книги / Металлургия, технология угля и неметаллических полезных ископаемых

Возможность окисления S02 в газовой фазе (без воды) не установлена.

Окись азота затем вновь окисляется кислородом воздуха, пе­ реходя вновь в высшие окислы:

2NO + 0 2= 2N02; NO + N02= No03.

Таким образом, окислы азота в данном процессе играют роль

NO + N02-b 2H2S04= 2 (NO) HS04+ Н20.

Строение нитрозилсерной кислоты:

О

0 = N —О—S

н — О о

В продукционную башню вводится также и вода, ттод дейст­ вием которой нитрозилсерная кислота подвергается гидролизу:

(NO) HS04+ Н20 = H2S04+ HN02.

Двуокись серы растворяется в воде и образует сернистуюкислоту

S02+ Н20 = H0SO3.

Последняя окисляется в растворе азотистой кислотой до сер­ ной ‘кислоты 1

H2S03+ 2HN02= H2S04+ 2N0 + Н20.

В серную кислоту переводится до 90% всей двуокиси серы. Серная кислота из башен спускается в сборник, а газы, содержа­ щие N02 и N0 , проходят через адсорбционные башни, где погло­ щаются серной кислотой. Там и образуется нитроза, идущая на

1 Некоторая часть двуокиси серы окисляется в газовой фазе в трехокись,. которая реагируя с водой, образует серную кислоту:

SOo -I- NO2 == SO3 N0 ;

SO3 + н20 = H3S0 4.

орошение сернистого газа в продукционных башнях. З ап ас окис­ лов азота пополняется добавлением в систему азотной кислоты HN03.

Концентрация получаемой серной кислоты 75—78% H2S04. Технологическая схема производства серной кислоты из обжи­ гового сернистого газа башенным способом представлена на

рис. 96.

| H N q,

Рис. 96. Технологическая схема производства серной кис­ лоты из обжигового сернистого газа башенным способом

Очищенный от огарковой пыли обжиговый -сернистый газ про­ ходит последовательно через четыре башни. В продукционных башнях У, 2 газ орошается нитрозой и сюда же подается вода. Здесь .происходит образование серной кислоты. Одна треть сер­ ной кислоты из башни 1 выводится как готовая продукция, а ос­ тальная кислота идет на орошение башни 4. Эта кислота загряз­ нена примесями, оставшимися в обжиговом сернистом газе после

в высшие окислы, которые, взаимодействуя с серной кислотой в башне 4, образуют нитрозу. Для повышения абсорбции газов с целью охлаждения орошающей кислоты последнюю' пропускают через холодильники 5.

Интенсификация башенного процесса обусловливается повы­

рированной серной кислоты. Для рационализации башенных си­ стем предлагаются безнасадочные башни с распыливающими форсунками, комбинация из башенной и контактной систем, сов­ мещение производства серной и азотной кислот и т. д.

При к а м е р н о м с п о с*о б е получения серной кислоты процесс окисления двуокиси серы происходил <в свинцовых каме­ рах (без насадок), преимущественно в газовой фазе. Камерные установки были громоздкими и дорогими. Камерный способ по­

Над, 98,3%-ной серной кислотой состав паров одинаков с соста­ вом жидкой фазы. С понижением концентрации серной кислоты содержание H2S04 в парах понижается и над 80%-ной серной кислотой в парах остаются лишь ее следы. Таким образом упа­ ривание кислоты до концентрации свыше 80% приведет не толь­ ко к испарению воды, но и к испарению кислоты.

Для концентрирования серной кислоты наибольшее примене­ ние получили барботажные концентраторы. Схема концентриро­

щий собой горизонтальный барабан, разделенный вертикальной перегородкой на три камеры. Упариваемая серная кислота дви­ жется в концентраторе противотоком барботирующим через нее топочным газам. Концентрированная кислота через холодильник поступает в сборник кислоты и насосом подается на склад. От­ ходящие газы, содержащие сернокислотный туман и брызги, -про­ сасываются через электрофильтр. Осажденная здесь серная кисло­ та возвращается обратно в концентратор.

Концентраторы с внешним обогревом требуют больших за­ трат и менее производительны, а потому менее распространены. Имеется ряд предложений по совершенствованию процесса кон­ центрации серной кислоты путем распыления ее, применения 'пе­ регретого шара, повышения концентрации кислоты в самом ба­ шенном процессе ее получения и др.

§ 6. Правила безопасности при работе с серной кислотой

Как в производстве, так и при использовании серной кислоты поскольку это очень активный агент, необходимо соблюдать соот­ ветствующие правила безопасности. Имея дело с серной кисло­

зистые оболочки, вызывая слезоточивость и резь в глазах, по­ чему его и называют «глазоедкой». Легкая резь в глазах появ­ ляется уже при концентрации в воздухе 0,0005% S02.

При' содержании в воздухе 0,06 мг/л S02 возможны отравле­ ния, -сопровождающиеся отеком легких и расширением сердца Предельно допустимая концентрация S02 в воздухе рабочих помещений 10 жг/ж3. При загазованности помещения S02 вход в него разрешается только в противогазах. При признаках от­

делениях SO3, затрудняет дыхание. Предельно допустимая концент­

рация SO3 и серной кислоты в воздухе рабочих помещений 1 мг/м3. При признаках отравления необходимо горло полоскать содой, осторожно вдыхать пары спирта или эфира и вызвать врача.

Ок и с л ы а з о т а в воздухе вызывают раздражение дыхатель­ ных путей и отек легких, сопровождающиеся сильным кашлем, головной болью и рвотой. Содержание <в воздухе 150—200 мг/м3 окислов азота (в пересчете на N20 5) уже очень опасно. Предельно допустимая концентрация окислов азота — 5 жг/ж3. При отрав­ лении окислами азота необходимо вывести пострадавшего на све­

смеси, поэтому при обнаружении наличия сероводорода (что чув­ ствуется по его запаху тухлых яиц) надо -принимать особые меры противопожарной безопасности. Небольшие концентрации серо­

дыхательных центров. Предельно допустимая концентрация серо­

на кожу, вызывает долго не заживающие ожоги. Большие ожоги смертельны. Пострадавший от серной кислоты участок кожи необходимо немедленно промыть сильной струей холодной воды, а затем 5%-ным раствором соды. При сильных ожогах немед­ ленно обратиться к врачу-

При работе с серной кислотой обязательно надо пользо­ ваться очками, резиновыми перчатками, фартуками и сапогами. При переливании серной кислоты и ее смешении с водой следует вливать кислоту в воду, но ни в коем случае не воду в кислоту, так как может произойти ее разогрев и разбрызгивание. Проли­ тую кислоту надо немедленно смыть водой, а места, облитые кислотой, нейтрализовать из'вестью.

Правила .безопасности при работе с электрическим током должны с особой тщательностью выполняться в помещениях, где

ральные (вещества, содержащие необходимые для растений эле­ менты питания, вносимые в почву под сельскохозяйственные

культуры с целью получения высоких устойчивых урожаев. Некоторые минеральные вещества применяют для улучшения физико-химических свойств почвы — нейтрализации избыточной кислотности, создания прочной мелкокомковатой структуры и т. д. Большая часть минеральных удобрений производится на хи­ мических заводах в промышленных масштабах.

Для питания сельскохозяйственных культур в почве чаще всего не хватает азота, фосфора и калия. Этот недостаток воспол­ няют азотные, фосфорные и калийные минеральные удобрения. Они содержат один, два или все три из указанных элементов1. По числу содержащихся в удобрении питательных элементов их называют простыми и комплексными — двойными или тройными (например, азотнофосфорные, азотнофосфорнокалийные удо­ брения).

Комплексные удобрения разделяют по способам их получения на смешанные, представляющие механическую смесь различных удобрений, и сложные, которые получают сплавлением, совмест­ ной кристаллизацией или химическим взаимодействием основных компонентов удобрения.

Рост производства минеральных удобрений в СССР представляется- в следующем виде:

Среди минеральных удобрений ведущее место принадлежит фосфорным удобрениям. В настоящее время намечается относи­ тельная тенденция роста азотных и сложных удобрений.

Развитию в СССР добычи и переработки фосфатов на мине­ ральные удобрения способствовало то обстоятельство, что в 20-х годах текущего столетия на Кольском полуострове были открыты мощнейшие (в мире месторождения апатитовых руд (разведанные запасы превышают 2 млрд, г.), а в 30-х годах фосфоритовые ме­ сторождения в Кара-Тау (Казахской ССР) с общими запасами около 1,3 млрд. т. Мощные месторождения фосфоритов известны теперь также в Эстонской ССР (Маарду), в Ленинградской обла­ сти (Кингисепский фосфоритный рудник), в Курской и Москов­ ской областях.

1 Фосфор, азот и калий являются необходимыми элементами в структуре любого растения. Последние данные агрономической науки говорят о сущест­ венном значении для нормального роста п развития растений также небольших количеств и других элементов — бора, меди, марганца, цинка и т. д. Недостаток в почве этих элементов восполняется мнкроудобрениями, содержащими необхо­ димые для этих растений элементы.

Крупнейшее месторождение калийных солей находится на Се­

Мощные месторождения калийных солей находятся также в Бе­ лоруссии (Солигорск) и в западной части Украины (в районе Львова и др.). Для производства минеральных удобрений идет свыше 90% всех добываемых калийных солей.

М и н е р а л ь н ы е у д о б р е н и я выпускаются промышленно­ стью 'преимущественно в порошкообразном или гранулированном виде (размер частиц 1—4 мм). Гранулирование улучшает воз­ можность хранения и рассева удобрений, а также улучшает некоторые их свойства. Например, при гранулировании уменьшает­ ся контакт гранул удобрения с почвой, что обусловливает замедле­ ние перехода содержащихся в них компонентов в нерастворимые в воде 1Соединения.

Все азотные и большинство калийных удобрений растворимы в воде. Фосфорные удобрения по степени их растворимости, опре­ деляющей доступность Р2О5 растениям, подразделяются на водо­ растворимые, цитратнорастворимые (в аммиачном растворе ли­ моннокислого аммония), лимоннорастворимые (в 2%-ном раст­

и водорода, а также получают в качестве побочного продукта ври коксовании углей.

Наиболее распространенное азотное удобрение — аммиачную селитру (получают из аммиака и азотной кислоты. Для улучше­ ния ее физических 'свойств в состав селитры вводят различные добавки (известняк, мел и др.). Сульфат аммония получают при взаимодействии аммиака с серной кислотой.

Основным сырьем для «производства фосфорных удобрений служат природные фосфаты—.минералы апатит и фосфорит, а также для этой цели используют иногда отходы промышленно­ сти, богатые соединениями фосфора.

Источником получения калийных удобрений являются природ­ ные калийные соли — минералы, содержащие калий. Концентри­ рованные калийные удобрения *в виде хлористого калия получа­ ют химической переработкой калийных солей. Минералы силь­ винит и каинит используются в качестве удобрений в сыром виде, без химической обработки, после тонкого их измельчения.

По запасам фосфатного и калийного сырья СССР занимает первое место в мире. Наличие столь мощной сырьевой базы обес­ печивает гигантский рост промышленности минеральных удобре­ ний, отвечающий решению задачи ведения рационального сель­ ского хозяйства, путем повышения урожайности сельскохозяйст­ венных культур.

Качество минеральных удобрений характеризуют по содержа­ нию в них питательных элементов и выражают его в весовых

К2О и т. д. Удобрения характеризуются также рациональными формулами, например, выражение N15P30K35 означает, что при­

наличие в них усвояемого фосфора, растворимого в воде и в раст­ воре цитрата аммония. Основная характеристика калийных удоб­ рений определяется содержанием в них К2О.

Существенное значение в характеристике удобрений имеет их

Ф о с ф а т н ы м и называются руды, содержащие фосфаты — природные соли ортофосфорной кислоты Н3Р04. Наиболее рас­ пространенными из этих солей являются минералы апатит и фос­ форит. Соответственно называются и руды, содержащие эти ми­

Минерал апатит имеет крупную кристаллическую структуру;

Соответственно различают фторапатит и хлорапатит. В при­ роде значительно более распространен фторапатит.

Кальций в апатитах часто бывает изоморфно замещен строн­ цием, марганцем, калием и натрием, а также элементами, относя­ щимися к группе редких земель (лантаном, церием, неодимом и др.)* Фтор и хлор в рудах некоторых месторождений апатита частично замещены СО3, SO4, ОН.

Руды со значительным содержанием нефелина называют апа­ тито-нефелиновыми. В нефелине, как правило, содержится 0,01— 0,02% галлия. Существенное значение в составе апатитов имеет сфен — титаносиликат кальция CaTi(Si04)О.

Такие руды представлены Хибинскими апатитами. Содержание Р20 5 в апатито-нефелиновой руде не превышает 20% и в естест­ венном виде она непригодна для дальнейшей переработки на удобрения. Обогащение этого сырья является непременным усло­ вием для его использования в народном хозяйстве.

Одной из очень вредных примесей в руде являются окислы железа, которые при обработке измельченной руды серной кисло­ той увеличивают расход последней и переходят в состав жидкой фазы суперфосфата^ а затем могут выпадать из нее в твердую фазу в виде средней соли FeP04-2H20, плохо усвояемой расте­ ниями.

Tu 0,6—0,4; Yb 0,0— 1,7; Lu 0,0—0,4.

Нежелательной примесью в руде являются также карбонаты (преимущественно кальция) легко разлагающиеся кислотами. Наличие их в руде вызывает повышенный расход серной кислоты

последний начинает мазаться и в связи с этим затрудняется его применение.

Двуокись кремния существенно не влияет на свойства конеч­ ной фосфатной продукции, однако, оставаясь в руде, она увеликивает балласт и тем удорожает перевозку продукции.

Особо следует учитывать возможности выделения из руды ред­ ких и рассеянных элементов, которые могут концентрироваться в различных фракциях и промпродуктах обогащения.

Для апатито-нефелиновых руд широкое распространение по­ лучил флотационный метод обогащения, при котором в концент­ рате сосредоточивается апатит, содержащий примерно 40% Р2О5, а в хвостах остается нефелин. Последний представляет со­ бой сложный алюмосиликат калия и натрия, является прекрас­ ным самостоятельным сырьем для производства алюминия и других продуктов.

Дальнейшее обогащение нефелиновых хвостов дает возмож­

центраты для использования в металлургии.

Таким образом полностью используется апатито-нефелиновая руда.

Принципиальная схема комплексного обогащения апатито-не­ фелиновой руды и использования получаемых продуктов, разра­

тофосфорной кислоты, образовавшийся из фосфора, содержаще­ гося в остатках организмов прежних геологических периодов. Фосфорит обладает преимущественно аморфно-коллоидной струк­

турой.

В фосфоритных рудах, как правило, почти всегда встречаются