Введение к работе
з АКТУАЛЬНОСТЬ РАБОТЫ. Весьма актуальна задача повышения качества соды и поташа, получаемых при комплексной переработке нефелинового концентрата методом его спекания с известняком. Что касается поташа, то его потребители, особенно в производстве электровакуумного стекла, хрусталя, оптического и медицинского стекла, радиоэлектроники и т. д., постоянно требуют снижения содержания микропримесей в используемом для их целей исходном сырье. Специальные сертификаты ужесточают требования по содержанию К2СО3 и примесей (ИагСОз, хлор-иона, сульфатов, оксида алюминия, оксида хрома). Промышленный карбонат калия для вышеупомянутых квалифицированных потребителей должен содержать: К2СОз не менее 99,4%; Na2C03 не более 0,2%; СГ не более 0,02%; S042" не более 0,2%; А1203 не более 0,06%; Fe203 не более 0,001%; Сг2Оэ не более 0,0004%; потери при прокаливании (п.п.п) ~ 0,6%. ОАО "ПО "Глинозем" внедрило много новых решений по улучшению качества поташа. Однако, сохраняется необходимость снижения содержания примеси Сг20з до 0,0001% с сокращением технологической цепочки и затрат на процесс . очистки. Экономически целесообразно выпускать карбонат калия более высокой степени чистоты, тем более, что рынок нуждается в таком веществе.
Анализируя литературные данные в отечественной и зарубежной литературе, можно заключить, что подавляющее число публикаций связано с очисткой от соединений хрома, растворов и твердых веществ в кислой и нейтральной средах. Отдельные исследовательские работы показали, что существуют пути очистки солевых растворов от примесей хрома и железа в области щелочных растворов (рН=11-13), но при низких их концентрациях в растворах и, особенно, в конечном продукте - поташе - очень мато данных. Кроме этого, очень мало научной информации об окислительно-восстановительных процессах и процессах фазового распределения, проходящих в содо-щелочных растворах с различными примесными элементамию, присутствующими в малых концентрациях. Таким образом, тема данного исследования по очистке поташа от хрома, железа и сульфатов является актуальной и имеет важное теоретическое и практическое значение.
Работа проводилась в соответствии с задачами и планами госбюджетных работ кафедры ТНВ в 1991-1995 гг., грантом №72 на период 1994-1996 гг., договора №8839 в 1997г. между СПбГТИ (ТУ) и ОАО "ПО "Глинозем" и договором между АО "Нева-трейд" и ОАО "ПО "Глинозем" в 1997-1998 гг.
ЦЕЛЬ РАБОТЫ. Изучение возможности регулирования содержания соединений хрома до значения 4),0001% (в пересчете на
СггОз (об)) в карбонате калия с созданием и проверкой технологии очистки. Также одним из основных аспектов исследования было изучение физико-химических и технологических основ снижения содержания и некоторых других примесей (сульфаты, Fe и т.д.) в поташе. Особое внимание было уделено технологической проверке (в лаборатории кафедры и на ОАО "ПО "Глинозем") очистки от примесей поташа 1 и 3 сорта, маточников соды и двойной соли на действующем предприятии.
НАУЧНАЯ НОВИЗНА РАБОТЫ. Проведены расчетно-термодинамические, экспериментально-технологические и расчетно-технические исследования систем, содержащих соли калия. Экспериментально показано, что в технологических растворах при последовательной переработке содо-поташных щёлоков и в продукционном карбонате калия соединения хрома представлены сочетанием форм Сг61" и Сг1+ с различной долей Сг6* и Сг3* в пересчёте на Сг20з. Отсюда при очистке растворов и при перечистке карбоната калия 1-го и 3-го сортов с целью повышения качества поташа необходимо совместное химическое, физико-химическое и химико-коллоидное воздействие на обе формы хрома, оксид алюминия, естественно присутствующие или специально вносимые оксиды железа и сульфат-ион. Зафиксирована и апробирована сокристаллизация хромат-иона (СЮ42) при кристаллизации сульфата калия как средство очистки от иона Сгб+. Показано, что активность воды аі,о в насыщенных растворах солей калия может быть рассчитана на основании данных по растворимости по полуэмпирическим формулам без экспериментального определения давления пара с погрешностями в диапазоне 1,6 — 2,3 %. Также проведено совершенствование и внедрение методик определения малых количеств хрома на действующем предприятии.
ПРАКТИЧЕСКАЯ ЗНАЧИМОСТЬ. Изучены процесс фильтрования как проявление эффектов коагуляции и флокуляции в заданном диапазоне температур (t = 35-95С). Разработана технология очистки от примесей поташа I и Ш сорта, маточников двойной соли и соды.
Проведённые, совместно с ОАО "ПО'Тлинозем" исследования показали, что применение предложенных схем очистки даёт возможность регулировать содержание соединений хрома до значений около или ниже 0,0001% (в пересчёте на СГ2О306) в безводном карбонате калия. Введите восстановительно-осадительной смеси (ВОС) не вносит дополнительных количеств примесей в поташ и маточники, используемые в последующих технологических процессах, при условии пра-
вильного соблюдения на заводе технологии, разработанной в лаборатории.
Проведены материальные расчёты и предложены основные варианты реализации предлагаемой технологии в промышленных масштабах:
перечистка продукционного поташа I сорта с организацией и без рецикла маточного раствора;
очистка маточника двойной соли.
Предложенные варианты организации технологического процесса очистки дают возможность существенно уменьшить количество задействованного технологического оборудования и стабилизировать производительность системы по выпуску низкохромистого поташа.
АПРОБАЦИЯ РАБОТЫ. Материалы диссертации были представлены на научно-технической конференции "Новые неорганические материалы (получение, свойства и применение)" (Ташкент,
1996 г.), на Международной научно-технической конференции
"Перспективные химические технологии и материалы" (Пермь,
1997 г.). По результатам работы опубликовано учебное пособие, 2 те
зиса доклада.
Разделы работы докладывались на техническом совете ОАО "ПО "Глинозем".
ОБЪЁМ И СТРУКТУРА ДИССЕРТАЦИИ. Диссертационная работа изложена на 151 странице машинописного текста, содержит 12 рисунков и 26 таблиц, приложение. Диссертация состоит из введения, шести глав, выводов, библиографии (117 наименований).
