Способ получения двухводного хлористого бария

Изобретение относится к химической промышленности. Способ включает разложение плава сульфида бария солянокислым раствором хлористого бария, получаемым смешением насыщенного маточного раствора после отделения кристаллов хлорида бария с 40% соляной кислотой в соотношении, обеспечивающем долю соляной кислоты в смеси 10-11%, долю хлористого бария 20-21%. Раствор отделяют от нерастворимого шлама и выделяют двухводный хлористый барий охлаждением нейтрального раствора. Изобретение позволяет упростить процесс за счет исключения стадии выпарки раствора.

 

Предлагаемое изобретение относится к технике получения хлористого бария разложением плава сульфида бария раствором соляной кислоты и кристаллизацией хлористого бария охлаждением раствора.

По известному способу [1] плав на разложение подают в 13-15% масс. соляную кислоту до достижения слабощелочной реакции при избытке сульфида бария в количестве 15-20 г/л. Такая технология используется на действующих предприятиях и принята нами за прототип. После окончания разложения шлам отделяют на центрифуге, а в полученном растворе избыток сульфида бария донейтрализуют добавкой соляной кислоты до рН 4-7. Далее раствор упаривают до достижения доли хлорида бария 40-41% масс. (550-600 г/л). После охлаждения упаренного раствора до 20°C выпавшие кристаллы двухводного хлористого бария отделяют на центрифуге.

Поскольку на 1 тонну товарной соли выпаривают до 3 тонн воды, то большим недостатком данной технологии являются большие энергетические затраты, связанные с расходом пара на выпарку, и значительные капитальные затраты на организацию выпарного отделения. Использование для разложения плава сульфида бария более концентрированного раствора соляной кислоты, что позволило бы понизить затраты пара на выпарку, недопустимо из-за увеличения выделения серы в осадок и потерь последней со шламом. Поэтому в действующем производстве техническую соляную кислоту разбавляют водой и позднее несут затраты на выпаривание данной воды.

Другими известными способами [2, 3] решается задача получения части продукта реактивной квалификации («ЧДА» и «Ч») за счет обмывки кристаллов на фильтре [2] или введением в раствор перед кристаллизацией добавки вещества, регулирующего пересыщение и понижающего образование маточных включений в сростках кристаллов хлористого бария [3]. В обоих случаях необходимость упарки перед кристаллизацией предложенными техническими приемами не исключается и такая задача не ставится.

Задачей предлагаемого изобретения является при сохранении требуемой степени разложения плава получение еще на стадии разложения раствора хлористого бария повышенной концентрации, достаточной для выделения товарной соли без упарки раствора перед кристаллизацией хлористого бария.

Поставленная цель достигается тем, что разложение плава сульфида бария ведется солянокислым раствором хлористого бария, получаемым смешением насыщенного маточного раствора после отделения кристаллов хлорида бария с 40% соляной кислотой. В данной смеси поддерживают концентрацию свободной соляной кислоты 10-11% и хлористого бария 20-21% масс.

Пример 1

1 весовую часть плава сульфида бария, содержащего 85% сульфида бария, 10,2% карбоната бария и 1,9% нерастворимых в соляной кислоте веществ, обрабатывают при температуре 100-105°C в течение 120 минут 3-мя весовыми частями солянокислого раствора хлорида бария, содержащего 9% масс. соляной кислоты и 21% масс. хлористого бария. По истечении 120 минут разложения на фильтре отделяют 0,049 весовых частей шлама с долей соединений бария в нем 3,5%, соединений серы - отсутствие. Отфильтрованный раствор нейтрализуют до рН 6 добавлением 0,05 весовых частей 40%-ной соляной кислоты, охлаждают до 20°C и отделяют на фильтре 0,96 весовых частей выпавших кристаллов двухводного хлористого бария.

Пример 2

В тех же условиях 1 весовую часть плава обрабатывают 2,9 весовыми частями солянокислого раствора хлористого бария, содержащего 10% масс. соляной кислоты и 21% масс. хлористого бария. По завершении разложения плава на фильтре отделяют 0,031 весовых частей шлама с долей соединений бария в нем 0,6% и соединений серы - отсутствие. Отфильтрованный раствор нейтрализуют до рН 6 добавлением 0,05 весовых частей 40%-ной соляной кислоты, охлаждают до 20°C и отделяют на фильтре 1,03 весовых частей двухводного хлористого бария.

Пример 3

В тех же условиях 1 весовую часть плава обрабатывают 2,8 весовыми частями солянокислого раствора хлористого бария, содержащего 11% масс. соляной кислоты и 21% масс. хлористого бария. По завершении разложения плава на фильтре отделяют 0,032 весовых частей шлама с долей соединений бария 0,5% и соединений серы - отсутствие. Отфильтрованный раствор нейтрализуют до рН 6 добавлением 0,05 весовых частей 40%-ной соляной кислоты, охлаждают до 20°C и отделяют на фильтре 1,06 весовых частей двухводного хлористого бария.

Пример 4

В тех же условиях 1 весовую часть плава обрабатывают 2,7 весовыми частями солянокислого раствора хлористого бария, содержащего 12% масс. соляной кислоты и 21% масс. хлористого бария. По завершении разложения плава на фильтре отделяют 0,086 весовых частей шлама с долей соединений бария 0,2%, соединений серы - 20,6%. Отфильтрованный раствор нейтрализуют до рН 6 добавлением 0,05 весовых частей 40%-ной соляной кислоты, охлаждают до 20°C и отделяют на фильтре 1,06 весовых частей двухводного хлористого бария.

Пример 5

В тех же условиях 1 весовую часть плава обрабатывают 2,9 весовыми частями солянокислого раствора хлористого бария, содержащего 10% масс. соляной кислоты и 19% масс. хлористого бария. По завершении разложения плава на фильтре отделяют 0,034 весовых частей шлама с долей соединений бария 0,5% и соединений серы - отсутствие. Отфильтрованный раствор нейтрализуют до рН 6 добавлением 0,05 весовых частей 40%-ной соляной кислоты, охлаждают до 20°C и отделяют на фильтре 1 весовую часть двухводного хлористого бария.

Пример 6

В тех же условиях 1 весовую часть плава обрабатывают 2,9 весовыми частями солянокислого раствора хлористого бария, содержащего 10% масс. соляной кислоты и 20% масс. хлористого бария. По завершении разложения плава на фильтре отделяют 0,036 весовых частей шлама с долей соединений бария 0,5% и соединений серы - отсутствие. Отфильтрованный раствор нейтрализуют до рН 6 добавлением 0,05 весовых частей 40%-ной соляной кислоты, охлаждают до 20°C и отделяют на фильтре 1,05 весовых частей двухводного хлористого бария.

Пример 7

В тех же условиях 1 весовую часть плава обрабатывают 2,9 весовыми частями солянокислого раствора хлористого бария, содержащего 10% масс. соляной кислоты и 22% масс. хлористого бария. По завершении разложения плава на фильтре отделяют 0,039 весовых частей шлама с долей соединений бария 0,6% и соединений серы - отсутствие. Отфильтрованный раствор нейтрализуют до рН 6 добавлением 0,05 весовых частей 40%-ной соляной кислоты, охлаждают до 20°C и отделяют на фильтре 1,08 весовых частей двухводного хлористого бария.

Таким образом, при разложении плава сульфида бария солянокислым раствором хлористого бария, содержащим 10-11% свободной соляной кислоты и 20-21% хлористого бария, обеспечивается полное разложение плава сульфида бария с выходом хлористого бария из плава в раствор 98,6-99% и без осаждения в шлам серы (примеры 2, 3, 6).

При концентрации свободной соляной кислоты в солянокислом растворе хлористого бария менее 10% выход хлорида бария из плава в раствор снижается и составляет 96% при концентрации 9% соляной кислоты (пример 1).

При концентрации свободной соляной кислоты в солянокислом растворе хлористого бария более 11% имеет место связывание части сероводорода с осаждением элементарной серы, осаждающейся и удаляемой со шламом (пример 4).

При доле хлористого бария в солянокислом растворе разложения менее 20% выход кристаллов хлористого бария падает.

При доле хлористого бария в солянокислом растворе разложения менее 19% выход продукта составляет 92% от необходимого (пример 5).

При доле хлористого бария в солянокислом растворе разложения более 21% выход хлорида бария из плава в раствор уменьшается. Так, при 22% хлорида бария в растворе разложения он составляет 98%. Одновременно выход кристаллов превышает необходимое количество от поступающего бария с плавом (пример 7).

Предлагаемый способ позволяет при полном разложении плава сульфида бария с выходом бария в раствор на 98,6-99% исключить стадию выпарки нейтрализованного раствора и уменьшить объемы реакторов и другого емкостного оборудования в 1,5-2 раза. За счет снижения величины амортизационных отчислений и уменьшения энергозатрат себестоимость двухводного хлористого бария снижается в 1,2 раза.

Источники информации

1. Позин М.Е. Технология минеральных солей. - П.: Химия. - 1970 г., ч. 1 - 791.

2. Трутнев Г.А., Малахов А.Н., Стригунов Ф.И., Гитис Э.Б., Прошин А.Ф., Шакиров З.М. Способ получения хлористого бария. Авторское свидетельство №652114, опубл. 15.03.79. Бюллетень изобретений №10.

3. Руссо Г.В., Болдырева О.М. Способ получения кристаллов дигидрата хлористого бария. Авторское свидетельство №1557104, опубл. 15.04.90. Бюллетень изобретений №14.

Способ получения двухводного хлористого бария разложением плава сульфида бария раствором соляной кислоты, отделением раствора от нерастворимого шлама и выделением двухводного хлористого бария охлаждением нейтрального раствора, отличающийся тем, что разложение плава сульфида бария ведут солянокислым раствором хлористого бария, получаемым смешением насыщенного маточного раствора после отделения кристаллов хлорида бария с 40% соляной кислотой в соотношении, обеспечивающем долю соляной кислоты в смеси 10-11%, долю хлористого бария 20-21%.