Получение хлорида бария

Прокаливание реакционной смеси ведется в периодически действующих коротких барабанных вращающихся печах (тамбурах), расположенных горизонтально. Основной элемент вращающейся печи - металлический

Получение хлорида бария

Курсовой проект

Химия

Другие курсовые по предмету

Химия

Сдать работу со 100% гаранией

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Курсовая работа

Получение хлорида бария

 

Введение

 

Применение

Хлористый барий нашел широкое применение в промышленности и сельском хозяйстве.

В сельском хозяйстве хлористый барий применяется в качестве яда для борьбы с вредителями полевых, огородных и садовых культур. Водные растворы, содержащие 3-5% хлористого бария, являются кишечным ядом для многих вредителей, например вредителей сахарной свеклы (свекловичного долгоносика), хлопчатника, овощных культур, виноградной лозы, ягодных и плодовых культур, клевера, люцерны и других полевых трав. При опрыскивании зараженных растений растворами BaCl2 вредители погибают, и растения могут нормально развиваться.

В промышленности хлорид бария применяют для получения других соединений бария - сульфата, карбоната, нитрата, хромата, гидроокиси.

В металлургии хлористый барий применяется для получения металлического бария электролизом расплава или дистилляцией приготовленной из BaCl2 амальгамы бария. Расплавы хлорида бария с хлоридами щелочных и щелочноземельных металлов используются при отпуске и закалке стали, а в электролитических закалочных печах как покрытие, предотвращающее закаливаемый инструмент от окисления. При электролитическом производстве магния в электролит в качестве флюса добавляют BaCl2.

В водо- и рассолоочистке в некоторых случаях с помощью хлорида бария осаждают сульфаты, например для очистки котельной воды и рассолов от иона SO42-, а так же при получении некоторых редких металлов (например радия) в качестве соосадителя при выделении их солей из растворов.

В химической промышленности хлористый барий применяется для производства различных красок: баритовой желтой, баритовой кассильской зелени, фарблака, крона и др.

В камвольном производстве хлорид бария применяют при крашении шерсти, а в кожевенном - для утяжеления и осветления различных видов кожи.

В керамическом производстве BaCl2 используют при изготовлении глазури и для предотвращения выцветания керамических изделий.

В ограниченных количествах хлорид бария применяется в полиграфической, химико-фармакологической промышленности, в стекольном деле и пиротехнике. [1]

 

 

1. Характеристика хлорида бария

 

.1 Основные свойства

химический отход производство технологический

Хлористый барий BaCl2 представляет собой кристаллическое вещество белого цвета. Хлористый барий ВаС12 2Н20 кристаллизуется из водных растворов с двумя молекулами воды в виде бесцветных пластинок с плотностью 3,05 г./см3. Кристаллы не изменяются на воздухе. При нагревании выше 113° хлористый барий теряет кристаллизационную воду и превращается в белый порошок. Безводный имеет плотность 3,86 г./см3 и плавится при 962°.

Хлористый барий хорошо растворяется в воде, с повышением температуры его растворимость увеличивается. Насыщенный водный раствор содержит при 0° - 24,0%, при 100°-37,0% ВаС12. Водные растворы, содержащие ВаС12 и Ва(ОН)2, обладают хорошими буферными свойствами в области рН = 13,62 - 13,82. В спирте и кислотах растворяется хуже, чем в воде. В присутствии НСl и особенно СаС12 растворимость ВаС12 в воде резко уменьшается. Водные растворы хлористого бария имеют горько-соленый вкус и ядовиты для людей, животных и насекомых.

Молекулярная масса (в а.е.м.): 208,3

Температура плавления (в°C): 960

Растворимость (в 100 г. жидкости):

вода: 31,6 (0°C)

вода: 58,2 (100°C)

этанол: не растворим

Плотность: 3,92 (20°C, г/см3)

Стандартная энтальпия образования ΔH (298К, кДж/моль): - 860,1 (т)

Стандартная энергия Гиббса образования ΔG (298К, кДж/моль): -810,9 (т)

Стандартная энтропия образования S (298К, Дж/моль·K): 126 (т)

Стандартная мольная теплоемкость Cp (298К, Дж/моль·K): 75,3 (т)

 

1.2 Требования к качеству

 

Технический хлористый барий вырабатывается трех сортов и согласно ГОСТ 742 должен соответствовать следующим требованиям:

 

Таблица 1

Содержание, %Высший сортI сортII сортХлористый барий ВаС12 2Н20, не менее98,596,595Примеси железа, не более0,0020,0030,03Нерастворимый в воде осадок, не более0,10,150,3Хлористый кальций и другие хлориды, не более0,30,40,8Сульфиды (в пересчете на ВаS), не более0,050,100,15Влажность, не более1,03,03,8

Хлористый барий не должен содержать свободной кислоты. При длительном хранении технический продукт несколько слеживается, что объясняется присутствием в нем гигроскопичных примесей, особенно хлористого кальция. Хлористый барий упаковывают в деревянные сухотарные бочки, выложенные изнутри бумагой.

 

 

2. Методы получения

 

Из многих способов получения хлорида бария наибольшее промышленное распространение получили солянокислотный и хлоркальциевый способы. Хлорнатриевый, хлораммониевый, хлормагниевый, хлорный и другие способы получения хлорида бария не имеют широкого применения, хотя некоторые из них в определенных условиях используются или могут быть эффективно использованы.

Солянокислотный способ

В основе этого способа лежит реакция:

 

BaS + 2HСl = BaCl2 + H2S (2.1)

 

Охлажденный плав сернистого бария размалывают в шаровой или трубчатой мельнице и направляют на разложение соляной кислотой. При размоле плава в мельницах мокрого помола выгружаемый из печи плав не охлаждается, а поступает по желобу в мельницу, в которую подается вода или слабый щелок в количестве, достаточном для образования густой шламообразной массы. При этом отпадает необходимость в улавливании вредной пыли и уменьшаются потери от окисления плава воздухом.

Разложение плава соляной кислотой производят в стальных реакторах, футерованных кислотоупорным кирпичом или диабазовой плиткой в два слоя. Подачу плава в соляную кислоту производят в течение 1,5-2 ч при перемешивании реакционной массы до тех пор, пока раствор не приобретет щелочную реакцию, при содержании 18-20 г. избыточного BaS в 1 л. Это приводит к осаждению из раствора примеси железа

 

FeCl2 + BaS = FeS + BaCl2 (2.2)

 

и других тяжелых металлов.

Для полного разложения кислоторастворимых соединений (BaSO3, BaСO3, силикатов бария) и для того чтобы выделяющаяся при разложении силикатов кремниевая кислота не переходила в раствор, используют соляную кислоту с концентрацией не ниже 13% НCl, лучше 15% НCl. Применение более концентрированной кислоты нежелательно, так как это способствует выделению элементарной серы, теряемой с отвалом.

В качестве отхода на каждую тонну хлорида бария из реактора удаляется 0,11 - 0,13 т сероводорода. Вследствие ядовитости сероводорода должны быть обеспечены условия, препятствующие его проникновению в производственные помещения; предельно допустимая концентрация H2S в воздухе рабочей зоны 0,01 мг/л.

По окончании разложения в реактор добавляют горячие промывочные воды для разжижения реакционной массы с целью ускорения отстаивания раствора от нерастворимых компонентов плава и, в особенности от тонкодисперсного илистого осадка сернистого железа. После отстаивания осадка раствор декантируют, оставшийся шлам, содержащий до 5% ВаС12 2Н20, промывают горячей водой (~ 80°). Полученные при промывке шлама слабые растворы хлористого бария используют для последующих промывок, для разжижения реакционной массы перед отстаиванием и для мокрого помола плава сернистого бария. Шлам после промывки смывают струей воды и отправляют по желобу в отвал.

Хлоркальциевый способ

 

BaSO4 + CaCl2 ↔ CaSO4 + BaCl2(2.3)

 

На практике данную реакцию осуществляют, прокаливая компоненты в присутствии восстановителя - угля для восстановления сульфатов в сульфиды. А так как растворимость BaS значительно больше, чем CaS, растворимость которого при 20° всего около 0,2 г/л, то при выщелачивании плава обратная реакция не идет.

Взаимодействие BaSO4 с CaCl2 и углем, лежащее в основе хлоркальциевого способа получения BaCl2 известно также под названием способа Дюфло, является сложным процессом, состоящим из многих реакции, протекающих с разной скоростью.

Прокаливание реакционной смеси ведется в периодически действующих коротких барабанных вращающихся печах (тамбурах), расположенных горизонтально. Топливом служит мазут, подаваемый в печь форсункой.

В печь загружают 1,5-2 т барита, измельченного до 0,5-5 мм, и уголь в количестве 13-15% (в перерасчете на углерод) от веса барита. Загрузка длится 10 мин, после чего люк закрывают; печь приводится во вращение и из резервуара, обогреваемого отходящими от печи газами, через трубу, входящую в заднюю горловину печи, в течение 30-40 мин подают концентрированный раствор кальция, содержащий 800-900 г./л CaCl2. Обогрев резервуара с раствором хлористого кальция требуется во избежание кристаллизации последнего. Количество хлористого кальция (в пересчете на 100%), загружаемого в печь, составляет 48-49% от веса барита. Требуемый раствор хлористого кальция получают выпариванием в вакуум-выпарных аппаратах дистиллерной жидкости содового производства (содержащей ~100 г./л CaCl2).

Выход хлористого бария в плаве составляет около 90% от теоретического по отношению к загруженному бариту. Остывший плав разбивают на куски, дробят до крупности меньше 3 см и направляют на выщелачивание.

Выщелачивание плава производят горячей водой (60-80°). После выщелачивания раствор отделяют от ш

Похожие работы

1 2 3 4 5 > >>