Общая характеристика и методы получения Na2SiF6. Теоретические основы метода получения кремнефторида натри при очистке фтороводородной кислоты. Характеристика основного и вспомогательного сырья. Технологическая схема и расчет процесса получения Na2SiF6.
Краткое сожержание материала:

Размещено на

Министерство образования Российской Федерации

ФГАОУ ВПО УрФУ имени Первого президента России Б.Н.Ельцина

Химико-технологический институт

Кафедра технологии неорганических веществ

Курсовая работа

по дисциплине: Теоретические основы производства минеральных

солей и удобрений

на тему: «Производство кремнефторида натрия при очистки фтороводородной кислоты»

Руководитель Л.Е. Толкачева

канд. техн. наук, доцент

Студентка М.А. Ашихмина

гр. Х-390601А

Екатеринбург, 2012

Содержание

• 1. Характеристика Na2SiF6
• 2. Методы получения кремнефторида натрия
• 3. Получение кремнефторида натри при очистке фтороводородной кислоты
• 3.1 Теоретические основы метода
• 3.2 Характеристика основного и вспомогательного сырья
• 3.3 Описание технологической схемы процесса
• 3.4 Аппаратурное решение метода
• 3.5 Характеристика отходов, проблемы их обезвреживания и полезного использования
• 3.6 Технологические расчеты
• Заключение

1. Характеристика Na2SiF6

Кремнефторид натрия (гексафторосиликат натрия) - белый кристаллический порошок, в виде гексогональных кристаллов, изредка в природе встречается в виде минерала маллордита. Плотность 2,68 г / см3, Молекулярная масса 188,06 а. е. м. Мало растворим в воде: при 0 растворимость равна 0,435 г/100г воды, при 17 0,65 г/100г воды, при 100 0,435 г/100г воды. Растворимость увеличивается при увеличении температуры. Способен реагировать с концентрированными кислотами, в процессе выделяется фтористый водород. При нагреве до 570 разлагается, выделяя едкие и токсичные пары, в том числе фтор. Токсичен, пожаро- и взрывобезопасен.

Технический кремнефторид натрия выпускается по ГОСТ 87 - 77. Данные по ГОСТу представлены в табл. 1.1.

Таблица 1.1. Химический состав технического кремнефторида натрия

Компонент	Высший сорт	Первый сорт
Na2SiF6, % мас., не менее	98,00	95,00
Свободная кислота в пересчете на HCl, % мас., не более	0,10	0,15
Влага, % мас., не более	0,50	1,00

Кремнефторид натрия применяют в различных областях, например:

· Для получения матовых и опаловых стекол и непрозрачных эмалей;

· В производстве кислотоупорных цементов и замазок;

· Для обработки тканей;

· При флотационном обогащении пирита;

· Для фторирования питьевой воды;

· В качестве инсектофунгицида (химическое вещество для защиты растений одновременно от вредных насекомых и грибных заболеваний. 
[ГОСТ 21507-81]);

· Для консервирования древесины;

· В металлургии при получении бериллия и марганца.

Кремнефторид натрия, используемый для анализа характеризуется показателями ЧДА (чистый для анализа) и Ч (чистый), данные показатели представлены в табл. 1.2.

Таблица 1.2. Характеристики показателей «ЧДА» и «Ч» для Na2SiF6

Показатели	ЧДА	Ч
Массовая доля Na2SiF6, %, не менее	99	98
Массовая доля свободной кислотности (HF), %, не более	0,03	0,05
Массовая доля потери при высушивании, %, не более	0,04	0,20
Массовая доля сульфатов (SO4)2-, %, не более	0,005	0,050
Массовая доля хлоридов (Cl)-, %, не более	0,002	0,004
Массовая доля железа (Fe)3+, %, не более	0,005	0,020
Массовая доля тяжелых металлов (Pb + Mn + Cu), %, не более	0,001	0,002
Массовая доля кальция (Сa), %, не более	0,025	0,050

Кремнефторид натрия упаковывают в полиэтиленовый мешок, вложенный в набивной барабан (масса 35 кг.). Транспортировка ведется всеми видами транспорта, транзитная норма отгрузки составляет контейнеры по 3, 5 и 2,8 тонн. Хранение осуществляется в крытых сухих складских помещениях. Гарантийный срок хранения 3 года. Является пожаро- и взрывобезопасным.

Кремнефторид натрия является токсичным веществом, Вызывает раздражающее действие (слезотечение, конъюнктивит; насморк, носовые кровотечения, явления трахеобронхита; тошнота, рвота, понос, колики; острые и хронические дерматиты). При случайном отравлении резко выраженные признаки поражения желудочно-кишечного тракта. Возможно наступление паралича сосудодвигательного центра, коллапс и смерть от остановки дыхания. Смертельная доза свыше 0,4 г. Хроническое отравление проявляется симптомокомплексом, характерным для действия фторидов.

2. Методы получения кремнефторида натрия

Методы получения кремнефторида натрия можно классифицировать по реагентам, из которых получают продукт, по аппаратурному решению метода, по длительности процесса, по чистоте получаемого продукта на выходе. Рассмотрим следующие методы получения кремнефторида натрия:

· Получение кремнефторида натрия при осаждении кремнефтористой кислоты концентрированным раствором NaCl (25% - ый). Осаждение проводиться при температуре 15-20 ?С. Что бы получить в данном методе мелко дисперсный порошок следует подобрать специальные условия кристаллизации. При неизменной концентрации Н2SiF6 можно получить кристаллы Na2SiF6 разной величины (от 10 до 60 мк и больше) при изменении продолжительности подачи реагентов от 30 до 360 секунд. Наибольшая степень пересыщения раствора кремнефторидом натрия достигается при кристаллизации в избытке ионов Na+, наименьшая -- в избытке ионов SiF62-. Поэтому для получения мелкокристаллического осадка необходимо приливать кремнефтороводородную кислоту к раствору NaCl, а не наоборот, или быстро и одновременно сливать оба раствора. Однако при одновременной подаче реагентов уменьшение начальной концентрации кислоты от 10 до 4% Н2SiF6 приводит к заметному увеличению относительного размера кристаллов Na2SiF6.

Данный метод подразумевает тщательное отслеживание процесса и точной дозировки реагентов. Следует поддерживать определенные условия кристаллизации, что делает данный метод не сильно эффективным по длительности процесса.

· Производство Na2SiF6 из плавикового шпата, серной кислоты, кремнозема и поваренной соли. Изначально получают кремнефтороводородную кислоту. Данную химическую реакцию можно описать уравнением (2.1):

ЗСаF2 + SiO2 + ЗН2SO4 = Н2SiF6 + ЗСa2SO4 + 2Н2O (2.1.)

Применяется отбросная серная кислота (30--40% Н2SO4) от производства органических веществ; источником SiO2 служит молотая зола шелухи злаков, содержащая больше 70% SiO2.

Содержащийся в кислоте во взвешенном состоянии кремнегель не влияет на процесс кристаллизации Na2SiF6 , а золь SiO2 способствует кристаллизации. Примесь КСl в техническом хлористом натрии способствует образованию более мелких кристаллов.

Затем ее обрабатывают поваренной солью. Для более полного выделения Na2SiF6 в твердую фазу необходимо вводить избыток NaCl - 125% от стехиометрического количества по следующей реакции (2.2.):

Н2SiF6 + 2NаС1 = Na2 SiF6 + 2HCl (2.2)

Кристаллы Na2SiF6 отделяют от маточного раствора и геля кремневой кислоты отстаиванием в течение 30 мин. Скорость осаждения кристаллов Na2SiF6 равна 3 м/ч, а геля кремневой кислоты составляет 0,25--0,3 м/ч.

Данный метод получение кремнефторида натрия имеет положительное направление, так как в производстве используется отбросная серная кислота, которую экономичней приобретать в отличие от очищенной. Получение Na2SiF6 непрерывным...