Введення
Промислові методи одержання сульфіду натрію передбачають використання як природної сировини, так і попутних або побічних продуктів хімічний виробництв.
Сульфід натрію виробляють наступними способами:
) відновлення сульфату натрію твердими вуглецевими матеріалами;
) відновлення сульфату натрію газоподібними відновниками;
) абсорбція сірководню гідроксиду натрію;
) електролітичний (амальгамний) спосіб;
) обмінне розкладання сульфіду барію сульфатом, карбонатом і гідроксидом натрію.
Але основним способом одержання сульфіду натрію є термічне відновлення сульфіду натрію твердими вуглецевими матеріалами.
Упродовж усього часу існування виробництва сульфіду натрію, мінялося тільки його апаратурне оформлення. Спочатку це були подові печі, потім обертаються барабанні і, нарешті, шахтні печі безперервної дії. Практика роботи шахтний печей виявила ряд її істотних переваг: висока інтенсивність, високий коефіцієнт використання тепла, можливість роботи печі на вологому сировину, а головне безперервність процесу.
Досягнутий на практиці вихід сульфіду натрію по відношенню до витраченого сульфату натрію становить 60-75% від теоретичного.
1. Фізичні властивості сульфіду натрію Na 2 S
сульфід натрій абсорбція електролітичний
Na 2 S - сульфід натрію, безкисневих сіль, білого кольору, дуже гігроскопічна, щільність 1,856 г/см 3, t пл=1180 ° С, t кип=1 300 о С. Молекулярна маса сульфіду натрію М =78,01. Розчинність у воді (%): 13,6 (20 ° С), 45,0 (97,5 ° С). При температурі нижче 48 о С з водного розчину кристалізується кристаллогидрат Na 2 S · 9H 2 O, вище 48 о С - Na 2 S · 6H 2 O.
У воді сульфід натрію гідролізується: Na 2 S + H 2 O=NaOH + NaHS.
Сульфід натрію при взаємодії з кислотами виділяє сірководень, легко окислюється киснем повітря до тіосульфату, а потім до сульфіту і сульфату натрію, а також утворює політіонові кислоти. Він розчини в нижчих спиртах (метанол, еталон), що використовується на практиці для отримання чистого сульфіду натрію.
Na 2 S є сильним відновником: розбавлена ??азотна кислота окисляє сульфід натрію до сірки S, концентрована HNO 3 - до Na 2 SO 4 (сульфат натрію). Сульфід натрію взаємодіє з галогенводородних кислотами і розведеної H 2 SO 4 з виділенням H 2 S і гідроксиду натрію.
. Отримання сульфіду натрію відновленням сульфату натрію коксом
Теоретичні основи
При нагріванні суміші сульфату натрію з коксом до 950-1200 ° С протікають наступні сумарні реакції:
2 S0 4 + 2С=Na 2 S + 2СО 2 (а)
Na 2 S0 4 + 4C=Na 2 S + 4CO (б)
Na 2 S0 4 + 4CO=Na 2 S + 4CО 2 (в)
Значна кількість сульфіду натрію утворюється по реакції (а). Одночасно з основним хімічним процесом йдуть побічні, в результаті яких в плаву присутні домішки карбонату Na 2 CО 3, тіосульфату Na 2 SО 3 і силікату натрію Na 2 SiO 3 та інші солі. Побічні реакції призводять до витрачання сировини і забруднення продуктів баластними солями.
Ступінь відновлення сульфату натрію залежить від поверхні зіткнення фаз, співвідношення сульфату натрію і вугілля та вмісту домішок в шихті, від температури і т. д.
Для збільшення поверхні зіткнення реагуючих фаз шихту складають з брикетів сульфату натрію і шматочків коксу. Однак у виробничих умовах інтенсивне відновлення починається лише після появи рідкої фази сульфату натрію, смачивающей поверхня частинок коксу.
Кокс вводять в шихту в надлишку, тому що частина його в печі вигоряє і не бере участі в процесі відновлення. Надлишок коксу збільшує в'язкість плава, зменшує його теплопровідність, і, в кінцевому підсумку, знижує продуктивність печі. Оптимальне співвідношення Na 2 SО 4 і коксу встановлюють дослідним шляхом в заводських умовах.
Процес отримання плава сульфіду натрію можна розбити на три основні періоду: плавлення, кипіння і дозрівання.
У перший період шихта прогрівається і сульфат натрію плавиться. Чистий сульфат натрію плавиться при 890 ° С, але при наявності в шихті домішок сульфіду натрію, сульфатів і сульфідів лужних і лужноземельних металів температура плавлення сульфату натрію знижується. У період плавлення сульфату натрію швидкість його відновлення, поступово зростає. Освіта Na 2 S супроводжується виділенням газоподібного оксиду вуглецю (IV).
Другий період відновлення характеризуєтьс...
