13.3.5.4 Получение сульфата калия.

Известны следующие пути получения сульфата калия:

1. переработка галургическими методами – растворением и кристаллизацией полиминеральных сульфатнокалийных руд;

2. конверсионный и ионитный способы на основе взаимодействия хлоритсого калия и различных сульфатных солей;

3. комбинирование флотационного обогащения сульфатнокалийных руд с переработкой концентрата галургическим способом;

4. при происзводстве соляной кислоты из хлористого калия и серной кислоты или сернистого газа;

5. гидротермический метод переработки полиминеральных руд или сульфатных солей и хлоритсого калия с получением вкачестве побочного продукта соляной кислоты;

6) переработка водонерастворимых калийных руд.

13.4 Производство силикатных материалов

13.4.1 Общие сведения о силикатных материалах

Силикатными материалами называются материалы из смесей или сплавов силикатов, полисиликатов и алюмосиликатов. Они представляют широко распространенную группу твердофазных материалов, т.е. веществ, обладающих совокупностью свойств, которые определяют то или иное их практическое применение. Так как главным в этом определении материала является признак его применимости, то к группе силикатных материалов относят и некоторые бессиликатные системы, применяемые для тех же целей, что и собственно силикаты.

Силикаты – это соединения различных элементов с кремнеземом (оксидом кремния), в которых он играет роль кислоты. Структурным элементом силикатов является тетраэдрическая ортогруппа [SiО₄]^-4 с атомом кремния Si⁺⁴ в центре и атомами кислорода О^-2 в вершинах тетраэдра, с ребрами длиной 2.6 *10^-10 м (0.26нм). Тетраэдры в силикатах соединены через общие кислородные вершины в кремнекислородные комплексы различной сложности в виде замкнутых колец, цепочек, сеток и слоев. В алюмосиликатах, помимо силикатных тетраэдров, содержатся тетраэдры состава [АlО₄]^-5 с атомами алюминия, образующие с силикатными тетраэдрами алюминийкислородные комплексы.

В состав сложных силикатов помимо иона Si⁺⁴ входят:

катионы: К⁺, Nа⁺, Са⁺⁺, Мg⁺⁺, Мn⁺⁺, В⁺³, Сr⁺³, Fе⁺³, Аl⁺³, Тi⁺⁴ и анионы: О₂^-2, ОН^-, F^-, Сl^-, SО₄^-2, а также вода. Последняя может находиться в составе силикатов в виде конституционной, входящей в кристаллическую решетку в форме ОН^-, кристаллизационной воды и физической, адсорбированной силикатом.

Свойства силикатов зависят от их состава, строения кристаллической решетки, природы сил, действующих между ионами, и, в значительной степени определяются высоким значением энергии связи между атомами кремния и кислорода, которая составляет 450-490 кДж/моль. Большинство силикатов отличаются тугоплавкостью и огнеупорностью, температура плавления их колеблется от 770 до 2130⁰С. Твердость силикатов лежит в пределах от 1 до 6-7 единиц по шкале Мооса. Большинство силикатов малогигроскопичны и стойки к кислотам, что широко используется в различных областях техники и строительства.

Химический состав силикатов принято выражать в виде формул, составленных из символов элементов в порядке возрастания их валентности, или из формул их оксидов в том же порядке, например, полевой шпат К₂Аl₂Si₆О₁₆ может быть представлен как КАlSi₃О₈ или К₂О*Аl₂О₃*6SiО₂.

Все силикаты подразделяются на природные (минералы) и синтетические (силикатные материалы). Силикаты - самые распространенные химические соединения в коре и мантии Земли, составляя 82% их массы, а также в лунных породах и метеоритах. По происхождению они делятся на кристаллизационные (изверженные) породы и осадочные породы. Природные силикаты используются как сырье в различных областях народного хозяйства:

– в технологических процессах, основанных на обжиге и плавке;

– в процессах гидротермальной обработки;

–в строительстве;

– в металлургических процессах.

Силикатные материалы насчитывают большое количество различных видов, представляют крупномасштабный продукт химического производства и используются во многих областях народного хозяйства. Сырьем для их производства служат природные минералы (кварцевый песок, глины, полевой шпат, известняк), промышленные продукты (карбонат натрия, бура, сульфат натрия, оксиды и соли различных металлов) и отходы (шлаки, шламы, зола).

Классификация силикатов.

СИЛИКАТЫ

ПРИРОДНЫЕ

(МИНЕРАЛЫ)

ИСКУССТВЕННЫЕ

(СИЛИКАТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ)

ВЯЖУЩИЕ ВЕЩЕСТВА

КЕРАМИКА

БЕССИЛИКАТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

СТЕКЛА

СИТАЛЛЫ

По масштабам производства силикатные материалы занимают одно из первых мест.