Тақырыбы: H2SO4  өнеркәсібінің шикізаты олардың сипттамалары. H2SO4  өндірісінен шығатын қалдықтарды тазарту әдістері.

Мақсаты: Бұл срс жазу барысында  H2SO4  өндіру кезінде  пайдаланылатын шикізаттар туралы жазу. H2SO4  пайдалану аясын көрсету.Бұл өндірістен шығатын қалдықтармен қалай жұмыс жасайтынын көрсету.Қазақстанда қайда өндіретінің айту.

Барысы: H2SO4  өндірісінде шикізат ретінде қарапайым күкірт және күкірт бар қосылыстарды алуға болады.Негізінен табиғатта бос күйінде күкірт кездеспейді.Көбіне  ол металл сульфидтері, сульфаттары түрінде кездеседі,сонымен қатар ол мұнайдың, тас көмірдің ,табиғи газдардың құрамында кездеседі.Күкірт  көп мөлшері оксиді түрінде түсті металлургияны өндегенде газының құрамында және де H2S  түрінде кездеседі.Олар жанғыш газдардан тазартқан кезде бөлінеді.

Негізінен шикізат көздері көп,бірақ қазіргі кезде тек жай S пен  темір колчеданы пайдаланылады FeS2  пайдаланылады.Бұл шикізаттарды  шектелген мөлшерін жылу электростанцияларында және мыс балқытатын өнеркәсіптерде пайдалану,құрамындағы SO2 концентрациясының аздығымен түсіндіріледі.Бұл кезде шикізат құрамындағы колчедан мөлшері азаяды да,ал күкірт мөлшері өседі.

H2SO4  өндірісініңм негізі ретінде бастапқы 2 стадияны аламыз: шикізатты дайындау және оның жануы.Өндіріс кезінде пайдаланылатын мөлшері мен аппаратуралық жабтықталуы шикізаттың табиғатына байланысты. Шикізаттың табиғатына қарап H2SO4  өндірісінің технологиялық деңгейін анықтайды.

1.Темір колчеданы. Химиялық құрамында FeS2 және басқа да металлдардың сульфидтерінен ( Cu, Zn,Ni,Co),корбанаттарынан тұрады.Колчеданды өндіріске дайындау кезінде , одан бірінші бағалы металлдарды бөліп алады, FeS2 концентрациясын көбейтеді.

2. Күкірт. Жай S- ті күкірт рудаларынан немесе құрамдарында SO2 немесе  H2S бар газдарынан алады.

3.Күкіртсутек. Бұны алудың негізгі көзі түрлі жанғыш газдар: коксты , генераторлы, мұнай өнімдерінің газдары.Тазартылғанда құрамдарында H2S мөлшері 90 %-ға дейін жетеді.Осыдан кейін арнайы тазартуларды қажет етпейді.

4.Түсті металлургияның газдары.Бұл газдар құрамында 4% тен — 10% дейін SO2 бар.

Күкірт қышқылын өндіретін завод химиялық  процестерді жүргізуде оптималды жағдайларынқамтамасыз етуде электронды есептеу машиналарын қолданады. Электронды есептеу машиналары әрбір аппараттағы процестерді бақылап, белгіленген температура мен концентрацияның бірқалыпты болуын қамтамасыз етеді.

Басқаруды автоматтандыру арқасында еңбек өнімі артады, өндіріс режимі өте тұрақты. Мұның өнім шығымын арттыруда және оның сапалы болуында маңызы зор. Бүгінгі таңда күкірт қышқылын химия өнеркәсібінің азығы деп атайды, себебі  күкірт қышқылынсыз ешбір химиялық лаборатория жұмыс істей алмайды.

Болат пен шойын машина өнеркәсібінде қандай қажет болса, химия өнеркәсібінде күкірт қышқылы сондай орын алады.

Елімізде айналадағы ортаны қорғауға көп көңіл бөлінеді. Күкірт қышқылын өндіретін зауыттарда аппаратураны герметикалау, газ тазартқыш қондырғылар қолдану арқылы айналадағы ортаны ластанудан сақтап қалуға болады.

Қазақстанда  Таразда, Ақтөбеде суперфосфат зауыттары бар. Шымкент, Өскемен, Жезқазғанда күкірт қышқылын өндіретін цехтар бар.

Сонымен  H2S04 өндірісіндегі колчеданнан шыққан қатты  қалдықтар, ол пиритти  жарықшақ (пиритные огарки),жуылған, тұндырғыны жинайтын  құбырлардағы шламдар және қышқылды холодильниктердегі, сулы электрофильтрдегі шламдар.

Темір колчеданын жандырғанда пиритті жарықшақтың қалдықтарының мөлшері барлық колчедан мөлшерінің 70% құрайды. 1 т колчеданды өндіргенде 0,55 т қалдық шығады.Кейде күкірт қышқылын өндіргенде,шикізат қалдықтарынан металлдарда бөлініп алынады.Тас көмірмен байытылған,флотация әдісін қолданғанда шыққан  қалдықтардың құрамында көп мөлшерде мыс,мырыш, күміс, алтын және де басқа металлдардың болуымен ерекшеленеді.

Пиритті жарықшақтардың утилизациясы, түсті металлдарды бөліп алуда және шойын мен болат өндірісінде,цемент және әйнек өнеркәсібінде,ауыл шаруашылығында пайдаланылады.

Пиритті жарықшалардан бағаланатын компоненттерді алу үшін күйдірудің әртүрлі әдістері пайдаланылады.Егер колчеданның құрамында 0,5% мыс болса,онда жарықшақты мысты бөліп алу үшін өңдейді.Ол үшін көбіне күйдірудің хлорлау әдісі қолданылады.Ол жарықшақтан тек  85-90% мыс ғана емес,сонымен қатар біраз мөлшерде асыл металлдарды да алуға болады.Алынған мыстың бағасы,жарықшақты күйдіруге кеткен шығынды жабады.

Хлорлы күйдіруден бұрын, жарықшаққа NaCl қосады.Күйдіру кезіндегі реакциядан кейін  мыс еріген CuCI2 қосылысына ауысады.Ал күкірт NaCl мен бірге әрекеттесіп, натрий сульфатын түзеді.Күйдіруге оптималды температура 550-600° С болып табылады.Егер жарықшаққа күкірт жетіспеген кезде онда колчедан қосамыз.

Бұл процесс кезінде жүретін реакциалар күрделілеу.Басында сульфаттардың тотығыу жүреді.

2MeS + 302 -> 2Me0 + 2S02,

Me0+s02 + 0,50, -> MeS04,

S02 + 0,502 -> S03,

Fe2(S04)3 + 6NaCl -> 3Na2S04 + 2FeCl3.

Содан кейін газ фазасымен әрекеттесу жүреді (02, SO, S03, Н2О).

2NaCl + S02 + 02 -> Na2S04 + Cl2,

4NaCl + 2S03+02 -> 2Na2S04 + 2Q2,

2NaCl + S03 + H20 -> Na2S03 + 2HC1,

4FeCl3+302->  2Fe203 + 6C12,

2FeCb + 3H20 ->  Fe203 + 6HC1.

Түзілген   Cl мен HCl жарықшақта кездесетін металл сульфидьері мен оксидтерімен әрекеттеседі.

MeS + Cl2+ 1,502 -> MeCl2 + S03,

MeS + Cl2 + 02 ->  MeCl2 + S02,

MeS + 2HC1 +1,502 ->  MeCi2 + S02 + H20,

Me0 + 2HC1 -> MeCl2+H20,

2Me + 3C12  ->  2MeCl3.

Ең соңғы реакция

Си + 2S + 4NaCl + 3,502 + Н,0 СиС12 + 2Na2S04 + 2HCL

Күйдірген кездегі 85-90% жарықшақ мыс еритін CuCl тұздарына айналады.Күйген мыс массасын жылы сумен  негіздендіреді .Температураны көтерген сайын реакция тез жүреді.алынған сығындымызды темір скрабымен,цементті мыс алу үшін,өндейміз.Бұл операция ауа қатынасынсыз жүргізіледі,себебі оттек қатысында алынған цементті мысты ластайтын Fe(OH)3 түзіліп кетеді.Цементті мыс құрамында 70-90% Cu болады.Ол қара мысқа дейін қайта балқытуға жіберіледі,ол мыс купоросын алуға қатысады.

Жоғарыда айтып кеткендей,жарықшақтарды көбіне құрылыста пайдаланылады екен.Цемент алу үшін керек щихтаның құрамына қосады.Және де ауыл шаруашылығында,яғни құрамында мыс бар тыңайтқыштар ретінде пайдалынылады. Сонымен қоса, пиритті жарықшалар түсті металлургияда құрамында темір бар флюстар ретінде,ал құрылыс материалдары өндірісінде инсектицидтерді алуға пайдаланылатын  темір бояуышы ретінде қолданылады.

Шикізат ретінде пайдаланылатын колчедан құрамында 0,002-0,02% селен бар. Колчеданды күйдірген кезде SO2 мен қатар SeO2 түзіледі.Селен табиғатта металл сульфидтерімен қосылыс күйінде,аз концентрацияда кездесетіндіктен  шикізат қалдықтарының негізгілері болып келеді.Селеннің көп мөлшері, жуылған мұнара мен сулы электрофильтрлерде бөлінетін шламдармен,бөлінеді.

Ол да күрделі процесс.Күйдіргіш газды тазарту Se02 кезінде  күкірт қышқылы тамшылары мен сіңіріледі. Se02нің күкірт қышқылында еруі температураның өсуімен  жоғарылайды.

Se02 + 2S02 + 2Н20= Se + 2H2S04.

Сол уақытта политиоселен жаңа қышқылдарың және(типа H2SeS206)  селенді қышқылдардың түзілуі жүреді.

Se02 + 3S02 + 2H20= H2SeS206+H2S04,

Se02 + Н20 -> H2Se03.

Селенді қышқыл мен селенопоитионаттар 70° С төмен температураға тұрақты.  Ал одан жоғары  температурада олар ыдырап кетеді.

H2Se03 + 2S02 + H20= Se + 2H2S04,

H2SeS206 =Se + Н2O + SO

Шламдармен бірге металды селендер тұнады.Бұның құрамында 5% селен бар.Ол селенді бөліп алудың бірнеше әдістер бар.Ең көп қолданылатыны, холодильникті, құбырдың тұнған жерлерін,қышқылдар жиналатын құбырларды  тазалаған  кезде шламды сумен араластырады да,бумен металлды селен бөлінгенше қыздырады.Бөлінген пульпаны фильтрлеп,алынған тұнбаны сумен және 0,5%-ды соды ерітіндісімен  шаяды.Сосын шламды 90-100° С кептіреді.Алынған шламнан  10-12% селен бар шихта дайындайды.1 т күйдірілген колчеданнан  10-50г селен алады да, 10-20г сода,темір сульфатының 10-20г шығындалады.Ол селеннің тез тұнуы үшін электро шаю кезінде қосылады. Және де  5-10кг  бу шығындалады.Колчеданнан селенді боліп алу молшері 30-60% құрайды.

Қорытынды :  химиялық технологияның негізгі принциптерінің бірі – шикізатты комплексті өңдеу. Күкірт қышқылы өндірісінде табиғи сульфидтерді комплексті өңдеу қазіргі уақытта басты орын болып отыр. Бұл өндіріс үшін экономикалық жағынан тиімді, шикізатты, оның құрамын толық пайдалану өндіріс эффектісін арттырады.Бұл өндірістен шығатын қалдықтарды ұтымды пайдалану керекпіз,себебі қалдықтардың құрамында пайдаға асатын бағалы химиялық қосылыстар көп.Қай уақыттада эканомикалық  және экологиялық жағынан тиімді өндірісті таңдау тиімді болып келеді.


Тағы рефераттар