Содержание к диссертации
Введение
Глава. 1 Анализ литературы по технологии получения карбоната кальция с заданными свойствами 7
1.1. Обоснование цели и задачи исследований 27
Глава 2. Исследование кинетики образования карбоната кальция 29
2.1. Теоретические основы кинетики кристаллизации 30
2.2. Методика проведения эксперимента 40
2.3. Анализ результатов кинетики кристаллизации карбоната кальция 42
2.4. Математическая обработка данных 48
Глава. 3 Исследования процесса получения карбоната кальция с заданными размерами и формой частиц 51
3.1. Анализ возможностей регулирования свойств, формы и кристаллической структуры частиц карбоната кальция 51
3.2. Методика проведения эксперимента 56
3.3. Анализ влияния условий химического осаждения на размеры и форму кристаллических частиц карбоната кальция 60
3.4. Получение тонкодисперсного модифицированного карбоната кальция и его свойства 78
3.4.1.Влияние процесса сушки на агрегацию частиц карбоната кальция 86
3.4.2. Изучение агрегации частиц карбоната кальция в масле 87
Глава. 4 Исследования по технологии получения карбоната кальция высокой чистоты 93
4.1. Физико-химические основы получения карбоната кальция высокой ч и стоты 94
4.2. Методики проведения экспериментов и анализов 97
4.2.1. Комплексная очистка исходных растворов 98
4.2.2. Адсорбция примесей на тонкодисперсном коллекторе СаСОз-... 103
4.2.3. Специальный режим кристаллизации 105
4.2.4. Десорбция примесей с осадка 107
4.3. Разработка технологии получения карбоната кальция высокой чистоты 111
4.3.1. Синтез технологической схемы с экономической оценкой предлагаемой технологии 115
Выводы 122
Список литературы 124
- Анализ результатов кинетики кристаллизации карбоната кальция
- Анализ влияния условий химического осаждения на размеры и форму кристаллических частиц карбоната кальция
- Получение тонкодисперсного модифицированного карбоната кальция и его свойства
- Адсорбция примесей на тонкодисперсном коллекторе СаСОз-...
Введение к работе
Актуальность работы. Карбонат кальция и получаемые из него продукты находят широкое применение в различных отраслях народного хозяйства: в строительстве как компонент отделочных материалов, для производства цемента, стекла, керамических изделий; в фармацевтике - для изготовления зубных паст, антацидных препаратов; в косметике - для изготовления кремов; в технике очистки воды - в качестве фильтрующего материала; в бумажной промышленности - для изготовления папиросной, мелованной бумаги и кальки; в изготовлении пластмасс, искусственных кож; тонкодисперсный порошкообразный мел служит наполнителем или пигментом в кабельной, лакокрасочной, полимерной, резинотехнической, нефтехимической промышленностях и т.д.
Во всех указанных областях к карбонату кальция предъявляются различные требования к химическому составу, насыпной плотности, удельной поверхности, размерам и форме кристаллических частиц СаС03, от величины которых зависят физико-химические свойства карбоната кальция и области его применения.
Существующие в России технологии карбоната кальция пока не могут обеспечить получение кристаллического СаСОз с заданными свойствами: высокой чистотой, определенным размером и формой частиц осадка. В связи с этим возникла необходимость разработки технологии получения карбоната кальция с заданными свойствами.
Цель работы. Разработка физико-химических основ технологии получения карбоната кальция с заданными свойствами, в частности высокой чистоты, с заданными размерами и формой частиц. Для достижения этой цели были решены следующие задачи: изучена кинетика процесса осаждения и свойства получаемого карбоната кальция при осаждении из растворов хлорида кальция и карбоната натрия при различных способах подачи реагентов, избытке ионов, скорости создания пересыщения, температурном и гидродинамическом режимах, в присутствии поверхностно-активных веществ и добавок, исследовано влияние условий промывок осадка на свойства получаемых частиц СаСОз, исследованы способы получения чистого карбоната кальция из различного вида сырья: из загрязненного природного известняка или промышленных растворов хлорида кальция и карбоната натрия.
Научная новизна
1. Предложен механизм образования СаСОз при химическом осаждении из растворов СаС12 и Na2C03, выявлены кинетические закономерности этого процесса. Экспериментально доказано, что процесс протекает в диффузионной области. Установлено влияние основных факторов на величину скорости образования частиц карбоната кальция.
2. Установлены физико-химические закономерности получения карбоната кальция с заданными размерами и формой частиц при взаимодействии растворов СаС12 и Na2C03. Показаны возможности получения карбоната кальция в следующих диапазонах размеров частиц: 1мкм, 1-5мкм, 15-25мкм; различной формой частиц (шарообразной, пластинчатой, кубической, игольчатой) и кристаллической структурой (кальцит, арагонит, ватерит).
3. Определено, что условиями получения продукта СаС03 высокой чистоты из природного сырья по методу химического осаждения является следующая последовательность операций: кислотное растворение природного сырья, комплексная очистка полученных растворов путем химического осаждения примесных ионов, адсорбция примесей на тонкодисперсном коллекторе СаСОз, специальный режим кристаллизации, обеспечивающий минимальный захват примесей осадком СаС03, десорбция примесей с осадка с использованием соединения аммония в сочетании с термической обработкой.
Практическая значимость. Разработана технология получения карбоната кальция высокой чистоты, соответствующего по качеству международным стандартам, из загрязненного природного известняка и промышленных растворов хлорида кальция и карбоната натрия, разработаны способы получения тонкодисперсного карбоната кальция круглой, кубической формой частиц, а также крупнодисперсного карбоната кальция с пластинчатой формой частиц. Новизна технических решений подтверждена тремя патентами РФ на изобретения.
Разработано технико-экономическое обоснование для проектирования установки производства карбоната кальция высокой чистоты.
Выданы исходные данные техническому отделу ОАО «Березниковский содовый завод» для опытно-промышленных испытаний способа получения тонкодисперсного карбоната кальция.
На защиту выносятся следующие положения:
1. Результаты исследований кинетики процесса образования частиц карбоната кальция по реакции взаимодействия растворов хлорида кальция с карбонатом натрия.
2. Закономерности получения карбоната кальция с заданными размерами и формой частиц.
3. Способы получения карбоната кальция высокой чистоты.
4. Технические решения по разработке технологии получения карбоната кальция высокой чистоты из различного вида сырья.
Публикации. По теме диссертации опубликовано 6 статей, 1 тезис, получено 3 патента на изобретения РФ.
Объем и структура диссертации. Диссертация изложена на 130 страницах машинописного текста, содержит 36 рисунков, 19 таблиц. Работа состоит из введения, 4 глав, выводов, библиографии.
Основное содержание работы Во введении к диссертации изложена актуальность решаемой проблемы.
В первой главе представлен обзор литературных данных по способам химического осаждения карбоната кальция. Выявлено, что к настоящему времени разработаны и развиваются технологии получения осажденного карбоната кальция из различных видов сырья: природных руд, отходов бумажной и химической промышленности, других видов сырья.
Выполнен анализ патентов по способам усовершенствования приведенных выше технологий. Установлено, что основным направлением развития технологий получения осажденного карбоната кальция является разработка способов получения карбоната кальция с заданными физико-химическими свойствами.
Во второй главе проведено исследование кинетики образования карбоната кальция в зависимости от способа и скорости подачи реагентов растворов хлорида кальция и карбоната натрия. Изучено влияние температуры, избытка ионов, концентрации реагентов, скорости создания пересыщения, рН среды, затравки, добавок модификаторов на кинетические зависимости степени осаждения карбоната кальция от времени процесса, а также на величину и габитус получаемых кристаллов СаС03.
В третьей главе проведены исследования процесса получения карбоната кальция с заданными размерами и формой частиц. Исследованы условия получения карбоната кальция с различной формой и размерами частиц. Установлено влияние на размер и форму частиц СаС03 концентрации исходных реагентов, скорости создания пересыщения, температурного режима осаждения и добавок ПАВ.
В четвертой главе исследованы процессы получения карбоната кальция высокой чистоты по двум вариантам технологии из природного мела и растворов хлорида кальция. Представлена технология получения карбоната кальция с технико-экономическим обоснованием производства карбоната кальция высокой чистоты мощностью 1000 т/год.
Анализ результатов кинетики кристаллизации карбоната кальция
Как правило, механическое действие, перемешивание, встряхивание, ультразвуковая обработка раствора и другие виды сообщения механической энергии раствору ведут к сужению ширины метастабильной зоны /96,97/. Причем, с повышением интенсивности перемешивания величина индукционного периода снижается до определенного значения и далее остается постоянной. Повышение интенсивности движения раствора увеличивает скорость образования зародышей за счет выброса дозародышевых частиц в более концентрированные участки раствора.
Влияние перемешивания реагентов в реакторе приведено на рис.2.2. Из анализа кривых рис.2.2. видно, что образование частиц СаСОз происходит в течение 100-200 с и перемешивание реакционной среды ускоряет, в целом, процесс образования частиц СаС03. Причем, перемешивание раствора ускоряет, в первую очередь, стадию конвективной диффузии ионов Са и СОз к зоне реакции, что решающим образом повышает скорость создания пересыщения в растворе и увеличивает скорость образования и роста зародышей СаС03.
Рассмотренный «механический фактор» имеет большое значение в практике массовой кристаллизации карбоната кальция потому, что этот фактор является одним из немногих, при помощи которых можно легко изменять качество получаемого продукта.
При проведении периодического процесса получения карбоната кальция на скорость процесса образования частиц СаСОз влияет способ подачи реагентов. При подаче в реактор, заполненный первым реагентом, второго реагента процесс образования частиц карбоната кальция протекает в избытке первого реагента. При этом по мере заполнения реактора вторым реагентом избыток первого реагента постепенно снижается. Таким образом, последовательность подачи реагентов в реактор влияет на условия процесса синтеза продукта реакции, что оказывает определенное влияние и на скорость образования частиц СаС03. Рассмотрим кинетические зависимости степени осаждения карбоната кальция для условий подачи карбоната натрия в раствор хлорида кальция (обратный способ подачи реагентов), и для подачи раствора хлорида кальция в раствор карбоната натрия (прямой способ подачи) на рис.2.3-2.4.
Из анализа кривых на рис.2.3-2.4 следует, что при прямой подаче раствора хлорида кальция в раствор карбоната натрия скорость процесса ниже, чем при обратной подаче раствора соды в раствор хлорида кальция. Такая закономерность наблюдается как для медленной подачи реагентов со скоростью 8,88 мл/мин, так и для быстрого (мгновенного) смешения реагентов.
Рост частиц малорастворимых веществ при массовой кристаллизации протекает преимущественно по микроблочному механизму. Агломераты частиц СаС03, осаждаемых в избытке ионов Са образуют положительно заряженные комплексы, а агломераты частиц СаСОз, осаждаемых в избытке ионов СОз " образуют отрицательно заряженные комплексы. При избытке ионов Са (обратная подача) образуются преимущественно тонкодисперсные частицы карбоната кальция, а при избытке ионов С03" - (прямая подача) крупнодисперсные частицы. Можно предположить, что в условиях избытка отрицательных ионов С032" возрастает растворимость карбоната кальция (как следствие образования растворимых комплексов, типа [Сах(СОз)у], что снижает величину пересыщения и соответственно скорость первичной нуклеации.
Сравнение кривых, приведенных на рис.2.5 и рис.2.6, показывает, что при быстром способе подачи реагентов процесс протекает с более высокой скоростью. Это свидетельствует о том, что скорость взаимодействия ионов в растворе и скорость зародышеобразования частиц СаСОз не лимитируют общую скорость образования карбоната кальция. Из этого следует, что общая скорость процесса образования частиц карбоната кальция лимитируется скоростью подвода ионов к зоне реакции, то есть процесс образования частиц карбоната кальция протекает в диффузионной области.
Авторы /76,86/ показали, что скорость образования зародышей возрастает с повышением температуры в результате уменьшения индукционного периода кристаллизации растворов или же уменьшения пересыщения, необходимого для начала кристаллизации /76,78,82/.
Влияние температуры на скорость процесса образования частиц СаСОз при прямом способе подачи реагентов со скоростью 8,88 мл/мин приведено на рис.2.7.
Анализ влияния условий химического осаждения на размеры и форму кристаллических частиц карбоната кальция
Как видно из анализа результатов таблицы 3.4 при избытке ионов Са образуются преимущественно тонкодисперсные частицы карбоната кальция (d«l-H3 мкм) продолговатой формы, а при избытке ионов С03 " — крупнодисперсные частицы (d«2-f-6 мкм) круглой, квадратной и продолговатой форм (рис.3.1). Причем, чем больше избыток ионов СОз \ тем крупнее образуются кристаллы карбоната кальция. Таким образом, регулирование соотношения ионов CaiT и СОИ позволяет получить кристаллы необходимого размера, что имеет практическое значение для технологии СаСОз.
Размеры частиц зависят от скоростей одновременно протекающих процессов первичной и вторичной нуклеации, микроблочного роста, механического разрушения, агломерации и перекристаллизации, а также выживаемости (устойчивости) частиц. Влияние соотношения ионов [Са ]/[СОз"] на размер кристаллов подтверждает кинетические закономерности процесса кристаллизации (см. главу 2).
Влияние соотношения концентраций ионов [Са ]/[С03 "] на форму частиц СаС03, по-видимому, связано со знаком и величиной зарядов избыточных ионов, сорбированных на поверхности осаждаемых частиц СаС03. При большом избытке отрицательных ионов СОз2 образуются пластинчатые кристаллические частицы треугольной, шестиугольной и круглой форм. При этом первичной формой является треугольная, а шестиугольная и круглая формы являются производными продуктами разрушения и истирания треугольных пластинок СаС03, происходящих в результате столкновения частиц с друг другом, мешалкой и со стенками реактора. При уменьшении избытка отрицательных ионов СОэ " и приближении к стехиометрическому соотношению концентраций ионов [Са ]/[СОз ] наблюдается тенденция перехода от пластинчатой к объемной более компактной форме частиц СаС03 (кубической и шарообразной). Аналогичный эффект наблюдался при химическом осаждении AgBr в условиях избытка отрицательных ионов Вг" /82/. Vp - рабочий объем реактора, м . Повышение величины потока вещества в реактор в соответствии с законом действующих масс вызывает увеличение скорости химической реакции между ионами Са2+ и СОз2". В результате величина создаваемого в растворе пересыщения ДС=(Ссасоз-С сасоз) возрастает, вызывая в растворе ускорение процесса зародышеобразовапия и появление большого числа мелких кристаллических частиц. Здесь: ССасоз - концентрация карбоната кальция в растворе, кг/м3; С сасоз— растворимость карбоната кальция в растворе, кг/м .
При нестационарном режиме осаждения наблюдается большой разброс времени пребывания частиц в реакторе и постоянно изменяющееся соотношение концентраций ионов реагентов [Са2+]/[С032"], что ведет к дисперсии размеров и многообразию форм частиц карбоната кальция. В условиях стационарного режима при протекании процесса в постоянном избытке ионов Са наблюдается увеличение среднего размера частиц (см. рис. 3.3.). Присутствие избытка ионов Са приводит к увеличению пересыщения в растворе (см. раздел 2). И с повышением пересыщения раствора увеличивается концентрация субмикрозародышей и облегчается сращивание их друг с другом и с растущими кристаллами. Возможно, что при протекании процесса в постоянном избытке ионов Са увеличивается вероятность блокового роста кристаллов, и повышается степень агрегированности продукта.
Температурный режим процесса осаждения Как известно /98/, повышение температуры существенно ускоряет процессы химического взаимодействия ионов, скорость первичной нуклеации (что ведет к получению тонкодисперсных осадков), а также ослабляет прочность связи микроблоков в образующихся кристаллических агломератах (что способствует их разрушению) и в меньшей степени повышает скорость роста граней кристаллических частиц. Зависимость влияния температуры процесса химического осаждения на средний размер кристаллов СаСОз приведена на рисунке 3.5, из анализа которого следует, что повышение температуры приводит в основном к снижению средних размеров частиц СаС03.
Изменение температуры осаждения отражается и на форме получаемых частиц карбоната кальция. При низких температурах образуются частицы преимущественно объемных форм, а при высоких температурах (более 90С) частицы СаСОз приобретают игольчатую форму, что свидетельствует о непропорциональном ускорении роста отдельных граней частиц СаС03 .
Изменяя температуру кристаллизации, можно вызвать выделение из раствора той или иной полиморфной модификации кристаллов.
Похожий результат наблюдали авторы /101/, изучающие осаждение СаСОэ из водных растворов солей К2С03 и СаС . Осадок, получаемый при высоких температурах (выше 20С), состоял из кристаллов различных модификаций: кальцита (ромбоэдры), ватерита (сферолиты), микарбоната (звездообразные пластинки) и арагонита (частицы игольчатой формы). Микроскопическим анализом установлено /101/, что осадок, полученный при 20С, состоит из кристаллов кальцита. При 40С в осадок выпадают две модификации - кальцит и ватерит. При 60 и 80С осадок состоит из трех модификаций - кальцита, микарбоната и арагонита.
Получение тонкодисперсного модифицированного карбоната кальция и его свойства
Тонкодисперсный модифицированный карбонат кальция используется для: 1) придания частицам карбоната кальция водоотталкивающих свойств; 2) предупреждения увлажнения мела; 3) улучшения адгезии между массой полимера и частичками мела при использовании его в качестве наполнителя в полимерной, кабельной, резинотехнической и шинной промышленностях; 4) в качестве гидротеплоизоляционного материала; 5) в качестве гидрофобизатора строительных изделий /100/. Модифицирование различных материалов, изделий и композиций является средством придания им новых, часто неожиданных свойств, позволяющих по-новому решать многие технические задачи. При модифицировании материала на его поверхность наносится незначительное количество химических реагентов, которые способны изменить характер взаимодействия поверхности материала со средой /20/. Анализ областей применения различных модификаторов /107,111/ позволяет сделать вывод о том, что для получения тонкодисперсных материалов наиболее пригодны, по-видимому, сравнительно низкомолекулярные органические вещества, способные адсорбироваться на поверхности обрабатываемого материала. Выбор конкретного класса модификатора определяется условиями эксплуатации материала и желательной длительностью сохранения им полученных свойств /82/. Авторы /82,112/ показали, что наиболее распространенными модификаторами являются карбоновые кислоты, что обусловлено наличием у этих кислот достаточно длинных углеводородных цепей и реакционно-способной карбоксильной группы. В иностранной литературе широко рекламируются различные сорта мела с активированной поверхностью: калит, кальцен, кальван, вали (американские активированные мела), японский мел - хакуенка /100/. В данной работе в качестве модификаторов использовали следующие вещества: алифатические амины, предельные одноатомные спирты, жирные кислоты. Целью экспериментов было выявление модификатора, при добавлении которого размер кристаллов карбоната кальция был бы минимальным. Модифицирование карбоната кальция жирными кислотами Модифицирование порошкообразных материалов, в частности карбоната кальция, происходит путем закрепления на поверхности частиц тонкого слоя модификатора, причем последний должен прочно удерживаться на этой поверхности в период хранения и применения продуктов в различных производствах /100/. Как известно, адсорбция поверхностно-активных веществ может быть обусловлена действием физических или химических сил. Физическая адсорбция обратима, и теплота физической адсорбции составляет всего 8-32 Дж/моль. Хемосорбция обычно необратима, и ее теплота может достигать 800 Дж/моль. С увеличением температуры хемосорбция возрастает, а десорбция обычно начинается, когда температура повысится до такого значения, при котором происходит термическое разложение адсорбированных молекул /ИЗ/. В связи с этим, для создания прочной связи между модификаторами и поверхностью частиц целесообразно использовать явления химической адсорбции, т.е. образование химической связи между поверхностью частиц карбоната кальция и молекулами модификатора. Для осуществления химической адсорбции необходимы условия: 1) поверхность частиц карбоната кальция должна обладать активными центрами; 2) молекулы модификатора должны иметь полярную группу, способную к химическому взаимодействию с поверхностью частиц карбоната кальция. Из-за небольшой растворимости карбоната кальция на поверхности частиц мела образуются участки, из которых диссоциировали в воду ионы СОз " или Са . Эти участки представляют собой впадины и выступы с различными зарядами. Между ионами, оставшимися на поверхности, и молекулами воды могут протекать следующие реакции /114/:
С увеличением рН раствора равновесие первой реакции сдвигается влево, что приводит к увеличению числа отрицательных зарядов; с уменьшением рН равновесие второй реакции сдвигается также влево, но увеличивается число положительных зарядов. Эквипотенциальная точка соответствует значению рН от 5 до 6. Поэтому в нейтральных системах на поверхности частиц мела больше отрицательных, чем положительных зарядов, а суммарный потенциал имеет отрицательное значение. Наличие большого числа зарядов на поверхности частиц мела обеспечивает реакционную способность этой поверхности с химически активными модификаторами.
Для модифицирования карбоната кальция /114/ практическое применение получили карбоновые кислоты. Молекулы предельных одноосновных карбоновых кислот с общей формулой CmH2n+iCOOH содержат открытую углеводородную цепь СН3-СН2-СН2 и группу атомов - СООН, называемую карбоксильной группой. Электрофильный кислород карбонильной группы С=0 притягивает к себе электроны связей соседних частей молекулы кислоты, что приводит к смещению плотности облака пара электронов гидроксильной группы - О-Н в сторону атома кислорода. Вследствие этого водород гидроксильной группы проявляет тенденцию к ионизации. Эти особенности строения карбоксильной группы способствуют образованию прочной связи при реакции жирных кислот с металлами /113/.
Перечисленные особенности тонкодисперсных частиц мела и жирных кислот обусловливают протекание следующих реакций на поверхности частиц карбоната кальция: В результате реакций (3-4) поверхность частиц мела покрывается монослоем молекул жирных кислот, обращенных гидрофобными концами во внешнюю от частиц сторону. Физическая адсорбция молекул жирных кислот на поверхности частиц мела обусловлена образованием водородных связей между ионами - СОз" и СОз \ находящимися на поверхности частиц и водородом карбоксильной группы. При этом поверхность частиц мела также становится гидрофобной, но прочность водородных связей значительно меньше, чем химических.
Для оценки влияния жирных кислот и их концентрации на размер получаемых кристаллов карбоната кальция и скорость фильтрации осадков СаСОз использовали стеариновую кислоту (таблица 3.6).
Адсорбция примесей на тонкодисперсном коллекторе СаСОз-...
Для более полной очистки исходных растворов от примесей применяется метод соосаждения. Для дополнительной очистки исходного кальциевого раствора предложено в него вводить предварительно очищенный раствор карбоната натрия. Для дополнительной очистки исходного карбонатного раствора предложено в него вводить предварительно очищенный раствор хлорида кальция. Результаты экспериментов приведены в табл. 4.4 и на рис. 4.6-4.7. Для дополнительной очистки исходного кальциевого раствора предложено в него вводить предварительно очищенный раствор карбоната натрия в количестве, обеспечивающем весовое соотношение карбонат-ионов к содержащимся в очищаемом растворе ионам кальция [С03 "]/[Са ] = 0,075 - 0,15. Это приводит к осаждению небольшого количества загрязненного осадка карбоната кальция ( 5 % от веса продукта СаС03). Седиментация этого осадка вместе с осадком других примесей позволяет полнее очистить исходный раствор и в конечном итоге получить более чистый продукт СаСОз, ускорить осаждение коллективного осадка и отделение загрязненного осадка от очищенного раствора. При соотношении [CO3 "]/[Ca ] меньшем 0,075 снижается степень чистоты конечного продукта СаСОз, а при соотношении [С03 "]/[Са ] большем 0,15 возрастают потери реагента Na2C03 и осадка СаС03. Для дополнительной очистки исходного карбонатного раствора предложено в него вводить предварительно очищенный раствор хлорида кальция в количестве, обеспечивающем весовое соотношение ионов кальция к содержащимся в очищаемом растворе карбонат-ионам [Са2+]/[С032"] = 0,033 - 0,066. Это приводит к осаждению небольшого количества загрязненного осадка карбоната кальция ( 5 % от веса продукта СаС03).
При соотношении [Са2+]/[С032"] меньшем 0,033 снижается степень чистоты конечного продукта СаС03, а при соотношении [Са ]/[С03"] большем 0,066 возрастают потери реагента Na2C03 и осадка СаС03. Из анализа кривых на рис. 4.6-4.7 следует, что содержание примесей ионов стронция и бария в осадках карбоната кальция становится низким при осаждении 7.5-8.0% карбоната кальция. Для повышения качества продукта получали карбонат кальция с максимальным размером частиц. При высокой скорости зародышеобразования увеличивается скорость захвата примесей, что влечет за собой загрязнение продукта. Скорость образования зародышей снижали путем уменьшения концентрации исходных реагентов и пересыщения раствора, снижения температуры и скорости перемешивания. Результаты экспериментов приведены в табл. 4.5 и нарис. 4.8-4.10. Как видно из анализа кривых на рис. 4.8-4.10. влияние размера получаемых частиц СаСОз на остаточное содержание примесей Mg2+, Sr2 , S042 значительно при использовании в качестве сырья природного мела, содержащего более высокое количество примесей, чем исходный раствор СаС12. Карбонат кальция является мелкокристаллическим веществом, что затрудняет десорбцию примесей путем промывки с поверхности осадка. В процессе промывки необходимо избавиться от маточного раствора, сосредоточенного на поверхности полученных кристаллов и от водорастворимых примесей, которые соосадились вместе с карбонатом кальция. Для определения оптимальных условий ведения процесса были проведены параллельные опыты с температурой промывной воды 20 и 70С. Осадок карбоната кальция подвергался многократной промывке методом фильтрации-репульпации в соотношении Т:Ж=1:4 до остаточного содержания хлсрид-иона в фильтрате 0,05 г/см . Результаты испытаний приведены в таблице 4.6. По данным табл.4.6 видно, что репульпация осадка горячей водой ведет к снижению массовой доли щелочности в готовом продукте. Концентрация хлорид-иона в фильтрате достигает требуемого значения после четвертой ступени промывки и репульпации осадка. Из вышеизложенного следует, что промывку осадка следует осуществлять методом 4-хступенчатой фильтрации-репульпации в соотношении фаз Т:Ж=1:4. Для лучшей промывки карбоната кальция должна использоваться горячая вода. В связи с тем, что водные растворы аммиака являются хорошими растворителями многих примесных веществ, целесообразно было проверить эффективность таких растворов для десорбции примесей. В этом случае промывку осадка СаС03 проводили по комбинированному варианту: на первой стадии раствором аммиака при весовом соотношении промывочного раствора аммиака к осадку не менее 5:1, на второй и третьей стадиях - дистиллированной водой при, при весовом соотношении воды к осадку не менее 10:1, на четвертой стадии-дистиллированной водой при одновременном кипячении, при весовом соотношении воды к осадку не менее 10:1. Концентрацию промывочного раствора аммиака поддерживали не более 10 %. Промывку осадка карбоната кальция на первой, второй и третьей стадиях проводили в течение не менее 15 мин, на четвертой стадии - промывку водой при одновременном кипячении проводили в течение не менее 20 мин. Экспериментальные данные представлены в табл. 4.7 и на рис. 4.11.
