RU2548959C2 - Method of producing bisulphate and hydrogen chloride solution - Google Patents
Method of producing bisulphate and hydrogen chloride solution Download PDFInfo
- Publication number
- RU2548959C2 RU2548959C2 RU2013139368/05A RU2013139368A RU2548959C2 RU 2548959 C2 RU2548959 C2 RU 2548959C2 RU 2013139368/05 A RU2013139368/05 A RU 2013139368/05A RU 2013139368 A RU2013139368 A RU 2013139368A RU 2548959 C2 RU2548959 C2 RU 2548959C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- solution
- chloride
- sulfate
- double
- hydrogen chloride
- Prior art date
Links
Landscapes
- Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)
- Compounds Of Alkaline-Earth Elements, Aluminum Or Rare-Earth Metals (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к химическим технологиям и может быть использовано для получения одновременно с двойным сульфатом раствора хлористого водорода, пригодного для использования или в качестве разбавленного раствора соляной кислоты или в качестве выщелачивающего раствора или в качестве источника для производства газообразного хлористого водорода для получения соляной кислоты.The invention relates to chemical technologies and can be used to obtain simultaneously with double sulfate a solution of hydrogen chloride, suitable for use either as a dilute solution of hydrochloric acid or as a leaching solution or as a source for the production of gaseous hydrogen chloride to produce hydrochloric acid.
Двойных сульфатов существует несколько десятков. В источниках (Справочник по растворимости, Т.1, Изд. Академии наук СССР, Москва-Ленинград, 1961 [1], Химический энциклопедический словарь под ред. И.Л. Кнунянца, М. Советская энциклопедии, 1983 [2]), приведены сведения о растворимости в % при 0°C некоторых двойных сульфатов. Многие из этих двойных сульфатов нашли широкое применение в промышленности, производятся в больших количества и, следовательно, нуждаются в максимально экономичной технологии производства. Так, например, двойной сульфат хрома-калия (хромокаливые квасцы) применяют для дубления кож, в производстве кинопленки, в фотографии, как протраву при крашении, для пропитывания тканей. Двойной сульфат алюминия-калия (алюмокаливые квасцы) применяют в косметологии, в дезодорантах, в целюлозно-бумажной промышленности, для очистки сточных вод, как разрыхлитель при выпечке хлебо-булочных изделий и в качестве регулятора кислотности и стабилизатора. Двойной сульфат никеля-аммония применяют для химического никелирования. Двойной сульфат железа-аммония (соль Мора) применяют для пропитки древесины для защиты ее от гниения. Двойной сульфат кобальта-аммония используют для кобальтирования, для окрашивания стекла и керамики. Двойной сульфат магния-аммония применяют как комплексное удобрение.There are several dozen sulfates. Sources (Solubility Handbook, Vol. 1, Publishing House of the USSR Academy of Sciences, Moscow-Leningrad, 1961 [1], Chemical Encyclopedic Dictionary, edited by I. L. Knunyants, M. Sovetskaya Encyclopedia, 1983 [2]), solubility information in% at 0 ° C of some double sulfates. Many of these double sulfates are widely used in industry, they are produced in large quantities and, therefore, require the most economical production technology. So, for example, chromium-potassium double sulfate (chromium-hot alum) is used for tanning leather, in the production of film, in photography, as a pickle for dyeing, for soaking fabrics. Aluminum-potassium double sulfate (aluminum-alum) is used in cosmetology, in deodorants, in the pulp and paper industry, for wastewater treatment, as a baking powder in baking bakery products and as an acidity regulator and stabilizer. Nickel-ammonium double sulfate is used for chemical nickel plating. Iron-ammonium double sulfate (Mohr's salt) is used to impregnate wood to protect it from decay. Double cobalt-ammonium sulfate is used for cobalt, for staining glass and ceramics. Magnesium-ammonium double sulfate is used as a complex fertilizer.
Известен способ производства двойных сульфатов (Ключников Н.Г.A known method for the production of double sulfates (Klyuchnikov N.G.
Руководство по неорганическому синтезу. - М.: Химия, 1965, С.332) [3] путем совместной кристаллизации двух реактивов, сульфатов, образующих двойной сульфат. Способ является универсальным и позволяет получить любой двойной сульфат.Inorganic Synthesis Guide. - M .: Chemistry, 1965, S.332) [3] by the joint crystallization of two reagents, sulfates, forming double sulfate. The method is universal and allows you to get any double sulfate.
Недостатком способа является то, что двойной сульфат производится только из сульфатов, содержащих катионы, входящие в состав двойного сульфата. Это сильно ограничивает сырьевую базу для производства двойного сульфата, поскольку в промышленности, как правило, один из катионов может быть широко представлен в виде дешевого хлорида.The disadvantage of this method is that double sulfate is produced only from sulfates containing cations that are part of the double sulfate. This severely limits the raw material base for the production of double sulfate, since in industry, as a rule, one of the cations can be widely represented as cheap chloride.
Известен, например, способ производства двойного сульфата никеля-аммония (RU 2310610, публ. 20.11.2007) [4]. В способе в качестве источника одного из катионов, входящих в двойной сульфат - катиона никеля, используется не сульфат никеля, а хлорид никеля, содержащийся в отработанном растворе химического никелирования. Осаждение ведут добавлением в отработанный раствор химического никелирования избытка сульфата аммония и серной кислоты, которые служат источником сульфат иона связывающего ион никеля в двойной сульфат.Known, for example, is a method of producing double nickel-ammonium sulfate (RU 2310610, publ. 20.11.2007) [4]. In the method, the source of one of the cations included in the double sulfate - nickel cation is not nickel sulfate, but nickel chloride contained in the spent chemical nickel plating solution. Precipitation is carried out by adding an excess of ammonium sulfate and sulfuric acid to the spent solution of chemical nickel plating, which serve as a source of the sulfate ion that binds nickel ion to double sulfate.
Необходимо заметить, что добавление одновременно сульфата аммония и серной кислоты равносильно внесению некоторого количества кислой соли - гидросульфата аммония, которая мгновенно образуется при взаимодействии сульфата аммония и серной кислоты. Собственно говоря, уже потом после своего образования гидросульфат аммония и взаимодействует с хлоридом никеля, образуя двойной сульфат никеля-аммония по реакции кристаллизации (сама реакция кристаллизации имеет малую скорость по сравнению с мгновенной скоростью образования гидросульфата, поскольку вначале должно быть достигнуто пересыщение для двойного сульфата, потом образование зародышей, и только потом начнется рост кристаллов) и раствор хлористого водорода. Но сульфат аммония вносится с избытком, поэтому оставшийся сульфат аммония взаимодействует с образовавшимся раствором хлористого водорода, снова образуя гидросульфат аммония. Поскольку катиона никеля уже нет, он связан в двойной сульфат никеля-аммония, то этот избыток (относительно осаждаемого катиона никеля) гидросульфата аммония остается в растворе, то есть после осаждения двойного сульфата никеля-аммония остается раствор гидросульфата аммония. А растворы гидросульфатов не нашли применения в промышленности и должны быть утилизированы.It should be noted that the addition of ammonium sulfate and sulfuric acid at the same time is equivalent to the introduction of a certain amount of an acid salt - ammonium hydrosulfate, which is instantly formed by the interaction of ammonium sulfate and sulfuric acid. As a matter of fact, even then, after its formation, ammonium hydrosulfate interacts with nickel chloride to form nickel-ammonium double sulfate by the crystallization reaction (the crystallization reaction itself has a slow rate compared to the instantaneous hydrosulfate formation rate, since supersaturation for double sulfate must be achieved first, then nucleation, and only then will crystal growth begin) and a solution of hydrogen chloride. But ammonium sulfate is introduced in excess, so the remaining ammonium sulfate interacts with the resulting solution of hydrogen chloride, again forming ammonium hydrosulfate. Since the nickel cation is no longer present, it is bound into nickel-ammonium double sulfate, this excess (relative to the precipitated nickel cation) of ammonium hydrosulfate remains in solution, i.e., after precipitation of the nickel-ammonium double sulfate, a solution of ammonium hydrosulfate remains. And hydrosulfate solutions have not found application in industry and should be disposed of.
Таким образом, недостатком способа [4] является образование при производстве двойного сульфата никеля-аммония растворов кислых сульфатов, которые невозможно использовать в промышленности и которые и должны быть утилизированы. Сказанное справедливо и в отношении способов (RU 2337878, публ. 10.11.2008 [5], RU 2314260, публ. 20.08.2007[6], RU 2307793, публ. 10.10.2007 [7]).Thus, the disadvantage of the method [4] is the formation in the production of double nickel-ammonium sulfate solutions of acidic sulfates, which cannot be used in industry and which must be disposed of. The same is true with respect to the methods (RU 2337878, publ. 10.11.2008 [5], RU 2314260, publ. 08.20.2007 [6], RU 2307793, publ. 10.10.2007 [7]).
Задачей настоящего изобретения является одновременное получение не только двойного сульфата с использованием в качестве источника одного из катионов - хлорида этого катиона, но и раствора хлористого водорода, который можно использовать в промышленности.The objective of the present invention is the simultaneous production of not only double sulfate using one of the cations as the source of chloride of this cation, but also a solution of hydrogen chloride, which can be used in industry.
Для решения поставленной задачи способ включает изготовление раствора из хлорида, содержащего один из катионов двойного сульфата, и гидросульфата, содержащего второй из катионов двойного сульфата, осаждение из раствора двойного сульфата, при этом осаждение ведут до удаления из раствора сульфат иона с одновременным получением раствора хлористого водорода.To solve this problem, the method includes the manufacture of a solution from chloride containing one of the double sulfate cations and hydrogen sulfate containing the second of double sulfate cations, precipitation from the double sulfate solution, while the deposition is carried out until the sulfate ion is removed from the solution while obtaining a solution of hydrogen chloride .
В качестве хлорида, содержащего второй из катионов двойного сульфата, используют или хлорид магния или хлорид алюминия или хлорид тяжелого металла предпочтительно: или хлорид никеля или хлорид хрома или хлорид кобальта, или хлорид марганца или хлорид меди или хлорид железа или хлорид кадмия или хлорид цинкаAs the chloride containing the second of the double sulfate cations, either magnesium chloride or aluminum chloride or heavy metal chloride is used, preferably: either nickel chloride or chromium chloride or cobalt chloride, or manganese chloride or copper chloride or iron chloride or cadmium chloride or zinc chloride
Если в качестве гидросульфата, содержащего первый из катионов двойного сульфата, используют гидросульфат не одновалентного катиона, например гидросульфат магния, то в качестве хлорида, содержащего второй из катионов двойного сульфата, предпочтительно используют хлорид одновалентного катиона.If a non-monovalent cation hydrosulfate, for example magnesium hydrosulfate, is used as the hydrosulfate containing the first of the double sulfate cations, then the monovalent chloride is preferably used as the chloride containing the second of the double sulfate cations.
В качестве гидросульфата, содержащего первый из катионов двойного сульфата, предпочтительно используют гидросульфат одновалентного катиона, то есть или гидросульфат натрия или гидросульфат калия или гидросульфат аммония или гидросульфат рубидия или гидросульфат цезия.As the hydrosulfate containing the first of the double sulfate cations, a monovalent cation hydrosulfate, i.e. either sodium hydrosulfate or potassium hydrosulfate or ammonium hydrosulfate or rubidium hydrosulfate or cesium hydrosulfate, is preferably used.
Осаждение двойного сульфата, имеющего низкую растворимость, до удаления из раствора сульфат иона, осуществляют предпочтительно охлаждением до минимальной растворимости двойного сульфата. Осаждение двойного сульфата, имеющего среднюю или высокую растворимость, до удаления из раствора сульфат иона, осуществляют предпочтительно одновременно и охлаждением, и высаливаем избытком хлорида, содержащего один из катионов, входящих в состав двойного сульфата, но не сульфата этого катиона.Precipitation of the double sulfate having low solubility before removing the sulfate ion from the solution is preferably carried out by cooling to the minimum solubility of the double sulfate. Precipitation of double sulfate having medium or high solubility, before removing sulfate ion from the solution, is preferably carried out simultaneously by cooling, and salted out with an excess of chloride containing one of the cations that make up the double sulfate, but not the sulfate of this cation.
Согласно заявленному способу после осаждения двойного сульфата, до удаления из раствора сульфат иона, получают раствор хлористого водорода. Для двойного сульфата, имеющего низкую растворимость, раствор хлористого водорода имеет предпочтительно по концентрации примесей в растворе качество разбавленной технической соляной кислоты. Для двойного сульфата, имеющего среднюю растворимость, раствор хлористого водорода имеет предпочтительно качество раствора хлористого водорода достаточное как для выщелачивания концентратов руд, предпочтительно имеющих в своем составе химический элемент аналогичный катиону хлоридом которого производится высаливание двойного сульфата, так и для получения газообразного хлористого водорода. Для двойного сульфата, имеющего высокую растворимость, раствор хлористого водорода имеет предпочтительно качество раствора хлористого водорода достаточное для получения газообразного хлористого водорода.According to the claimed method, after the precipitation of double sulfate, before removal of the sulfate ion from the solution, a solution of hydrogen chloride is obtained. For double sulphate having low solubility, the hydrogen chloride solution preferably has the quality of diluted technical hydrochloric acid in the concentration of impurities in the solution. For double sulphate having moderate solubility, the hydrogen chloride solution preferably has a quality of hydrogen chloride solution sufficient to leach ore concentrates, preferably having a chemical element similar to the cation of the chloride, which salutes the double sulfate, and to produce gaseous hydrogen chloride. For double sulphate having high solubility, the hydrogen chloride solution has preferably a quality of hydrogen chloride solution sufficient to produce gaseous hydrogen chloride.
Сущность заявленного способа заключается в следующем. Изготавливают раствор хлорида, содержащего один из катионов двойного сульфата, и гидросульфата, содержащего второй из катионов двойного сульфата. Проводят реакцию кристаллизации, до удаления из раствора сульфат иона, и после окончания реакции кристаллизации между этими веществами и образования кристаллогидрата двойного сульфата, получают раствор хлористого водорода. В результате получают пульпу, состоящую из раствора хлористого водорода и малорастворимого осадка из двойного сульфата, который отделяют.The essence of the claimed method is as follows. A chloride solution is prepared containing one of the double sulfate cations and a hydrosulfate containing the second of the double sulfate cations. A crystallization reaction is carried out, before the sulfate ion is removed from the solution, and after the crystallization reaction between these substances is complete and the formation of double sulfate crystalline hydrate, a hydrogen chloride solution is obtained. The result is a pulp consisting of a solution of hydrogen chloride and sparingly soluble precipitate from double sulfate, which is separated.
До образования кристаллогидрата двойного сульфата в растворе находились ионы, образующиеся при растворении гидросульфата содержащего второй из катионов двойного сульфата: Me2й+, HSO4 -, H+ и SO4 и ионы, образующиеся при растворении хлорида, содержащего первый из катионов двойного сульфата, Me1й+, Cl-, при этом диссоциация гидросульфата шла по первой ступени на Me2й+ и HSO4 - и по второй степени на H+ и SO4 -, количество ионов H+ было мало и определялось константой диссоциации (HSO4 -)Ka=1,2*10-2, pH раствора было равным примерно 0,5 и соответствовало силе средней кислоты, что характерно для поведения кислых солей сульфатов. После удаления из раствора ионов Me2й+ и SO4 - путем связывания ионов в двойной сульфат в растворе начинается дополнительная диссоциация HSO4 - на SO4 - и H+, и число ионов H+ растет, pH раствора становится равным примерно -0,5-0,1, что соответствует раствору сильной кислоты. Поскольку по способу двойной сульфат осаждается из раствора до удаления из раствора сульфат ионов SO4 -, то это уже раствор хлористого водорода, сильной кислоты.Before the formation of double sulfate crystalline hydrate, ions in the solution were formed during the dissolution of hydrosulfate containing the second of the double sulfate cations: Me 2й + , HSO 4 - , H + and SO 4 and ions formed during the dissolution of chloride containing the first of the double sulfate cations, Me 1st + , Cl - , while the hydrosulfate dissociation proceeded along the first stage on Me 2y + and HSO 4 - and to the second degree on H + and SO 4 - , the number of H + ions was small and was determined by the dissociation constant (HSO 4 - ) K a = 1,2 * 10 -2, pH of the solution was equal to approximately 0.5 and corresponded force cf. acid days, which is typical behavior of acidic sulfate salts. After removal of Me 2 + + and SO 4 - ions from the solution by binding of ions to double sulfate in the solution, additional dissociation of HSO 4 - into SO 4 - and H + begins, and the number of H + ions increases, the pH of the solution becomes approximately -0.5 -0.1, which corresponds to a solution of a strong acid. Since, according to the method, double sulfate is precipitated from the solution until sulfate ions SO 4 - are removed from the solution, this is already a solution of hydrogen chloride, a strong acid.
Для образования двойного сульфата необходимо наличие двух катионов образующих с сульфат ионом двойной сульфат. Если первый из катионов, например, одновалентный катион аммония, поступает с гидросульфатом аммония, то второй катион, например, катион магния, должен поступать с хлоридом магния, для образования двойного сульфата магния-аммония и раствора хлористого водорода. И наоборот, если первый из катионов, например, одновалентный катион аммония, поступает с хлоридом аммония, то второй катион, например, катион магния, должен поступать с гидросульфатом магния, для образования того же самого двойного сульфата магния-аммония и раствора хлористого водорода. Осаждение двойного сульфата низкой растворимости охлаждением до его минимальной растворимости предпочтительно, т.к. чем меньше его растворимость, тем меньше останется в растворе сульфат иона, образующего гидросульфат, содержащий второй из катионов двойного сульфата, и соответственно меньше останется в растворе хлорида, содержащего первый из катионов двойного сульфата, тем более чистый и концентрированный раствор хлористого водорода будет получен, что важно для использования раствора разбавленной соляной кислоты. За минимальную растворимость двойных сульфатов принимают их минимальную растворимость в весовых процентах в воде без образования в воде льда. Растворимость двойных сульфатов считается низкой, если она равна или ниже растворимости KAl(SO4)2↓*12 H2O. Осаждение двойного сульфата средней и высокой растворимости предпочтительно одновременным охлаждением до минимальной растворимости двойного сульфата и высаливаем избытком хлорида, содержащего один из катионов, входящих в состав двойного сульфата, имеющегося в выщелачиваемой руде, т.к. чем меньше растворимость двойного сульфата, тем более концентрированный раствор хлористого водорода будет получен, что важно для его использования в качестве раствора для выщелачивания. Растворимость двойных сульфатов считается средней, если она выше растворимости KAl(SO4)2↓*12 H2O, но ниже растворимости (NH4)2Fe(SO4)2↓*6 H2O и высокой, если эта растворимость равна или выше растворимости (NH4)2Fe(SO4)2↓*6 H2O. При качестве раствора хлористого водорода, достаточном для выщелачивания концентратов руд, присутствие в выщелачивающем растворе катиона, имеющегося, в том числе и в руде, не окажет отрицательного влияния на результаты выщелачивания. Если этот раствор использовать для его десорбции, то для ускорения процесса в него нужно добавлять хлориды, поэтому хлориды, добавленные в раствор в процессе осаждения двойного сульфата, не скажутся отрицательно на десорбции.The formation of double sulfate requires the presence of two cations forming a double sulfate with a sulfate ion. If the first cation, for example, a monovalent ammonium cation, comes with ammonium hydrogen sulfate, then the second cation, for example, magnesium cation, must come with magnesium chloride to form double magnesium-ammonium sulfate and a solution of hydrogen chloride. And vice versa, if the first cation, for example, a monovalent ammonium cation, comes with ammonium chloride, then the second cation, for example, a magnesium cation, must come with magnesium hydrosulfate, to form the same double magnesium-ammonium sulfate and a solution of hydrogen chloride. Precipitation of low solubility double sulfate by cooling to its minimum solubility is preferable, because the lower its solubility, the less will remain in a solution of a sulfate ion forming a hydrosulfate containing the second of the double sulfate cations, and accordingly the less will remain in a solution of chloride containing the first of the double sulfate cations, the more pure and concentrated a solution of hydrogen chloride will be obtained, which important for using dilute hydrochloric acid solution. The minimum solubility of double sulfates is taken as their minimum solubility in weight percent in water without ice formation in water. The solubility of double sulfates is considered to be low if it is equal to or lower than the solubility of KAl (SO 4 ) 2 ↓ * 12 H 2 O. Precipitation of a double sulfate of medium and high solubility is preferably simultaneous cooling to the minimum solubility of a double sulfate and salted out with an excess of chloride containing one of the cations, included in the double sulfate present in leached ore, as the lower the solubility of double sulfate, the more concentrated a solution of hydrogen chloride will be obtained, which is important for its use as a solution for leaching. The solubility of double sulfates is considered average if it is higher than the solubility of KAl (SO 4 ) 2 ↓ * 12 H 2 O, but lower than the solubility of (NH 4 ) 2 Fe (SO 4 ) 2 ↓ * 6 H 2 O and high if this solubility is or higher than the solubility of (NH 4 ) 2 Fe (SO 4 ) 2 ↓ * 6 H 2 O. When the quality of the hydrogen chloride solution is sufficient to leach ore concentrates, the presence of a cation in the leach solution, including in the ore, will not negative impact on leaching results. If this solution is used for its desorption, then in order to accelerate the process, chlorides must be added to it; therefore, the chlorides added to the solution during the deposition of double sulfate will not adversely affect the desorption.
Таким образом, заявленный способ производства двойного сульфата,Thus, the claimed method for the production of double sulfate,
включает получение раствора хлористого водорода, использование которого будет производиться известным способом или в качестве разбавленного раствора технической соляной кислоты или в качестве раствора для выщелачивания руды или в качестве сырья для получения газообразного хлористого водорода.includes the production of a solution of hydrogen chloride, the use of which will be carried out in a known manner either as a dilute solution of industrial hydrochloric acid or as a solution for leaching ore or as a raw material for producing gaseous hydrogen chloride.
Новый технический результат, достигаемый заявляемым способом, заключается в расширении возможностей производства двойных сульфатов путем одновременно получения двойного сульфата, а также разбавленного раствора технической соляной кислоты или раствора для выщелачивания руды или сырья для получения газообразного хлористого водорода.A new technical result achieved by the claimed method is to expand the production capabilities of double sulfates by simultaneously producing double sulfate, as well as a dilute solution of technical hydrochloric acid or a solution for leaching ore or raw materials to produce gaseous hydrogen chloride.
Согласно теории планирования эксперимента для экспериментальной проверки способа нет необходимости проводить несколько сотен опытов с получением всех возможных двойных сульфатов и одновременно с этим получать и проверять качество раствор хлористого водорода. Достаточно провести опыты с получением каждой разновидности двойных сульфатов по определенным критериям. В качестве критериев использованы: растворимость - низкая, средняя, высокая, высокая (даже очень высокая); использование одновалентного катиона - конкретно взяты из всех катионы аммония, калия, натрия; использование двухвалентного катиона - конкретно взяты из всех катионы никеля, кобальта, магния; использование трехвалентного катиона - конкретно взяты катион алюминия; использование в гидросульфатах разных по валентности металлов - одновалентного катиона - конкретно взяты катионы аммония, калия, натрия и двухвалентного катиона - конкретно взяты катион магния; получение разных по качеству растворов хлористого водорода - разбавленного раствора соляной кислоты, раствора хлористого водорода пригодного для выщелачивания концентратов руд, раствора для получения газообразного хлористого водорода.According to the theory of experimental design for experimental verification of the method, there is no need to conduct several hundred experiments with obtaining all possible double sulfates and at the same time receive and check the quality of a solution of hydrogen chloride. It is enough to conduct experiments with obtaining each variety of double sulfates according to certain criteria. The following criteria were used: solubility - low, medium, high, high (even very high); use of a monovalent cation - specifically taken from all cations are ammonium, potassium, sodium; use of a divalent cation - specifically taken from all the cations are nickel, cobalt, magnesium; the use of a trivalent cation - specifically taken aluminum cation; the use in hydrosulphates of metals of different valencies — a monovalent cation — specifically cations of ammonium, potassium, sodium and a divalent cation — specifically taken are magnesium cation; obtaining different quality solutions of hydrogen chloride - a dilute solution of hydrochloric acid, a solution of hydrogen chloride suitable for leaching ore concentrates, a solution for producing gaseous hydrogen chloride.
Для экспериментальной проверки заявляемого способа составили таблицу сведений о растворимости в процентах при 0°C некоторых двойных сульфатов: (один катион из вертикального ряда, другой катион из горизонтального ряда).For experimental verification of the proposed method, a table of information about the solubility in percent at 0 ° C of some double sulfates was compiled: (one cation from the vertical row, another cation from the horizontal row).
Проверку осуществляли по нижеприведенному плану:The verification was carried out according to the plan below:
Для примера 1: низкая растворимость двойного сульфата, работоспособность пары: одновалентный катион с двухвалентным катионом, использование одновалентного катиона аммония, использование одного из двухвалентных катионов, использование одновалентного катиона в гидросульфате, получение разбавленного раствора соляной кислоты.For example 1: low solubility of bicarbonate, the working capacity of a pair: a monovalent cation with a divalent cation, the use of a monovalent cation of ammonium, the use of one of the divalent cations, the use of a monovalent cation in hydrosulfate, the preparation of a dilute hydrochloric acid solution.
Для примера 2: низкая растворимость двойного сульфата, использование уже другого одновалентного катиона - катиона калия, проверяется работоспособность пары: одновалентный катион с трехвалентным катионом. Проверяется трехвалентный катион алюминия.For example 2: the low solubility of the double sulfate, the use of another monovalent cation - potassium cation, the pair is tested for performance: a monovalent cation with a trivalent cation. The trivalent aluminum cation is tested.
Для примера 3: средняя растворимость двойного сульфата, использование одновалентного катиона аммония, использование уже другого из двухвалентных катионовFor example 3: the average solubility of double sulfate, the use of a monovalent ammonium cation, the use of another of the divalent cations
Для примера 4: высокая растворимость двойного сульфата, использование двухвалентного катиона в виде гидросульфата в качестве первого из катионов, использование соответствующего одновалентного катиона, второго из катионов в виде хлорида, инвариантность получения двойного сульфата относительно обмена катионов в гидросульфате и хлориде, высаливание двойного сульфата одним из катионов входящих в двойной сульфат, проверка возможности использования раствора хлористого водорода, полученного высаливанием для выщелачивания руды, проверка возможности получения газообразного хлористого водорода из раствора полученного высаливанием.For example 4: the high solubility of the double sulfate, the use of the divalent cation in the form of hydrosulfate as the first of the cations, the use of the corresponding monovalent cation, the second of the cations in the form of chloride, the invariance of the production of double sulfate relative to the exchange of cations in hydrosulfate and chloride, salting out of the double sulfate by one of cations included in double sulfate, checking the possibility of using a solution of hydrogen chloride obtained by salting out to leach ore, checking POSSIBILITY producing gaseous hydrogen chloride from the solution obtained by salting out.
Для примера 5: очень высокая растворимость двойного сульфата, проверяется работоспособность пары: одновалентный катион с одновалентным катионом, использование одновалентного катиона натрия.For example 5: the very high solubility of the double sulfate, the performance of the pair is checked: a monovalent cation with a monovalent cation, the use of a monovalent sodium cation.
Пример 1.Example 1
Проверяется двойной сульфат, имеющий низкую растворимость, - сульфат никеля-аммония, растворимость при 0°C составляет 0,99%. Проверяется работоспособность пары: одновалентный катион с двухвалентным катионом. Проверяется катион аммония. Проверяется одновалентный катион в составе гидросульфата. Проверяется двухвалентный катион никеля. Проверяется получение раствора разбавленной соляной кислотыDouble sulfate having low solubility is tested - nickel-ammonium sulfate, solubility at 0 ° C is 0.99%. The performance of the pair is checked: a monovalent cation with a divalent cation. Ammonium cation is tested. The monovalent cation in the hydrosulfate is tested. The divalent nickel cation is tested. Testing for dilute hydrochloric acid solution
В качестве хлорида, содержащего первый из катионов двойного сульфата, использовали хлорид никеля NiCl2, в качестве гидросульфата содержащего второй из катионов двойного сульфата, использовали гидросульфат аммония NH4HSO4 As the chloride containing the first of the double sulfate cations, nickel chloride NiCl 2 was used ; as the hydrosulfate containing the second of the double sulfate cations, ammonium hydrosulfate NH 4 HSO 4 was used
В термостойкий стакан налили 100 грамм горячей воды и растворили в ней 22,99 грамм гидросульфата аммония марки ЧДА, это 0,200 молей реактива, pH раствора равен 0,52, это соответствует раствору кислой соли. В термостойкий стакан налили 50 грамм горячей воды и растворили в ней 23,50 грамм хлорида никеля 6 водного марки Ч, это 0,100 молей реактива. Полученные растворы смешали в термостойком стакане. Стакан поставили в кювету, заполненную спиртовым раствором и кусочками льда, и начали охлаждать, перемешивая раствор и измеряя температуру и pH раствора. По мере охлаждения раствора pH раствора уменьшается: при 11,4°C pH=0,14, при 9,4°C pH=0,10. При 8,8°C pH=0,07 и заметно помутнение раствора, при 4,6°C pH=-0,05 уже образовался осадок, сразу оседающий на дно после прекращения перемешивания, при 1,5°C pH=-0,14, при 0,6°C, pH=-0,15 дальнейшее охлаждение теряет смысл. Скорость осаждения осадка после окончания перемешивания очень велика, раствор становится полностью прозрачным за время менее половины минуты.Pour 100 grams of hot water into a heat-resistant glass and dissolve 22.99 grams of ChDA grade ammonium hydrosulfate in it, which is 0.200 moles of the reagent, the pH of the solution is 0.52, this corresponds to an acid salt solution. 50 grams of hot water were poured into a heat-resistant glass and dissolved in it 23.50 grams of nickel chloride 6 water grade H, this is 0.100 moles of reagent. The resulting solutions were mixed in a heat-resistant glass. The glass was placed in a cuvette filled with an alcoholic solution and pieces of ice, and they began to cool by stirring the solution and measuring the temperature and pH of the solution. As the solution cools, the pH of the solution decreases: at 11.4 ° C pH = 0.14, at 9.4 ° C pH = 0.10. At 8.8 ° C, pH = 0.07 and a noticeable cloudiness of the solution, at 4.6 ° C pH = -0.05, a precipitate has already formed, immediately settling to the bottom after stopping stirring, at 1.5 ° C pH = -0 , 14, at 0.6 ° C, pH = -0.15, further cooling loses its meaning. The rate of precipitation of the precipitate after mixing is very high, the solution becomes completely transparent in less than half a minute.
Таким образом, в стакане образовался осадок, как результат реакции гидросульфата аммония с хлоридом никеля с образованием двойного сульфата аммония-никеля
По полученным результатам делаем расчеты для полученного раствора хлористого водорода: pH=-0,15 дает концентрацию H+ ионов, а значит и соляной кислоты 10-(-0,15)=1,41 моль/л, значит в нашем декантате 128 мл*1,4125 моль/л=0,181 моль соляной кислоты из 0,200 молей, которые можно было получить теоретически, что означает успешное проведение реакции со значимыми (больше 90%) для промышленности процентами выхода раствора хлористого водорода.Based on the results we make calculations for the resulting solution of hydrogen chloride: pH = -0.15 gives the concentration of H + ions, and hence hydrochloric acid 10 - (- 0.15) = 1.41 mol / l, which means 128 ml in our decantate * 1.4125 mol / L = 0.181 mol of hydrochloric acid from 0.200 moles, which could be obtained theoretically, which means a successful reaction with significant (over 90%) for industry percent yield of a solution of hydrogen chloride.
Следует заметить, что реальный процент выхода хлористого водорода еще выше, так как часть раствора хлористого водорода осталось во влажном осадке (в промышленности его можно выделить на центрифуге) и потом ушло с промывными водами. Рассчитать количество этой неучтенного хлористого водорода напрямую по pH раствора невозможно, поскольку при растворении осадка в раствор попадает двойной сульфат аммония-никеля, взаимодействующий с хлористым водородом.It should be noted that the real yield of hydrogen chloride is even higher, since part of the hydrogen chloride solution remained in the wet sediment (in industry it can be separated in a centrifuge) and then left with wash water. It is impossible to calculate the amount of this unaccounted hydrogen chloride directly from the pH of the solution, since when the precipitate is dissolved, double ammonium-nickel sulfate interacts with hydrogen chloride.
Необходимо отметить, что реакция образования двойного сульфата аммония-никеля прошла без мешающих побочных реакций (соосаждения кислых солей) и получен очень чистый двойной сульфат никеля-аммония. Проводим следующую оценку по характеристикам осадка: растворенный осадок имеет pH=2,76, что дает концентрацию H+ ионов 10-(2,76)=0,0017 моль/л, значит в растворенном осадке всего H+ 150 мл*0,0017 моль/л=0,0026 молей примесей. Это, скорее всего не примеси, а результат недостаточной промывки осадка.It should be noted that the reaction of formation of double ammonium-nickel sulfate passed without interfering side reactions (coprecipitation of acid salts) and a very pure nickel-ammonium double sulfate was obtained. We provide the following performance evaluation of precipitate: the precipitate is dissolved pH = 2,76, which gives the concentration of H + ions 10 - (2.76) = 0.0017 mole / liter, then all the precipitate dissolved in H + 150 * 0.0017 ml mol / L = 0.0026 moles of impurities. This is most likely not an impurity, but the result of an insufficient washing of the precipitate.
Полученный раствор хлористого водорода можно использовать любым известным способом. Например, промышленным способом выделить из полученного раствора хлористый водород (Левинский М.И, Мазанко А.Ф., Новиков И.Н. Хлористый водород и соляная кислота. - М: Химия, 1985) [8].The resulting hydrogen chloride solution can be used in any known manner. For example, the industrial method of isolating hydrogen chloride from the resulting solution (M. Levinsky, A. Mazanko, I. N. Novikov, Hydrogen chloride and hydrochloric acid. - M: Chemistry, 1985) [8].
Делаем контрольную проверку, подтверждающую возможность получения газообразного хлористого водорода. Берем полученный раствор весом 133 грамма, начинаем его кипятить: лакмусовая бумажка в паре синеет, в парах находится хлористый водород. Упариваем раствор до объема 2-3 мл, добавляем воды до веса 133 грамма и измеряем pH раствора равный 1,06. Проводим следующую оценку по характеристикам раствора: концентрация H+ ионов 10-(1,06)=0,087 моль/л, значит в растворенном осадке всего H+ 133 мл*0,087 моль/л=0,0116 молей, которые остались в растворе 133 мл. Значит, из раствора содержащего 0,180 молей хлористого водорода действительно выделили 0,1684 молей газообразного хлористого водорода.We do a control check confirming the possibility of obtaining gaseous hydrogen chloride. We take the resulting solution weighing 133 grams, begin to boil it: the litmus test in the pair turns blue, in the pair is hydrogen chloride. We evaporate the solution to a volume of 2-3 ml, add water to a weight of 133 grams and measure the pH of the solution equal to 1.06. We carry out the following assessment according to the characteristics of the solution: the concentration of H + ions 10 - (1.06) = 0.087 mol / L, which means that in the dissolved precipitate only H + 133 ml * 0.087 mol / L = 0.0116 moles that remained in the solution 133 ml . So, from the solution containing 0.180 moles of hydrogen chloride, 0.1684 moles of gaseous hydrogen chloride were indeed isolated.
Проводим анализ на сульфат ион оставшихся 133 мл раствора, осаждая сульфат ион нитратом бария и получая при этом 1,22 грамма сульфата бария. Это дает 0,50 грамма сульфат иона в 133 мл раствора или 0,38% примеси сульфат иона в растворе хлористого водорода. По ТУ 6-01-1194-79 на техническую соляную кислоту количество сульфатов в пересчете на сульфат ион не должно превышать 0,8%. Примеси иона железа анализом не обнаружены. Следовательно, учитывая, что нами не получена концентрация хлористого водорода, требующаяся по ТУ, но выдержаны требования по примесям, мы получили разбавленную соляную кислоту.We analyze for the sulfate ion the remaining 133 ml of the solution, precipitating the sulfate ion with barium nitrate and getting 1.22 grams of barium sulfate. This gives 0.50 grams of sulfate ion in 133 ml of solution or 0.38% impurity of sulfate ion in a solution of hydrogen chloride. According to TU 6-01-1194-79 for technical hydrochloric acid, the amount of sulfates in terms of sulfate ion should not exceed 0.8%. Impurities of the iron ion were not detected by analysis. Therefore, given that we did not obtain the concentration of hydrogen chloride required by the technical specifications, but the requirements for impurities were met, we obtained dilute hydrochloric acid.
Пример 2.Example 2
Проверяется двойной сульфат, имеющий низкую растворимость, - сульфат алюминия-калия, растворимость при 0°C составляет 2,91%. Проверяется работоспособность пары: одновалентный катион с трехвалентным катионом. Проверяется одновалентный катион калия. Проверяется трехвалентный катион алюминия.Double sulfate having low solubility is tested - aluminum-potassium sulfate, solubility at 0 ° C is 2.91%. The efficiency of the pair is checked: a monovalent cation with a trivalent cation. The monovalent potassium cation is tested. The trivalent aluminum cation is tested.
В качестве хлорида, содержащего первый из катионов двойного сульфата, использовали хлорид алюминия AlCl3, в качестве гидросульфата содержащего второй из катионов двойного сульфата, использовали гидросульфат калия KHSO4 Aluminum chloride AlCl 3 was used as the chloride containing the first of the double sulfate cations; potassium hydrosulfate of KHSO 4 was used as the hydrosulfate containing the second of the double sulfate cations
В термостойкий стакан налили 75 грамм горячей воды и растворили в ней 27,19 грамм гидросульфата калия марки ЧДА, это 0,200 молей реактива, pH раствора равен 0,51, это соответствует раствору кислой соли. В термостойкий стакан налили 75 грамм горячей воды и растворили в ней 24,1 грамм хлорида алюминия 6 водного марки Ч, это 0,100 молей реактива. Полученные растворы смешали в термостойком стакане. Стакан поставили в кювету, заполненную спиртовым раствором и кусочками льда, и начали охлаждать, перемешивая раствор и измеряя температуру и pH раствора. По мере охлаждения раствора pH раствора уменьшается: при 31,0°C pH=0,15, При 22,0°C pH=0,06 и заметно образование осадка, при 1,8°C pH=-0,05, при 0,6°C pH=-0,09, при 0,0°C, pH=-0,09 дальнейшее охлаждение теряет смысл. Скорость осаждения осадка после окончания перемешивания очень велика, раствор становится полностью прозрачным за время менее минуты.75 grams of hot water were poured into a heat-resistant glass and dissolved in it was 19.19 grams of potassium hydrosulfate of the ChDA grade, this is 0.200 moles of the reagent, the pH of the solution is 0.51, this corresponds to an acid salt solution. 75 grams of hot water were poured into a heat-resistant glass and 24.1 grams of aluminum chloride 6 of water grade H were dissolved in it, which is 0.100 moles of reagent. The resulting solutions were mixed in a heat-resistant glass. The glass was placed in a cuvette filled with an alcoholic solution and pieces of ice, and they began to cool by stirring the solution and measuring the temperature and pH of the solution. As the solution cools, the pH of the solution decreases: at 31.0 ° C, pH = 0.15, At 22.0 ° C, pH = 0.06, and precipitate formation is noticeable, at 1.8 ° C pH = -0.05, at 0.6 ° C pH = -0.09, at 0.0 ° C, pH = -0.09, further cooling loses its meaning. The rate of precipitation of the precipitate after mixing is very high, the solution becomes completely transparent in less than a minute.
Таким образом, в стакане образовался осадок, как результат реакции гидросульфата калия с хлоридом алюминия с образованием двойного сульфата калия-алюминия
По полученным результатам делаем расчеты для полученного раствора хлористого водорода: pH=-0,09 дает концентрацию H+ ионов, а значит и соляной кислоты 10-(-0,09)=1,230 моль/л, значит в нашем декантате 142 мл*1,230 моль/л=0,175 моль соляной кислоты из 0,200 молей, которые можно было получить теоретически, что означает успешное проведение реакции со значимыми (почти 90%) для промышленности процентами выхода раствора хлористого водорода.Based on the results, we make calculations for the resulting solution of hydrogen chloride: pH = -0.09 gives the concentration of H + ions, and hence hydrochloric acid 10 - (- 0.09) = 1.230 mol / l, which means 142 ml * 1.230 in our decantate mol / L = 0.175 mol of hydrochloric acid from 0.200 moles, which could be obtained theoretically, which means a successful reaction with significant (almost 90%) for industry percent yield of a solution of hydrogen chloride.
Пример 3.Example 3
Проверяется двойной сульфат, имеющий среднюю растворимость, - сульфат кобальта-аммония, растворимость при 0°C составляет 5,7%. Проверяется работоспособность пары: одновалентный катион с двухвалентным катионом. Проверяется катион аммония. Проверяется двухвалентный катион кобальта.Double sulfate with average solubility, cobalt-ammonium sulfate, is tested; the solubility at 0 ° C is 5.7%. The performance of the pair is checked: a monovalent cation with a divalent cation. Ammonium cation is tested. The bivalent cobalt cation is tested.
В качестве хлорида, содержащего первый из катионов двойного сульфата, использовали хлорид кобальта CoCl2, в качестве гидросульфата содержащего второй из катионов двойного сульфата, использовали гидросульфат аммония NH4HSO4 As the chloride containing the first of the double sulfate cations, cobalt chloride CoCl 2 was used ; as the hydrosulfate containing the second of the double sulfate cations, ammonium hydrosulfate NH 4 HSO 4 was used
В термостойкий стакан налили 50 грамм горячей воды и растворили в ней 22,99 грамм гидросульфата аммония марки ЧДА, это 0,200 молей реактива, pH раствора равен 0,52, это соответствует раствору кислой соли. В термостойкий стакан налили 53 грамм горячей воды и растворили в ней 23,50 грамм хлорида кобальта 6 водного марки Ч, это 0,100 молей реактива. Полученные растворы смешали в термостойком стакане. Стакан поставили в кювету, заполненную спиртовым раствором и кусочками льда, и начали охлаждать, перемешивая раствор и измеряя температуру и pH раствора. По мере охлаждения раствора pH раствора уменьшается: при 3,5°C pH=0,09, при 0,9°C pH=-0,07. При 0,0°C pH=-0,10 дальнейшее охлаждение теряет смысл. Скорость осаждения осадка после окончания перемешивания очень велика, раствор становится полностью прозрачным за время менее половины минуты.50 grams of hot water were poured into a heat-resistant glass and dissolved in it 22.99 grams of ChDA grade ammonium hydrosulfate, this is 0.200 moles of reagent, the pH of the solution is 0.52, this corresponds to an acid salt solution. 53 grams of hot water were poured into a heat-resistant glass and dissolved in it 23.50 grams of cobalt chloride 6 water grade H, this is 0.100 moles of reagent. The resulting solutions were mixed in a heat-resistant glass. The glass was placed in a cuvette filled with an alcoholic solution and pieces of ice, and they began to cool by stirring the solution and measuring the temperature and pH of the solution. As the solution cools, the pH of the solution decreases: at 3.5 ° C pH = 0.09, at 0.9 ° C pH = -0.07. At 0.0 ° C pH = -0.10 further cooling loses its meaning. The rate of precipitation of the precipitate after mixing is very high, the solution becomes completely transparent in less than half a minute.
Таким образом, в стакане образовался осадок, как результат реакции гидросульфата аммония с хлоридом кобальта с образованием двойного сульфата аммония-кобальта
Раствор с осадка слили, измерили pH декантата равный -0,10, что соответствует pH раствора уже не кислой соли, а раствора хлористого водорода. Объем декантата составил 102 мл, а вес 111 г.The solution was drained from the precipitate, the pH of the decantate was measured equal to -0.10, which corresponds to the pH of the solution is no longer an acid salt, but a solution of hydrogen chloride. The volume of decantate was 102 ml, and weight 111 g.
По полученным результатам делаем расчеты для полученного раствора хлористого водорода: pH=-0,10 дает концентрацию H+ ионов, а значит и соляной кислоты 10-(-0,10)=1,259 моль/л, значит в нашем декантате 102 мл*1,259 моль/л=0,128 моль соляной кислоты из 0,200 молей, которые можно было получить теоретически, что означает успешное проведение реакции со значимыми (больше 64%, плюс раствор оставшийся в осадке) для промышленности процентами выхода раствора хлористого водорода.According to the results obtained by doing the calculations for hydrogen chloride solution: pH = -0,10 gives the concentration H + ions, and hence of hydrochloric acid 10 - (- 0.10) = 1.259 mol / l, then in our decantate 102 ml * 1,259 mol / L = 0.128 mol of hydrochloric acid from 0.200 moles, which could be obtained theoretically, which means a successful reaction with significant (over 64%, plus the solution remaining in the precipitate) for industry percent yield of a solution of hydrogen chloride.
Полученный раствор хлористого водорода можно использовать для выделения хлористого водорода промышленным способом [8].The resulting solution of hydrogen chloride can be used to isolate hydrogen chloride industrially [8].
Пример 4.Example 4
Проверяется двойной сульфат, имеющий высокую растворимость, -сульфат магния-аммония, растворимость при 0°C составляет 10,58%. Проверяется работоспособность пары: одновалентный катион с двухвалентным катионом, когда двухвалентный катион в составе гидросульфата. Проверяется одновалентный катион аммония в хлориде. Проверяется двухвалентный катион магния. Проверяется инвариантность получения двойного сульфата относительно обмена катионов в гидросульфате и хлориде. Проверяется высаливание двойного сульфата катионом, входящим в состав руды, катион ион магния. Проверяется пригодность для выщелачивания полученного высаливанием раствора хлористого водорода на примере магнийсодержащего концентрата - серпентинита Баженовского месторождения г. Асбест. Проверяется возможность получения из раствора, полученного высаливанием, газообразного хлористого водорода.Double sulphate having high solubility, magnesium-ammonium sulphate is tested, solubility at 0 ° C is 10.58%. The efficiency of the pair is checked: a monovalent cation with a divalent cation, when the divalent cation is a part of hydrosulfate. The monovalent ammonium cation in chloride is tested. The divalent magnesium cation is tested. The invariance of the production of double sulfate with respect to the exchange of cations in hydrosulfate and chloride is verified. The salting out of the double sulfate by the cation included in the ore, the magnesium ion cation, is verified. The suitability for leaching the hydrogen chloride solution obtained by salting out is examined using an example of a magnesium-containing concentrate - serpentinite of the Bazhenovsky field in Asbest. The possibility of obtaining gaseous hydrogen chloride from a solution obtained by salting out is checked.
В качестве хлорида, содержащего первый из катионов двойного сульфата, использовали хлорид аммония NH4Cl, в качестве гидросульфата содержащего второй из катионов двойного сульфата, использовали гидросульфат магния Mg(HSO4)2 Ammonium chloride NH 4 Cl was used as the chloride containing the first of the double sulfate cations; magnesium hydrosulfate of Mg (HSO 4 ) 2 was used as the hydrosulfate containing the second of the double sulfate cations
В термостойкий стакан налили 50 грамм горячей воды и растворили в ней 21,80 грамм гидросульфата магния марки ЧДА, это 0,100 молей реактива, pH раствора равен 0,51, это соответствует раствору кислой соли. В термостойкий стакан налили 60 грамм горячей воды и растворили в ней 10,70 грамм хлорида аммония марки Ч, это 0,200 молей. Стакан поставили в кювету, заполненную спиртовым раствором и кусочками льда, и начали охлаждать, перемешивая раствор и измеряя температуру и pH раствора. По мере охлаждения раствора pH раствора уменьшается: при 14,0°C pH=0,40, при 6,0°C pH=0,18, при 0,0°C pH=0,12, дальнейшее охлаждение теряет смысл, ни осадка, ни помутнения раствора указывающего на начало процесса кристаллизации нет. Двойной сульфат, имеющий высокую растворимость, охлаждением до 0°C осадить не удалось. Стакан с раствором перенесли в морозильную камеру с температурой -18°C и стали охлаждать при периодическом перемешивании. Во время перемешивания происходило растворение кристалликов льда на стенках и поверхности жидкости. Через три часа в стакане образовался прозрачный раствор и на дне осадок соли.50 grams of hot water was poured into a heat-resistant glass and dissolved in it was 21.80 grams of ChDA grade magnesium hydrosulfate, this is 0.100 moles of reagent, the pH of the solution is 0.51, this corresponds to an acid salt solution. 60 grams of hot water were poured into a heat-resistant glass and dissolved in it 10.70 grams of grade Ch ammonium chloride, which is 0.200 moles. The glass was placed in a cuvette filled with an alcoholic solution and pieces of ice, and they began to cool by stirring the solution and measuring the temperature and pH of the solution. As the solution cools, the pH of the solution decreases: at 14.0 ° C pH = 0.40, at 6.0 ° C pH = 0.18, at 0.0 ° C pH = 0.12, further cooling makes no sense, no precipitate or cloudiness of the solution indicating the beginning of the crystallization process. It was not possible to precipitate double sulfate having high solubility by cooling to 0 ° C. The beaker with the solution was transferred to a freezer with a temperature of -18 ° C and began to cool with periodic stirring. During mixing, ice crystals were dissolved on the walls and surface of the liquid. Three hours later, a clear solution was formed in a glass and a salt precipitate at the bottom.
Таким образом, в стакане образовался осадок, как результат реакции гидросульфата магния с хлоридом аммония с образованием двойного сульфата магния - аммония
По полученным результатам делаем расчеты для полученного раствора хлористого водорода: pH=-0,18 дает концентрацию ионов, а значит и соляной кислоты 10-(-0,18)=1,514 моль/л, значит в нашем декантате 108 мл*1,514 моль/л=0,163 моль соляной кислоты из 0,200 молей, которые можно было получить теоретически, что означает успешное проведение реакции со значимыми (81,3%) для промышленности процентами выхода раствора хлористого водорода.Based on the results we make calculations for the resulting solution of hydrogen chloride: pH = -0.18 gives the concentration of ions, and hence hydrochloric acid 10 - (- 0.18) = 1.514 mol / l, which means 108 ml * 1.514 mol / in our decantate l = 0.163 mol of hydrochloric acid from 0.200 moles, which could be obtained theoretically, which means a successful reaction with significant (81.3%) for industry percent yield of a solution of hydrogen chloride.
Для проверки инвариантности получения двойного сульфата относительно обмена катионов в гидросульфате и хлориде в качестве хлорида, содержащего первый из катионов двойного сульфата, используем хлорид магния MgCl2, в качестве гидросульфата содержащего второй из катионов двойного сульфата, использовали гидросульфат магния NH4HSO4 To check the invariance of the production of double sulfate with respect to the exchange of cations in hydrosulfate and chloride, we use magnesium chloride MgCl 2 as the chloride containing the first of the double sulfate cations; magnesium hydrosulfate NH 4 HSO 4 was used as the hydrosulfate containing the second of the double sulfate cations
В термостойкий стакан налили 54 грамм горячей воды и растворили в ней 22,98 грамм гидросульфата аммония марки ЧДА, это 0,200 молей реактива, pH раствора равен 0,50, это соответствует раствору кислой соли. В термостойкий стакан налили 50 грамм горячей воды и растворили в ней 31,06 грамм хлорида магния 6 водного марки Ч, это 0,153 молей. Стакан поставили в кювету, заполненную спиртовым раствором и кусочками льда, и начали охлаждать, перемешивая раствор и измеряя температуру и pH раствора. По мере охлаждения раствора pH раствора уменьшается: при 0,8°C pH=0,23, при 0,3°C, pH=-0,25 дальнейшее охлаждение теряет смысл. Скорость осаждения осадка после окончания перемешивания очень велика, раствор становится полностью прозрачным за время менее минуты.54 grams of hot water were poured into a heat-resistant glass and dissolved in it was 22.98 grams of ChDA grade ammonium hydrosulfate, this is 0.200 moles of reagent, the pH of the solution is 0.50, this corresponds to an acid salt solution. 50 grams of hot water were poured into a heat-resistant glass and 31.06 grams of magnesium chloride 6 of water grade H was dissolved in it, which is 0.153 moles. The glass was placed in a cuvette filled with an alcoholic solution and pieces of ice, and they began to cool by stirring the solution and measuring the temperature and pH of the solution. As the solution cools, the pH of the solution decreases: at 0.8 ° C pH = 0.23, at 0.3 ° C, pH = -0.25, further cooling loses its meaning. The rate of precipitation of the precipitate after mixing is very high, the solution becomes completely transparent in less than a minute.
Таким образом, в стакане образовался осадок, как результат реакции гидросульфата аммония с хлоридом магния с образованием двойного сульфата аммония-магния
По полученным результатам делаем расчеты полученного хлористого водорода: pH=-0,25 дает концентрацию H+ ионов, а значит и хлористого водорода 10-(-0,25)=1,79 моль/л, значит в нашем декантате 112 мл*1,79 моль/л=0,199 моль хлористого водорода из 0,200 молей, которые можно было получить теоретически, что означает успешное проведение реакции почти со 100% процентами выхода хлористого водорода.Based on the results obtained, we make calculations of the obtained hydrogen chloride: pH = -0.25 gives the concentration of H + ions, and hence hydrogen chloride 10 - (- 0.25) = 1.79 mol / l, which means 112 ml * 1 in our decantate 79 mol / L = 0.199 mol of hydrogen chloride from 0.200 moles, which could be obtained theoretically, which means a successful reaction with almost 100% percent yield of hydrogen chloride.
Очевидно, что чрезвычайно успешному проведению реакции способствовало наличие избытка хлорида магния относительно стехиометрического количества необходимого для проведения реакции образования двойного сульфата количестве 0,1 моль. Именно избыток хлорида магния определил высаливающий эффект иона магния по отношению к двойному сульфату аммония-магния и усилил осаждение двойного сульфата, растворимость двойного сульфата магния-аммония в растворе хлорида магния при низких температурах оказалась ничтожна. Для успешного осаждения двойного сульфата магния-аммония можно было внести также хлорид аммония, который определил бы высаливающий эффект иона аммония по отношению к двойному сульфату аммония-магния. Но сточки зрения использования полученного раствора хлористого водорода для выщелачивания магний содержащего сырья это было бы хуже. Ион магния все равно попадает в раствор при выщелачивании магний содержащего сырья и его наличие в исходном выщелачивающем растворе не загрязняет конечный продукт, а ион аммония вносил бы загрязнения.Obviously, an extremely successful reaction was facilitated by the presence of an excess of magnesium chloride relative to the stoichiometric amount of 0.1 mol required for the double sulfate formation reaction. It was the excess of magnesium chloride that determined the salting-out effect of magnesium ion in relation to ammonium double magnesium sulfate and enhanced the precipitation of double sulfate, the solubility of magnesium double ammonium sulfate in a solution of magnesium chloride at low temperatures was negligible. To successfully precipitate magnesium-ammonium double sulfate, ammonium chloride could also be added, which would determine the salting-out effect of the ammonium ion with respect to the double ammonium-magnesium sulfate. But from the point of view of using the obtained solution of hydrogen chloride to leach magnesium-containing raw materials, this would be worse. Magnesium ion still gets into the solution when leaching magnesium containing raw materials and its presence in the original leach solution does not pollute the final product, and the ammonium ion would introduce pollution.
Следует отметить, что при проведении реакции образования двойного сульфата имеющего высокую растворимость вносить избыток реактивов для получения высаливающего эффекта нужно только в виде хлорида. В случае внесения высаливающего реактива в виде сульфата в растворе будет уменьшаться количество хлористого водорода за счет взаимодействия хлористого водорода и сульфат иона с получением гидросульфата.It should be noted that when carrying out the reaction of the formation of double sulfate having high solubility, it is necessary to add an excess of reagents to obtain a salting out effect only in the form of chloride. In the case of introducing a salting out reagent in the form of sulfate in the solution, the amount of hydrogen chloride will decrease due to the interaction of hydrogen chloride and sulfate ion to produce hydrosulfate.
Для проведения выщелачивания магний содержащего сырья отбираем в термостойкий стакан из полученного раствора хлористого водорода 100 мл, концентрации 6,52% по хлористому водороду. Добавляем в стакан песок мелкий фракции 0,063-0,16 из отсевов дробления Баженовского месторождения комбината ОАО «Ураласбест» состава: MgO-36,40%, Al2O3 - 1,76%, Fe2O3 - 10,30%, SiO2 - 44,70%, NiO - 0,50%, Cr2O3 - 1,90%, MnO - 0,27%, H2O-3,00%, CaO - 0,52%, Na2O - 0,67% в количестве 8,9 грамм, это соответствует стехиометрическому соотношению для выщелачивания во взятом растворе хлористого водорода. Ставим стакан на магнитную мешалку с подогревом, накрываем стеклом и начинаем выщелачивание при температуре 100°C и перемешивании. Замеряем через 10 минут pH раствора равный 0,06, это соответствует проведению выщелачивания на 51,4%, через 20 минут pH раствора равный 0,18, это соответствует проведению выщелачивания на 63,0%, через 60 минут pH раствора равный 0,57, это соответствует проведению выщелачивания на 84,7%, через 150 минут pH раствора равный 1,52, это соответствует проведению выщелачивания на 98,3%. Следовательно, учитывая высокий процент выщелачивания полученным раствором хлористого водорода, доказана возможность применения полученного раствора в качестве раствора для выщелачивания руды.To carry out leaching of magnesium-containing raw materials, we select 100 ml of a solution of hydrogen chloride in a heat-resistant glass from the resulting solution of hydrogen chloride at a concentration of 6.52%. Add fine sand 0.063-0.16 to the glass from the crushing screenings of the Bazhenovskoye deposit at the Uralasbest OJSC plant with the composition: MgO-36.40%, Al 2 O 3 - 1.76%, Fe 2 O 3 - 10.30%, SiO 2 - 44.70%, NiO - 0.50%, Cr 2 O 3 - 1.90%, MnO - 0.27%, H 2 O-3.00%, CaO - 0.52%, Na 2 O - 0.67% in the amount of 8.9 grams, this corresponds to the stoichiometric ratio for leaching in the taken solution of hydrogen chloride. We place the glass on a heated magnetic stirrer, cover it with glass and start leaching at a temperature of 100 ° C and stirring. We measure after 10 minutes the pH of the solution is 0.06, this corresponds to leaching by 51.4%, after 20 minutes the pH of the solution is 0.18, this corresponds to leaching by 63.0%, after 60 minutes the pH of the solution is 0.57 , this corresponds to 84.7% leaching, after 150 minutes the pH of the solution is 1.52, this corresponds to 98.3% leaching. Therefore, given the high percentage of leaching with the resulting hydrogen chloride solution, the possibility of using the resulting solution as a solution for ore leaching is proved.
По результатам примера 4 можно констатировать, что при осаждении двойного сульфата имеющего высокую растворимость одного охлаждения может быть не достаточно для получения результата в виде высокого процентного выхода раствора хлористого водорода. Но совместное использование охлаждения и высаливания одним из катионов, входящих в состав двойного сульфата, дает отличный результат даже для двойных сульфатов имеющих высокую растворимость. According to the results of example 4, it can be stated that during the precipitation of double sulfate having a high solubility, one cooling may not be enough to obtain a result in the form of a high percentage yield of a solution of hydrogen chloride. But the combined use of cooling and salting out of one of the cations that make up the double sulfate gives an excellent result even for double sulfates having high solubility.
Пример 5:Example 5:
Проверяется двойной сульфат, имеющий очень высокую растворимость, - сульфат натрия-аммония. Проверяется работоспособность пары: одновалентный катион с одновалентным катионом. Проверяется одновалентный катион натрияDouble sulfate, which has a very high solubility, is tested - sodium ammonium sulfate. The efficiency of the pair is checked: a monovalent cation with a monovalent cation. Monovalent Sodium Cation Tested
В качестве хлорида, содержащего первый из катионов двойного сульфата, использовали хлорид натрия NaCl, в качестве гидросульфата содержащего второй из катионов двойного сульфата, использовали гидросульфат аммония NH4HSO4 Sodium chloride NaCl was used as the chloride containing the first of the double sulfate cations, ammonium hydrosulfate NH 4 HSO 4 was used as the hydrosulfate containing the second of double sulfate cations
В термостойкий стакан налили 20 грамм горячей воды и растворили в ней 23,00 грамм гидросульфата аммония марки ЧДА, это 0,200 молей реактива, pH раствора равен 0,50, это соответствует раствору кислой соли. В термостойкий стакан налили 30 грамм горячей воды и растворили в ней 11,60 грамм хлорида натрия марки поваренная пищевая выварочная соль, это 0,200 молей реактива. Полученные растворы смешали в термостойком стакане. Стакан поставили в кювету, заполненную спиртовым раствором и кусочками льда, и начали охлаждать, перемешивая раствор и измеряя температуру и pH раствора. Охладив раствор до 0°C, видим, что осадка нет. Ставим стакан в морозильную камеру с температурой -18°C, на 1 сутки. Получаем в стакане сверху прозрачный раствор, а на дне осадок соли с незначительными вкраплениями кристаллов льда.20 grams of hot water were poured into a heat-resistant glass and dissolved in it 23.00 grams of ChDA grade ammonium hydrosulfate, this is 0.200 moles of reagent, the pH of the solution is 0.50, this corresponds to an acid salt solution. 30 grams of hot water were poured into a heat-resistant glass and 11.60 grams of sodium chloride of the brand dissolved in it were boiled edible salt, which is 0.200 moles of the reagent. The resulting solutions were mixed in a heat-resistant glass. The glass was placed in a cuvette filled with an alcoholic solution and pieces of ice, and they began to cool by stirring the solution and measuring the temperature and pH of the solution. After cooling the solution to 0 ° C, we see that there is no precipitate. We put the glass in the freezer with a temperature of -18 ° C, for 1 day. We get a transparent solution in a glass on top, and at the bottom a salt precipitate with insignificant inclusions of ice crystals.
Таким образом, в стакане образовался осадок, как результат реакции гидросульфата аммония с хлоридом натрия с образованием двойного сульфата аммония-натрия
Раствор с осадка слили, измерили pH декантата равный -0,68, что соответствует pH раствора уже не кислой соли, а раствора хлористого водорода. Объем декантата составил 41 мл, а вес 50,5 грамма. Вес влажного осадка составил 30,9 грамма.The solution was drained from the precipitate, the pH of the decantate was measured equal to -0.68, which corresponds to the pH of the solution is no longer an acid salt, but a solution of hydrogen chloride. The volume of decantate was 41 ml, and the weight was 50.5 grams. The weight of the wet cake was 30.9 grams.
По полученным результатам делаем расчеты для полученного раствора хлористого водорода: pH=-0,68 дает концентрацию H+ ионов, а значит и соляной кислоты 10-(-0,68)=4,786 моль/л, значит в нашем декантате 41 мл*4,786 моль/л=0,196 моль соляной кислоты из 0,200 молей, которые можно было получить теоретически, что означает успешное проведение реакции со значимыми (почти 98%) для промышленности процентами выхода раствора хлористого водорода. Следовательно, нами получен большой процент выхода раствора хлористого водорода, то есть операция проведена успешно.Based on the results we make calculations for the resulting solution of hydrogen chloride: pH = -0.68 gives the concentration of H + ions, and therefore hydrochloric acid 10 - (- 0.68) = 4.786 mol / l, which means 41 ml * 4.786 in our decantate mol / L = 0.196 mol of hydrochloric acid from 0.200 moles, which could be obtained theoretically, which means a successful reaction with significant (almost 98%) for industry percent yield of a solution of hydrogen chloride. Therefore, we obtained a large percentage of the yield of a solution of hydrogen chloride, that is, the operation was successful.
Claims (8)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2013139368/05A RU2548959C2 (en) | 2013-08-23 | 2013-08-23 | Method of producing bisulphate and hydrogen chloride solution |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2013139368/05A RU2548959C2 (en) | 2013-08-23 | 2013-08-23 | Method of producing bisulphate and hydrogen chloride solution |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2013139368A RU2013139368A (en) | 2015-02-27 |
RU2548959C2 true RU2548959C2 (en) | 2015-04-20 |
Family
ID=53279424
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2013139368/05A RU2548959C2 (en) | 2013-08-23 | 2013-08-23 | Method of producing bisulphate and hydrogen chloride solution |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2548959C2 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2708204C1 (en) * | 2016-09-13 | 2019-12-04 | Веолия Уотер Текнолоджиз, Инк. | Method of producing potassium sulphate from potassium chloride and sulfuric acid |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN115991496B (en) * | 2023-02-22 | 2024-04-30 | 西南科技大学 | Preparation method of hydrated magnesium ammonium sulfate |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU558855A1 (en) * | 1973-12-04 | 1977-05-25 | Предприятие П/Я А-7125 | The method of obtaining the double salt of potassium sulfate-calcium |
RU2310610C2 (en) * | 2005-09-08 | 2007-11-20 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Калужский научно-исследовательский институт телемеханических устройств" | Method of production of the nickel-ammonium sulfate hexahydrate |
CN101717280A (en) * | 2009-10-09 | 2010-06-02 | 河北理工大学 | Method for preparing potassium-ammonium sulfate from sulfuric acid and ammonia water reclaimed in coking |
CN102009954A (en) * | 2010-11-30 | 2011-04-13 | 宜宾天原集团股份有限公司 | Method for preparing hydrogen chloride and ammonia by utilizing ammonium chloride |
-
2013
- 2013-08-23 RU RU2013139368/05A patent/RU2548959C2/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU558855A1 (en) * | 1973-12-04 | 1977-05-25 | Предприятие П/Я А-7125 | The method of obtaining the double salt of potassium sulfate-calcium |
RU2310610C2 (en) * | 2005-09-08 | 2007-11-20 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Калужский научно-исследовательский институт телемеханических устройств" | Method of production of the nickel-ammonium sulfate hexahydrate |
CN101717280A (en) * | 2009-10-09 | 2010-06-02 | 河北理工大学 | Method for preparing potassium-ammonium sulfate from sulfuric acid and ammonia water reclaimed in coking |
CN102009954A (en) * | 2010-11-30 | 2011-04-13 | 宜宾天原集团股份有限公司 | Method for preparing hydrogen chloride and ammonia by utilizing ammonium chloride |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2708204C1 (en) * | 2016-09-13 | 2019-12-04 | Веолия Уотер Текнолоджиз, Инк. | Method of producing potassium sulphate from potassium chloride and sulfuric acid |
US10773968B2 (en) | 2016-09-13 | 2020-09-15 | Veolia Water Technologies, Inc. | Method for producing potassium sulfate from potassium chloride and sulfuric acid |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2013139368A (en) | 2015-02-27 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2519037C2 (en) | Production of calcium carbonate with surface subjected to reactive processing and it application | |
Mubarok et al. | Precipitation of nickel hydroxide from simulated and atmospheric-leach solution of nickel laterite ore | |
RU2548959C2 (en) | Method of producing bisulphate and hydrogen chloride solution | |
CN105960444B (en) | The method for collecting cesium formate from mixed alkali metal formates blend | |
Liu et al. | Linear crystallization and induction-period studies of the growth of calcium sulphate dihydrate crystals | |
Jachuła et al. | Sorption of Cu (II) and Ni (II) ions in the presence of the methylglycinediacetic acid by microporous ion exchangers and sorbents from aqueous solutions | |
Farmanesh et al. | Identifying alkali metal inhibitors of crystal growth: a selection criterion based on ion pair hydration energy | |
Alanne et al. | A novel bisphosphonate-based solid phase method for effective removal of chromium (III) from aqueous solutions and tannery effluents | |
Milyutin et al. | Preparation of high-purity lithium carbonate using complexing ion-exchange resins | |
Li et al. | Phase diagrams of the quaternary system K+, NH4+//Cl−, SO42−-H2O at 273.15 K and their application | |
Ma et al. | Eutectic freeze crystallization for recovery of NiSO4 and CoSO4 hydrates from sulfate solutions | |
Jin et al. | Study on metastable zone width and crystal growth of a ternary system: case study MgCl2· 6H2O· 1, 4-dioxane | |
JPH02296716A (en) | Removal of sodium from brine | |
Gray et al. | Inorganic metal polymers: preparation and characterization | |
Eyal et al. | Extraction of metal salts by mixtures of water-immiscible amines and organic acids (acid-base couple extractants). 1. A review of distribution and spectroscopic data and of proposed extraction mechanisms | |
RU2384564C2 (en) | Method of producing dihydrate of cobalt (ii) oxalate | |
Šiška | Extraction of heavy metals and ammonium from waters by unsaturated fatty acids and their soaps | |
Zalim et al. | Kinetics and equilibrium studies of cadmium removal from cadmium phosphate by exchange reaction with cation ions | |
RU2323879C2 (en) | Method to manufacture salts of dodecahydro-closo-dodecaboric acid | |
Hernandez et al. | Crystallization of hydrated ferric arsenate. Process design using METSIM | |
Skafi et al. | Solubility of mixed ternary systems of hexafluoridosilicate salts (M= Na+, K+, or NH4+) in hexafluoridosilicic acid aqueous solutions at T= 353.15 K | |
CN108530936B (en) | Para aminoacet anilide cleanly production technique | |
Lewis et al. | Novel technology for recovery of water and solid salts from hypersaline brines: Eutectic Freeze Crystallization | |
Buchfink | Effects of impurieties on an industrial crystallization process of ammonium sulfate | |
Wang | Impurity rejection in the nickel laterite leach system |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20160824 |
|
NF4A | Reinstatement of patent |
Effective date: 20170620 |
|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20200824 |