Металлургия технология угля и неметаллических полезных ископаемых3

релями) значительно повышается созданием пульсаций фаз ге­

Водная

Рис. 49. Схема экстракционной ко­

ния или гидроокиси уранила, которые прокаливанием при темпе­

ратуре 600° С превращают в U3O8.

Выщелачивание руд растворами соды основано на образовании растворимых солей типа уранил-карбоната натрия Ыа4и 02(С0з)з*

Различают три варианта карбонатного выщелачивания: после ее обжига с поваренной солью или гипсом; без окислителя; с добавкой окислителя.

Выделение урана из карбонатных растворов производят осаж­ дением диураната натрия (Na2U2C)7) или осаждением «искусствен­ ного карнотита». Известны также метод ионообменного извлечения урана из карбонатных растворов и другие методы.

Получение соединений урана высокой чистоты

Для получения соединений урана высокой чистоты, предназ­ наченных для производства металлического урана, технические урансодержащие продукты подвергают дальнейшей переработке, включающей следующие операции:

1)растворение технического продукта в азотной кислоте с получением раствора уранилнитрата U 02(N03)2;

2)экстракцию урана органическими растворителями, в каче­ стве которых используют трибутилфосфат (С4Н9) 3РО4 или метилизобутилкетон, в колоннах различного типа или в аппаратах типа смеситель-отстойник;

3)извлечение урана из органической фазы в водный раствор — вымывание (реэкстракция) дистиллированной водой, подкислен­ ной азотной кислотой в колоннах такого же типа;

4)осаждение урана из водного раствора в виде гидрата пе­ рекиси U 04-2 Н20 по реакции

U02(N03)2 + Н20 2 + 2НгО = и 0 4-2Н20 + 2HN03.

При осаждении урана происходит очистка его от Na, Mg, Са, Al, Ti, Ni, Li, Co, Mn, Cu, Cd и редкоземельных элементов;

5) термическое разложение гидрата перекиси урана, с полу­ чением UO3, при температуре 400—500° С,

UOg -{- Н2= UO2И- Н2О -\~ 23,9 KKCLJIJмоль\

7) получение четырехфтористого урана из двуокиси урана фто­ ристым водородом.

U02 + 4HF = UF4 •+ 2НаО + 45,6 ккал/моль.

Процессы восстановления трехокиси урана и фторирования UO2 осуществляют в совмещенных аппаратах различного типа (полочных, горизонтальных, с кипящим и движущимся слоем).

Четырехфтористый уран, используемый для производства ме­ талла, не должен содержать примесей более следующих преде­ лов: 35• 10-4% Fe; 15-Ю^о/о Ni; 6 -10-4% Сг; 3 • 10~4% Си.

Рис. 50. Схема установки для восстановления тетрафтори­ да урана кальцием:

Ч А С Т Ь В Т О Р А Я

ТЕХНОЛОГИЯ ИСКОПАЕМЫХ УГЛЕЙ

Введение

Уголь является главным источником получения тепловой энер­ гии, потребляемой в народном хозяйстве. Уголь имеет также пер­ востепенное значение как технологическое топливо и химическое сырье. Термической переработкой угля получают свыше 350 раз­ личных ценных продуктов, используемых во многих отраслях про­ мышленности и в сельском хозяйстве.

В России промышленная добыча угля начала развиваться с начала XIX в. главным образом в Донецком угольном бассейне. Добыча угля в 1913 г. составила 34,9 млн. г, а в 1970 г. — более 600 млн. г.

В годы предвоенных пятилеток и в послевоенные годы уголь­ ная промышленность СССР получила широкое развитие как в Донецком угольном бассейне, так и в новых угольных районах — в Центральной и Восточной Сибири, на Урале и Дальнем Во­ стоке, в Казахстане, в Северных районах, в Средней Азии, на Кавказе, в Подмосковье и других районах.

Большая часть добываемого угля используется для энергети­ ческих целей, а наиболее ценные угли подвергаются термической переработке.

Наибольшее распространение получили такие процессы терми­ ческой переработки угля, как полукоксование и коксование, гази­ фикация и гидрогенизация.

Продукты термической переработки угля применяются в веду­ щих отраслях промышленности — металлургии, машиностроении, химической промышленности и др. Особенно широкое применение

впромышленности получил способ переработки угля коксованием. Крупнейшим потребителем основных продуктов коксования

угля — кокса и коксового газа — является металлургическая про­ мышленность.

Полукокс, получаемый при полукоксовании угля, используется как энергетическое топливо, а химические продукты служат сырь­

а также как сырье для органического синтеза различных хими­ ческих продуктов, в том числе искусственного жидкого топлива.

Газовая промышленность развивается не только в направле­ нии переработки угля, но также и переработки горючих сланцев и торфа.

Некоторые угли подвергают промышленной обработке раство­ рителями, например, для получения горного воска.

Для обеспечения разных отраслей промышленности углями со­ ответствующего качества, последние обычно подвергают предвари­

Наряду с углем в народном хозяйстве имеют огромное значе­ ние также и другие горючие полезные ископаемые: твердые — горючие сланцы, торф; жидкие — нефть; газообразные — природ­ ные горючие газы. Нефть обычно подвергают переработке на нефтеперегонных и нефтеперерабатывающих заводах и лишь не­

и смазочные масла и др. При вымораживании парафинсодержа­ щих высокотемпературных дестиллятов получают парафин.

Для повышения выхода легкокипящих продуктов нефть под­ вергают различным видам термической переработки, например, пиролизу, крекинг-процессам и др.

Природные горючие газы делят на собственно природные, до­ бываемые из чисто газовых месторождений, попутные газы, ра­ створенные в нефти и добываемые при добыче последней, и газы газоконденсатных месторождений, находящиеся в пластах под давлением.

В составе природных и попутных газов преобладают алканы, а также встречаются цикланы, ароматические углеводороды, в небольших количествах азот и аргон, следы водорода и гелия. Газы некоторых месторождений содержат меркаптаны, сероводо­ род и двуокись углерода.

Природные газы подвергаются также термической переработ­ ке, в результате которой получают водород, окись углерода, или их смесь (синтезгаз), синильную кислоту, ацетилен, сажу, олефи­ ны, нитросоединения.

Глава I

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ ОБ УГЛЯХ

§ 1. Происхождение и генетическая классификация

И с к о п а е м ы е у г л и представляют твердые горючие горные породы растительного происхождения.

По происхождению угли подразделяют на две основные груп­ пы — гумолиты и сапропелиты (гумусовые угли — бурые и ка­

менные и сапропелевые угли — богхеды и кэнели). Первые обра­ зовались при накоплении и превращении в уголь остатков выс­ ших растений — древесины в торфяных болотах, вторые при на­ коплении и превращении в уголь остатков планктона озер или лагун. Ископаемые такого же происхождения, как и сапропелиты, но отличающиеся от них высоким содержанием минеральных при­ месей, называют горючими сланцами.

Древесина состоит главным образом из целлюлозы (клетчатки) высокомоле­ кулярного полисахарида, схема образования которого может быть выражена суммарным уравнением

6п (C02)-|-5/I НоО —>(QjHioOg)/! "г бпО*,

где п — степень полимеризации.

Целлюлозу можно выделить, обрабатывая древесину растворами щелочи или

и в качестве такового способна к образованию простых (метил-, этил-, бензилцеллюлозы) и сложных (нитроцеллюлозы, ацетилцеллюлозы) эфиров.

Лигнин — природный полимер с трехмерной структурой макромолекул, со­ держание которого в древесине доходит до 30%. Он может быть выделен из древесины растворением других ее компонентов, или же растворением самого лигнина, являющегося инкрустирующим веществом одеревеневших древесных тканей.

Строение лигнина существенно отличает его от целлюлозы (и гемицеллю­ лоз). Лигнин — не регулярно построенный полимер с разветвленными макромо­ лекулами. Молекулярный вес его около 11 000. Лигнин не является индивиду­ альным химическим соединением с определенными свойствами; они зависят от того, из какой древесины получен данный лигнин (хвои, лиственных пород). В состав лигнина могут входить различные структурные элементы и функцио­ нальные группы.

В лигнине древесины из любых пород содержится значительное количество ОН-групп, связанных в форме простых эфиров и являющихся мостиками меж­ ду отдельными мономерами. В то же время наличие в нем значительного ко­

Природные белки склонны к образованию комплексов с небелковыми компо­ нентами. Элементарный состав различных белков (в %) характеризуется сле­

лярных органических соединений из низкомолекулярных (мономеров). Образую­ щиеся полимеры имеют тот же элементарный состав, что и исходные мономеры.