1495

Дымовые

Разложенная

суспензия

Рис. 6.25. Флотационная машина

О с а ж д е н и е д и б о р а т а к а л ь ц и я . Борат кальция осаж­ дается по реакции

2Н3В 03 + Са(ОН)2 + aq = СаО В20 3 иН20 + aq

В производственных условиях процесс осуществляют в реакторе (рис. 6.26), в котором непрерывно отделяется кристаллический борат кальция от аморфной фазы, состоящий из двух зон — гравитационного

273

ванные линейные скорости потоков в реакторе обеспечивают полное от­ деление кристаллического бората кальция от аморфного, а также одно­ родность химического и гранулометрического составов продукта.

На рис. 6.27 приводится схема получения технического бората кальция. Дробленая руда поступает в расходный бункер исходного сырья 1, откуда вибрационным питателем 2 через ленточный автодо­ затор 3 подается во вращающуюся печь 4, где руда подвергается тер­ мообработке топочными газами от сжигания газа (мазута). Отходя­ щие газы из печи проходят систему пылеочистки 5 и дымососом 6 выбрасываются в атмосферу.

Термообработанная руда поступает в мельницу мокрого помола 7, куда подают одновременно, растворы после второй стадии углекислот­ ного разложения расплава. Мельница работает синхронно со спирадьным классификатором 8, слив суспензии из которого направляют на первую стадию разложения во флотационную машину 9. Суспензия после разложения поступает самотеком в сгуститель 10, откуда освет­ ленная часть, содержащая растворенную борную кислоту, сливается в сборник 14, а сгущенную суспензию через промежуточный сборник Ц перекачивают в корыто дискового вакуум-фильтра 12. Фильтрат На­ правляется в сборник 14, а шлам после репульпации раствором третьей стадии разложения — во флотационную машину 15. Суспензия на вы­ ходе из флотационной машины направляется в сгуститель 16. Освет­ ленный слив собирается в сборнике 19, а сгущенную часть транспор­ тируют на дисковый вакуум-фильтр 18, откуда фильтрат поступает в сборник 19 и затем перекачивается на помол термообработанной руды в мельницу 7 и спиральный классификатор 8.

274

В атмосферу

Рис 6.27. Схема получения технического бората кальция

Шлам после фильтра 8 репульпируют маточным раствором бора­ та кальция из сборника 33 и подают на третью стадию разложения в флотационную машину 20. Суспензия после разложения поступает в сгуститель 21. Слив со сгустителя собирается в сборнике 24, а сгу­ щенная часть через промежуточный сборник 22 и оттуда на диско­ вой фильтр 23. Фильтрат направляют в сборник 24 и оттуда на репульпацию шлама после первой стадии фильтрования, а шлам репульпируют водой и через хвостовой сборник 36 пульпы откачива­ ют на шламохранилище.

Растворы после первой стадии разложения из сборника 11 под­ вергают контрольному фильтрованию на фильтр-прессе 25 и после охлаждения в теплообменнике 27 направляют на процесс осаждения бората кальция в реактор 28. В реактор же по заданному значению pH, измеряемому рН-метром 31, поступает через дозирующий клапан 30 известковое молоко. В реакторе 28 происходит осаждение продук­ та и разделение кристаллической и аморфной фаз. Последняя со сливом маточного раствора поступает в сборник 33, а сгущенную суспензию кристаллов отфильтровывают на ленточном фильтре 32. Фильтрат смешивают со сливом в сборнике 33 и направляют на репульпацию шлама после второй стадии разложения, а влажный борат

Na2[B2(0 2)2(0H)4] • 6Н20, что соответствует наименованию дипероксодибортетрагидроксогидрат натрия. Для технического продукта назва­ ние «перборат натрия» и упрощенные формулы, встречающиеся в литературе (ЫаВ0з‘4Н20 и NaB02H20 2-3H20), остаются наиболее применительными, поэтому используются и в этом учебном пособии.

Перборат натрия представляет собой кристаллический порошок белого цвета. Кристаллизуется в триклинной сингонии. Температура плавления 65±0,5° С, плотность 1731 кг/м3. Теоретическое содержа­ ние активного кислорода 10,38%. Теплота растворения в воде ПРИ 16,1° С — 48,416 кДж/моль. В процессе хранения в герметичной упа­ ковке и комнатной температуре в течение года теряет всего 0,1% ак­ тивного кислорода. В процессе сушки пербората натрия над фосфор­ ным ангидридом или концентрированной серной кислотой при обычной температуре теряет три молекулы воды с образованием сое­ динения NaB02-H20 2, содержащего 16% активного кислорода и спо­ собного разлагаться со взрывом. Дальнейшее обезвоживание приво-

276

дат к образованию смеси NaB02H20 2, NaB02xH20 и комплекса [(NaB02)20 2], который бурно реагирует с водой с выделением кисло­ рода и образованием метабората натрия.

В процессе упарки при низких температурах смеси пербората на­ трия с 30%-ным пероксидом водорода получено соединение с четы­ рьмя молекулами пероксида водорода.

Растворимость пербората натрия в воде незначительна. В 100 г воды при 20° С растворяется около 2 г, а при 38° С около 3 г NaBC>3-4H20 . В процессе растворения пербората натрия в воде гидролизуется с выделением пероксида водорода:

NaB02 Н20 2 ЗН20 NaB02 + Н20 2 + ЗН20

В процессе нагревания водного раствора пербората натрия до 50—60° С кислород выделяется с заметной скоростью, а при 100° С — бурно.

В кристаллическом безводном метаборате обнаружены цикличе­ ские триборатные группы:

3-

0 0 0

\/ \ /

вв

оо

\/

V

Перборат натрия широко применяется в качестве отбеливателя, окислителя и составной части синтетических моющих средств.

Способы получения пербората натрия. В химической про­ мышленности применяют два способа получения пербората на­ трия: химический и электрохимический. Химический метод осно­ вывается на реакциях боросодержащего. Перборат натрия можно получить, используя в качестве исходного боросодержащего сырья борную кислоту:

277

В качестве окислителя могут быть использованы пероксиды ме­ таллов, персоли, пероксид водорода, а также кислород воздуха.

В производстве обычно применяют 27—30%-ный раствор перокси­ да водорода, а в качестве боросодержащего сырья — концентрирован­ ный раствор метабората натрия. Процесс осуществляется по реакции

Водный раствор метабората натрия, полученный по одной из ре­ акций (6.1) — (6.8), очищают от примесей, вызывающих разложение пероксида водорода и целевого продукта. Для этого обычно приме­ няют соединения магния, алюминия, цинка в виде их гидроксидов, силикатов, хлоридов или сульфатов. Их вводят в систему в процессе нагревания с последующим отстаиванием, а при необходимости и

обработки исходного боросодержащего сырья карбонатом или гидро­ ксидом натрия с последующим введением пероксида водорода (обыч­ но в виде пергидроля). В качестве исходного боросодержащего сырья применяются синтетический борат кальция и борная кислота.

На рис. 6.28 приведена принципиальная схема получения пербо­ рата химическим способом. Растворы метабората натрия готовят пу­ тем разложения бората кальция гидроксидом или карбонатом натрия в реакторах при 70—95° С. Образующиеся при этом карбонаты сор­ бируют примеси тяжелых металлов. Процесс проводится при pH 10,4 и продолжается 30—60 мин. С применением в качестве исходного сырья бората кальция процесс проводят в каскаде реакторов, а отде-

278

ната натрия и далее на разложение бората. В случае же применения борной кислоты и раствора щелочи часть маточного раствора выво­ дят из системы на специальную переработку, а другую часть — на стадию получения раствора метабората натрия.

Осадок пербората натрия сушат воздухом, нагретым до 120— 130° С; температура продукта на выходе из сушилки 40—45° С. Процесс суш­ ки проводят в аппаратах кипящего слоя, трубе-сушилке или вращаю­ щейся барабанной сушилке.

Карбонат кальция (мел) сушат обычно в распылительной сушилке. Э л е к т р о х и м и ч е с к и й м е т о д п о л у ч е н и я п е р ­

б о р а т а н а т р и я . Перборат получают этим методом, используя как анодный, так и катодный процессы. Катодный метод основан на реакции катодного восстановления растворенного в электролите кис­ лорода до пероксида водорода. В процессе катодного восстановления достигается высокий выход по току — 80% при равновесном содер­ жании пероксида водорода в электролите 0,5% и плотности тока на катоде 0,002 А/см2.

Перборат натрия получают анодным окислением при электролизе раствора смеси тетрабората натрия и карбоната или гидроксида на­ трия на платиновом аноде.

Технологическая схема электрохимической стадии получения пер­ бората натрия, усовершенствованная в УНИХИМе, приведена на рис. 6.30. Систему аппаратов (электролизеры, газоотделитель, тепло­ обменник, кристаллизатор) единовременно при пуске заполняют элек­ тролитом— раствором, содержащим метаборат, карбонат, гидрокарбо­ нат натрия и добавки. При включении тока в электролизерах 1

280