствор очищают от сульфатов. В реактор заливают ~10 м³ сырого раствора и вво­дят в него в сухом виде при перемешивании ~15 кг хлористого бария. Осаждение сульфата бария заканчивается в течение 20 – 25 мин. Затем раствор подогревают острым паром до 70 – 75°С и добавляют к нему известь-пушонку для осаждения гидроокисей железа, магния и алюминия. После 40 – 50-минутного отстаивания раствор профильтровывают. Количество примесей в нем не должно превышать: 0,003 г/л Fe, 0,03 г/л , 0,025 г/л Mg. Раствор содержит немного Са(ОН)₂ (в пересчете на СаО 2,8 – 3,5 г/л). Для получения безводного продукта в распылительной сушилке раствор должен иметь нейтральную или слабощелочную реакцию: при значительной щелочности раствор вспенивается, что затрудняет ра­боту разбрызгивающей форсунки. Нейтрализацию избыточной ще­лочности осуществляют, добавляя при перемешивании соляную кис­лоту в сборник очищенного раствора. Затем очищенный раствор проходит через пенный аппарат, где его концентрация повышается до 700 г/л СаС1₂, и поступает на обезвоживание.

Обезвоживание хлорида кальция производят, распыляя раствор в потоке горячего газа. Стальная сушильная башня изнутри выло­жена листом из стали 1Х18Н10Т и имеет диаметр 5,5 и высоту 11 метров с коническими верхней и нижней частями. Вокруг нижнего основанья верхнего конуса с наружной стороны расположен желоб высотой около 0,5 м, из которого раствор СаС1₂ подается в фор­сунку. Распыление раствора производят предварительно высушен­ным сжатым воздухом (3 ат). В верхнюю часть сушильной башни поступает топочный газ, получаемый сжиганием природного газа, разбавленный воздухом для понижения его тем­пературы до 500°С. Распыленный раствор и горя­чий газ движутся в сушилке прямотоком сверху вниз. При этом вода из раствора выпаривается и образуется почти безводный продукт в виде сухого порошка. Часть СаС1₂ оседает внизу баш­ни и скапливается в конусном бункере. Большая часть продукта уносится потоком воздуха и улав­ливается в двух параллельно работающих цикло­нах. Продукт выгружают как из циклонов, так и из башни и упаковывают в барабаны из оцин­кованного железа.

Газ, выходящий из циклонов, уносит значи­тельное количество хлорида кальция(2 – 2,5г/м³). Для его улавливания применяют пенные аппа­раты, служащие одновременно и пылеуловите­лями и утилизаторами тепла газа; это тепло ис­пользуется для выпарки раствора перед его поступлением в сушильную башню. Пенные аппараты, применяемые в разных отраслях промышленности позволяют осуществлять очистку газов, теплопередачу и другие процес­сы, происходящие при контакте газов с жидкостями с весьма большой интенсив­ностью.

Пенный аппарат (рис. 1), диаметром 2,2 м и высотой 4,1 м, имеет горизонтально располо­женную решетку с отверстиями 6 мм. Живое сечение перфорированной части решетки составляет 21%. Раствор подается на решетку с одной стороны, течет по ней в виде слоя пены и отводится с решетки с другой стороны. Газ поступает в ап­парат снизу и, пройдя через отверстия решетки, вспенивает на­ходящуюся на ней жидкость. При скорости газа в полном сече­нии аппарата 1,6 – 3,5 м/сек создается высокая турбулентность газо-жидкостной системы, обеспечивающая интенсивное протека­ние процессов в этой системе, в данном случае улавливания пыли хлорида кальция и теплообмена. Схема установки для очистки газа от хлорида кальция показана на рис. 1. Очищенный раствор СаС1₂ предварительно проходит через пенный аппарат. Выходя­щий из него подогретый и выпаренный раствор концентрацией СаС1₂ до 700 г/л подают в сушильную башню. Выпарку раствора осуществляют отработанным газом, температура которого сни­жается от 150—160°С до 80—90°С. Улавливание брызг раствора, уносимых газом из пенного аппарата, производится в специальной ловушке.

Рис. 1. Схема установки для очистки воздуха от хлорида кальция: 1– шильная башня; 2– пенный аппарат; 3–сборник раствора; 4–  промежуточный бак; 5– насос.

Твердый гранулированный хлорид кальция можно получать смешением в барабане порошкообразных отходов безводного и ча­стично обезвоженного СаС1₂ с не­прерывно распыляемым раство­ром, содержащим более 50% СаС1₂. Смешение производят в по­токе газа с температурой 200 – 500°С. Если температура массы 150 – 180°С, то в результате высушивания массы при такой темпе­ратуре получается продукт, содержащий от 3 до 13% Н₂О. Даль­нейшей сушкой при 260 – 500°С получают безводный продукт. В зависимости от требований к продукту производят дробление и рассеивание массы, полученной при первой или второй сушке, с возвратом отходов в производственный цикл. Запатентован способ гранулирования СаС1₂ пропусканием расплава через узкое сопло под давлением, превышаю­щим в 1,4 – 2,9 раз давление насыщенного пара над расплавом.

Список использованной литературы

1. Глинка Н. Л. Общая химия. – Л.: Химия, 1988. – 702 с.

2. Полеес М. Э. Аналитическая химия. – М.: Медицина, 1981. – 286 с.

3. Крешков А. П., Ярославцев А. А. Курс аналитической химии. – М.: Химия, 1964. – 430 с. 

4. Мороз А. С., Ковальова А. Г. Физическая и коллоидная химия. – Л. : Мир, 1994. – 278 с.

5. Физическая химия. Практическое и теоретическое руководство. Под ред. Б. П. Никольского, Л.: Химия, 1987. – 875 с.

6. Скуг Д., Уэст Д. Основы аналитической химии. В 2 т. Пер с англ. М.: Мир, 1979, - 438 с.

7. Бусев А. И. Аналитическая химия молибдена. М.: Издательство АН СССР, 1962, - 300с.

8. Химия и технология редких и рассеянных элементов. Ч. ІІІ. М.: Высшая школа, 1976, 320 с.