15. Расскажите об обогащении руд цветных металлов. Дайте характеристику производства алюминия. Производство глинозема

• Осуществляется щелочными и кислотными способами. Выбор способа зависит от состава сырья и количества в нем кремнезема.

• При мокром щелочном способе размолотый и просушенный боксит смешивается с каустической содой и загружается в автоклав, где перемешивается при высокой температуре. В результате большая часть алюминия переводится в растворимое соединение (алюминат натрия) и отделяется от других соединений.

• Недостатком этого способа получения глинозема является то, что щелочь расходуется и для связи кремнезема. По щелочному способу перерабатываются бокситы с небольшим содержанием кремнезема.

• В специальных чанах под воздействием воды алюминат натрия охлаждается и распадается с выделением гидроокиси алюминия.

• Гидроокись же алюминия подвергается прокаливанию в трубчатых вращающихся печах, где теряет воду и образуется окись алюминия, или глинозем.

• Бокситы с высоким содержанием кремнезема перерабатывают сухим щелочным способом.

• Боксит смешивается с кальцинированной содой и известняком. Смесь прокаливается во вращающихся печах.

• Кремнезем вступает в соединение с известняком, и образовавшийся шлам удаляется.

• Окислы металлов (алюминия и железа) и остатки кремнезема вступают в соединение с содой с образованием алюмината натрия и других соединений.

• Путем ряда операций отделяется алюминат натрия, который подвергается дальнейшей переработке по аналогичному способу с мокрым щелочным с получением в итоге глинозема.

Получение алюминия из глинозема

• Осуществляется электролитическим путем.

• Для уменьшения тепловых потерь в электролит загружают криолит, который растворяет глинозем.

• В электролит загружается глинозем в количестве 8—10% от веса электролита и добавляется по мере его расхода при электролизе.

• При пропускании постоянного тока алюминий оседает на дне ванны, он удаляется один раз в сутки с помощью вакуум-ковша.

• Алюминий подвергается хлорированию с целью удаления неметаллических примесей — криолита, глинозема.

• Электролиз глинозема — очень электроемкий процесс.

16. Расскажите о составе хим. Промышленности. Дайте характеристику производства серной кислоты: башенный и контактный спо­собы.

Состав химической промышленности

• Химические производства подразделяются на следующие специализированные отрасли:

• А. Химическая промышленность

• 1. Горно-химическая промышленность.

• 2. Основная химия.

• 3. Промышленность химических волокон.

• 4. Промышленность синтетических смол и пластмасс.

• 5. Лакокрасочная промышленность.

• 6. Промышленность бытовой химии.

• 7. Другие отрасли химической промышленности.

• Б. Нефтехимическая промышленность

• 1. Производство синтетического каучука.

• 2. Производство продуктов основного органического синтеза.

• 3. Сажевая промышленность.

• 4. Резиноасбестовая промышленность.

Каждая из указанных подотраслей имеет свою сырьевую базу, технологию и специфику производства, а производимая продукция — свое экономическое назначение.

Производство серной кислоты. Серная кислота представляет собой тяжелую (удельный вес — 1,84) маслянистую жидкость, легко растворимую в воде.

Трудно найти такую отрасль народного хозяйства, где бы она не применялась. Крупнейшим потребителем серной кислоты является туковая промышленность — производство минеральных удобрений. Па производство суперфосфата и сульфата аммония расходуется более 50% производимой серной кислоты. Серная кислота пригоняется в больших количествах, для производства других кислот и солей, в очистке нефтепродуктов, в различных производствах органического синтеза, в гидролизной, пищевой и текстильной промышленности, в цветной металлургии, в машиностроении и других отраслях промышленности.

Сырьем для получения серной кислоты являются: природная сера, серный колчедан, или пирит, углекислый колчедан, отделяемый при обогащении углей, медный колчедан, отходящие газы в цветной металлургии и сера, извлекаемая при очистке нефти и природного газа. Основное место в сырьевом балансе занимают отходящие газы цветной металлургии и серный колчедан. Содержание серы в колчедане составляет от 46 до 53%.

Поскольку серная кислота представляет собой соединение серного ангидрида с водой, а сам этот процесс протекает довольно активно, то вся сложность в производстве серной кислоты сводится к получению серного ангидрида, т. е. доокислению сернистого газа. В обычных условиях этот процесс идет крайне медленно. В зависимости от способа окисления сернистого газа существуют два способа получения серной кислоты — башенный (нитрозный) и контактный.

Башенный способ получения серной кислоты применяется в нашей стране с 1805 г. В качестве окислителя применяются окислы азота, которые растворяются в серной кислоте.

В результате их взаимодействия образуется их раствор (нитроза). Процесс окисления сернистого газа нитрозой производится в башнях, имеющих высоту 15-18 м и диаметр 4-10 м, футерованных изнутри кислотоупорным материалом (андезитом). В верхней части башни разбрызгиваются нитроза и вода. Поступающий сернистый газ в результате взаимодействия с нитрозой образует серный ангидрид, который здесь же соединяется с водой с образованием серной кислоты. Расход нитрозы составляет 1—2% от веса вырабатываемой серной кислоты.

Готовая серная кислота (обычно 75% концентрации) из первой башни поступает по змеевику в холодильник, поскольку имеет высокую температуру (до 250°). Охладившись, она поступает в сборник. Затем серная кислота может поставляться потребителю или подвергаться концентрации путем выпаривания из нее воды. С помощью выпаривания воды ее концентрация доводится до 93—98%. Серная кислота, имеющая концентрацию до 93% —купоросное масло.

Контактный способ (является основным в производстве серной кислоты) основан на применении твердого окислителя, в качестве которого чаще выступает пятиокись ванадия.

Установки и аппаратура для получения серной кислоты этим способом отличаются от тех, что применяются при нитрозном способе (имеются дополнительные газоочистительные аппараты, помещенные в башнях, и др.). Дополнительная очистка газа в основном от окисей мышьяка и селена, связана с тем, что вышеуказанные окислы «отравляют» катализатор, а это замедляет или даже прекращает ход реакции.

Очищенный сернистый газ в смеси с воздухом подается в контактный аппарат, где поддерживается температура около 450⁰. При таком температурном режиме пятиокись ванадия окисляет сернистый газ в серный ангидрид. Восстановившись, ванадий сразу же превращается в окись за счет кислорода воздуха, снова отдает кислород и снова окисляется. Образующийся серный ангидрид поглощается разбавленной серной кислотой (30%), разбрызгиваемой в специальной абсорбционной башне, и ее концентрация увеличивается до 98% и более.

Преимущество контактного способа получения серной кислоты перед нитрозным в том, что он дает возможность получить высоко концентрированную серную кислоту, не требующую выпаривания воды, и более длительное время использовать аппаратуру. Недостатком является то, что он более дорогой, главным образом за счет большего (в 2—2,5 раза) расхода электроэнергии на 1 т получаемой кислоты. Использование природной серы в качестве сырья но контактному способу значительно упрощает производство, ускоряет технологический процесс и снижает себестоимость продукции.

Расход серы — 0,3—0,35 т или серного колчедана — 0,7 т для, производства 1 т серной кислоты, т. е. меньше выхода готовой продукции. Это обстоятельство и малая транспортабельность серной кислоты определяют целесообразность размещения ее производства в районах потребления. Серная кислота производится на всех суперфосфатных заводах, а также в цехах других предприятий, которые потребляют ее в большом количестве. Сернокислотное производство, работающее на базе отходящих газов, образующихся при обжиге концентратов цветных металлов, комбинируется с предприятиями цветной металлургии. Потребители серной кислоты в этом случае создаются в местах ее производства.