Способ очистки технической серной кислоты

КОМИТЕТ ПО ПРАВАМ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ МИНИСТЕРСТВА ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН(57) Изобретение относится к области производства химических веществ, в частности к способам очистки технической серной кислоты,производимой предприятиями цветной металлургии. Техническим результатом способа является повышение качества готового продукта. Технический результат достигается тем, что серную кислоту первоначально в течение 15-30 минут обрабатывают кристаллогидратами сульфатов меди, никеля или железа при температуре 60-70 С из расчета 6-9 кг на тонну кислоты, а затем раствор после центрифугирования подают на электролиз.(72) Жарменов Абдурасул Алдашевич Дюсембаева Светлана Ершуровна Школьник Владимир Сергеевич Терликбаева Алма Жолдасовна Лу Наталья Юльевна(73) Республиканское государственное предприятие Национальный центр по комплексной переработке минерального сырья Республики Казахстан(56) Предварительный патент РК 10535, С 01 В 17/90, 2001(54) СПОСОБ ОЧИСТКИ ТЕХНИЧЕСКОЙ СЕРНОЙ КИСЛОТЫ 13891 Изобретение относится к области производства химических веществ, в частности к способам очистки технической серной кислоты,производимой предприятиями цветной металлургии. Исходная серная кислота, производимая корпорацией Казахмыс и ОАО Казцинк,содержит в качестве основных загрязняющих примесей железо, мышьяк, тяжелые цветные металлы и органические примеси. Суммарное содержание примесей не превышает 1 . Органические компоненты (отходы производства целлюлозы),добавляемые в процессе металлургического передела, переходят в серную кислоту. Основная их часть осмоляется, что придает кислоте черную окраску, легкая же фракция сохраняется в растворенном виде. Коричневую или черную серную кислоту можно обесцветить с помощью перекиси водорода(Карякин Ю.В., Ангелов И.И. Чистые химические вещества. М. Химия, 1974). Для этого вводят 0,010,02 Н 2 О 2 (30 ) и раствор перемешивают кислота приобретает окраску от светло-желтой до желтой. Для очистки совершенно черной кислоты требуется до 1 Н 2 О 2. Данный способ позволяет освободиться только от органических примесей. Фактически химический состав по загрязняющим солям остается неизменным либо незначительно уменьшается за счет разбавления. Известен способ, по которому отделение растворимых солей проводят путем упаривания исходного раствора при температуре 120 С в присутствии избытка сульфата аммония до содержания свободной 2 О 4 50-59 с введением затравки из кристаллов выделяемых примесей с последующей кристаллизацией в течение 2-3 часов при температуре упаривания (патент Франции 7532026, С 01 В 17/90, 01 23/06, опуб. 1980). Основными недостатками способа являются предлагаемый способ применим только для разбавленных сернокислотных растворов и преследует лишь одну цель - снижение содержания железа. По остальным загрязняющим примесям качество продукта не улучшается. Известен способ,предусматривающий электролиз кислых водных растворов солей железа с ртутным катодом (Козловский М.Т. Электролиз с ртутным катодом и цементация амальгамами. АлмаАта Наука Казахской ССР, 1974, ч. , с. 324). Электролиз проводят до полного выделения железа из 1 н раствора серной кислоты. Полное удаление достигается за 2-3 часа при силе тока 2-5 А. Основными недостатками способа являются использование сложного и токсичного ртутного электролиза для разбавленных сернокислых растворов и повышение качества готового продукта лишь по концентрации железа. Наиболее близким по технической сущности к изобретению способом, по которому техническую серную кислоту первоначально пропускают через центрифугу, а затем вводят 33 -ный раствор перекиси водорода при объемном соотношении кислоты и перекиси водорода 10,005-0,02 (пред. патент РК 10535, С 01 И 17/90, 2001,8). При 2 этом на первой стадии отделению подлежат взвешенные частицы сульфата железа, а на второй происходит окисление органических примесей. Основным недостатком данного способа является недостаточная степень очистки продукта от минеральных солей а именно удаляются только твердые частицы, тогда как растворенные остаются в серной кислоте. Т. е. качество продукта улучшается только по твердому остатку. Техническим результатом предлагаемого способа является повышение качества готового продукта. Для достижения технического результата примеси были сгруппированы по методам удаления органические - путем окисления до 002,минеральные сульфаты - осаждения высаливанием и последующим электролитическим восстановлением. Предложено техническую серную кислоту,содержащую примеси железа, мышьяка, тяжелых цветных металлов и органику в течение 15-30 минут обрабатывать кристаллогидратами сульфатов меди,никеля или железа при температуре 60-70 оС,взятыми из расчета 6-9 кг на тонну кислоты, а затем после центрифугирования подавать на электролиз. Были использованы установленные путем проведенных исследований явления аномального роста окислительной способности кислорода в присутствии переходных металлов и области концентрации серной кислоты, где возможно образование твердых растворов солей металлов, т.е. их сокристаллизация и взаимное высаливание. Таким образом, при введении кристаллогидратов сульфатов меди, никеля или железа происходит активирование кислорода, окисляющего органику, в то же время инициируется процесс кристаллизации сульфатов примесных металлов. Установлено, что способностью активировать кислород обладают переходные металлы. Обработка в течение 15-30 минут кристаллогидратами сульфатов меди, никеля или железа позволяет провести полное высаливание примесных солей до достижения остаточных концентраций суммы тяжелых цветных металлов менее 0,0001 , мышьяка и марганца - менее 0,000003 , железа - менее 0,00005 . При времени обработки менее 15 минут выделившиеся кристаллы настолько малы, что их не удается полностью отделить последующим центрифугированием. Обработка более 30 минут не увеличивает степень высаливания примесных солей и, соответственно, не имеет смысла. Температура обработки 60-70 оС позволяет провести процесс достаточно эффективно активиро- ванный кислород полностью окисляет органические соединения и разлагает их. При более низких температурах степень очистки снижается, и кислота имеет желтоватый оттенок. Более высокие температуры не нужны, т. к. процесс полностью протекает в установленных пределах. При расходе 6-9 кг смеси на тонну серной кислоты происходит практически полное удаление органических примесей и солей металлов железо,мышьяк, тяжелые цветные и др., до допустимых 13891 норм за счет соосаждения с сульфатами. После отделения твердого остатка в растворе остаются, в превышающих требования количествах (10-2 ),только ионы меди и очищаемая серная кислота,которую и подают на последующий электролиз с твердым катодом. При расходе смеси менее 6 кг на тонну кислоты не достигаются условия фазового перехода растворенных минеральных солей и количество активированного кислорода недостаточно для полного разложения органической составляющей кислоты. Остаточное содержание загрязняющих примесей превышает по сумме тяжелых цветных металлов - 0,0001 , мышьяка и марганца - 0,000003 , железа - 0,00005 . Повышение расхода смеси более 9 кг на тонну кислоты не имеет смысла, т. к. указанное количество обеспечивает практически полное удаление загрязняющих примесей. Последующее центрифугирование позволяет отделить достаточно полно кристаллы минеральных солей и органику и подать очищенную серную кислоту на последующий электролиз с твердыми анодами и катодами. Получаемая в результате серная кислота отвечает требованиям ГОСТ 4204-77 марки х.ч Примеры осуществления способа В 1,0 кг технической серной кислоты при температуре 60-70 С подавали кристаллогидраты сульфата меди, никеля или железа из расчета 6-9 кг на тонну кислоты. Обработку при перемешивании и поддержании температуры проводили в течение 1530 минут. Далее смесь подавали на центрифугирование и последующий электролиз. Полученный продукт соответствует ГОСТ 4204-77 марки х.ч. по содержанию основных примесей. В табл. 1 приведены условия проведения экспериментов. Полученные продукты по примерам 2-16 были направлены на электролиз на твердых катодах и анодах. В табл. 2 приведены результаты химического анализа продуктов, полученных после электролиза. 13891 ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ Способ очистки технической серной кислоты,включающий отделение взвешенных примесей центрифугированием, отличающийся тем, что серную кислоту предварительно обрабатывают кристаллогидратами сульфатов меди, никеля или железа в течение 15-30 минут при температуре 60-70 С, взятыми из расчета 6-9 кг на тонну кислоты, а затем раствор после центрифугирования подают на электролиз.