Интенсификация процесса очистки рассола от соединений кальция, магния и сульфат-ионов на основе применения полиакриламидных флокулянтов и поверхностно-активных веществ
ВВЕДЕНИЕ
Оценка современного состояния поставленной научной проблемы. Один из важнейших продуктов химической промышленности является кальцинированная сода. Это связано с тем, что она востребована не только в самой химической индустрии, но и в других самых различных отраслях промышленности: металлургической, строительной, горнодобывающей, текстильной и др. [1-3].
В Казахстане до настоящего времени нет собственного производства кальцинированной соды. Поэтому потребность в кальцинированной соде, которая превышает 400 тыс. тонн в год, восполняют полностью за счет импорта [4,5].
В Казахстане имеются все основные сырьевые ресурсы для производства кальцинированной соды аммиачным способом, как по карбонатному сырью, так и по хлориду натрия.
Значительные залежи галитовых и сульфатных солей (тенардит, мирабилит, астраханит) имеются на озере Жаксыклыш в Аральском регионе. Это месторождение характеризуются сочетанием хлоридных и сульфатных солей натрия, такое сочетание, в больших кол
СОДЕРЖАНИЕ
Введение…………………………………………………………. 7
1 Научно-исследовательская часть ………………….. 9
1.1 Литературный обзор. Патентный поиск ………………………… 9
1.1.1 Развитие технологии получения кальцинированной соды ……… 9
1.1.2 Краткое описание технологии получения кальцинированной соды аммиачным методом ………………………………………… 9
1.2 Физико-химические основы процесса очистки рассола………… 11
1.3 Описание технологической схемы отделения очистки рассола … 14
1.4 Пути интенсификации процесса очистки рассола ……………….. 15
1.5 Постановка задач исследования ………………………………… 17
2 Экспериментальная часть …………………………… 18
2.1 Характеристика целевых и исходных веществ (сырья)……………………….……………………………………… 18
2.1.1 Приборы и реактивы ……………………………………………….. 18
2.1.2 Методика приготовления насыщенного раствора (рассола) хлорида натрия …………………………………………………… 18
2.1.3 Методика определения содержания хлорида натрия в рассоле …. 19
2.2 Методика проведение эксперимента, схема установки …………. 20
2.2.1 Методика определение концентрации Ca2+, Mg2+ и сульфат-ионов в рассоле …………………………………………………… 22
2.2.2 Исследование процесса очистки рассола с применением флокулянтов и поверхностно-активных веществ ……………… 26
2.2.3 Основы предлагаемой технологии очистки рассола …………….. 27
3 Результаты эксперимента и их обсуждение …… 31
3.1 Обсуждение результатов эксперимента …………………………. 31
3.2 Расчеты при очистке сырого рассола.……………………………. 39
3.2.1 Материальный баланс процесса отстаивания ……..…………… 39
3.2.2 Расчет расхода соды и гидроксида кальция ..…………………….. 40
3.2.3 Определение производительности отстойника …………………… 43
Заключение …………………………………………………… 45
Список использованной литературы ……………… 46
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
1 Крашенинников, С.А. Технология кальцинированной соды и очищенного бикарбоната натрия / С.А. Крашенинников – М.: Высш. шк., 1985. – 287 с.
2 Шокин, И.Н. Технология соды / И.Н. Шокин, Крашенинников С.А. – М.: Химия, 1975. – 288 с.
3 Производство соды по малоотходной технологии: Монография/Ткач Г.А., Шапорев В.П., Титов В.М. – Харьков: ХГПУ, 1998. – 429 с.
4 https://www.zakon.kz/4858989-v-kazahstane-postroyat-pervyy-zavod-po.html
5 Бишимбаев, В.К. Инновационные подходы в технологии производства кальцинированной соды / В.К. Бишимбаев, Д.Р. Мукашев // Материалы Круглого Стола на тему:"Инновационные технологии и подходы в металлургии и химической промышленности РК". - Алматы, 2016. - С.84-90.
6 Large Volume Inorganic Chemicals – Solids and Others industry / M. B. Hocking, S. Lowen // Integrated Pollution Prevention and Control. European commission. – Strasburg: 2007. – P.124
7 Process Bref For Soda Ash. / M. Paulsen, S. Kruger // European Soda Ash Producers Association industry. – Prague: 2004. – P.1341.
8 Кaufmann, D.W. Sodium Chloride, The Production and Properties of Salt and Brines. Monograph / D.W. Кaufmann – New York: Reinhold, 1960. – 743 p.
9 Фурман, А.А. Приготовление и очистка рассола / А.А. Фурман, С.С. Шрайбман – М.: Химия, 1960. – 232 с.
10 Фурман, А.А. Поваренная соль. Производство и применение в химической промышленности / А.А.Фурман, М.П. Бельды, И.А. Соколов – М.: Химия, 1989. –272 с.
11 Позин, М. Е. Технология минеральных удобрений / М. Е. Позин – Л.: Химия, 1983. – 335 с.
12 Полиакриламид / Под ред. В.Ф. Куренкова. М.: Химия, 1992. 192 с.
13 Небера, В.П. Флокуляция минеральных суспензий / В.П. Небера – М.: Недра, 1983. – 288 с.
14 Вейцер, Ю.И. Высокомолекулярные флокулянты в процессах очистки природных и сточных вод / Ю.И. Вейцер, Д.М. Минц – М.: Стройиздат, 1984. – 202 с.
15 Hocking, M. B. Polymeric Flocculants and Flocculation / M. B. Hocking, K. A. Klimchuk, S. Lowen // J. Macromol. Sci Chem. Phys. – 1999. – V.39. – N 2. – P.177–203.
16 Мягченков, В. А. Полиакриламидные флокулянты / В. А. Мягченков, А. А. Баран, Е. А. Бектуров, Г. В. Булидорова. – Казань : Казан гос. технол. ун-т, 1998. – 288 с.
17 Hogg, R. Chemical and Physical Variables in Polymer-Induced Flocculations / R. Hogg, R. Bunnel, H. Suharyono // Minerals and Metallurgical Processing. – 1993. – №10. – P. 81–85.
18 Лурье, Ю.Ю. Химический анализ производственных сточных вод / Ю.Ю. Лурье, А.И. Рыбинкова: – М.: Госхимиздат, 1963. – 256 с.
19 Резнииков, А.А. Методы анализа природных вод / А.А. Резнииков, Е.П. Муликовская, И.Ю. Соколов 3-е изд., переработ. и доп. - М.: Недра, 1970. - 488c.
20 Посторонко, А.И. Исследование влияния солей четвертичных аммониевых оснований на процессы отстаивания шлама рассолоочистки / А.И. Посторонко // Восточно
Разрушение гидратных оболочек может происходить при преобладании сил агрегирования над силами отталкивания. При этом процесс сопровождается уменьшением вязкости суспензии и соответствующим увеличением скорости седиментации частиц. Процесс агрегирования, а значить и процесс осаждения частиц суспензии может занимать значительное время, что негативно сказывается на технико-экономических показателях процесса очистки рассола.
Со временем падающие хлопья приходят в достаточно плотное соприкосновение друг с другом, скорость их падения замедляется и начинается стадия уплотнения шлама. Суспензия вновь становится непрозрачной, а скорость перемещения границы раздела твердой и жидкой фаз резко уменьшается. Шлам, богатый карбонатом кальция, в начале уплотнения представляет собой гелеобразную массу и имеет большой объем [1,2].
У дна отстойника скорость осаждения резко замедляется, и процесс осаждения переходит в процесс уплотнения шлама. Уплотнение шлама связано с разрушением хлопьев под действием силы тяжести или движущейся мешалки, способствующей сжатию осевших частиц [2].
При высокой концентрации ионов магния (Mg2+) в сыром рассоле процесс консолидированного осаждения протекает медленно из-за низкого значения электрокинетического потенциала суспензии карбона кальция. Поэтому очистку целесообразно про