Раздел 16. Производство натрия кремнефтористого технического

Раздел 16. Производство натрия кремнефтористого технического

Натрий кремнефтористый технический (химическая формула Na ₂SiF ₆ - далее КФН) выпускается промышленностью в виде мелкокристаллического порошка серого цвета.

Чистый Na ₂SiF ₆ представляет собой кристаллический порошок белого цвета, истинная плотность 2,7 г/см ³, растворимость при 25 °С составляет 0,76 г в 100 г воды.

Натрий кремнефтористый имеет широкую область применения, основные из них приведены ниже:

- как инсектицид;

- в производстве стекла, керамической плитки, непрозрачных эмалей;

- в производстве цемента в качестве минерализатора;

- в производстве кислотоупорных цементов и замазок;

- для обработки тканей;

- для фторирования питьевой воды;

- для консервирования древесины;

- в металлургии при получении бериллия и марганца;

- может выступать в качестве исходного сырья для получения фторсодержащих соединений, таких как NaF, Na ₃AlF ₆, HF.

Основным сырьем для получения кремнефторида натрия является кремнефтороводородная кислота, получаемая при производстве упаренной ЭФК (см. производство ЭФК ИТС 2-2020). КФН может также получаться при обескремнивании фтороводородной кислоты путем добавления к ней расчетного количества Na ₂CO ₃.

Промышленные способы получения КФН различны, отличаются они в первую очередь видом осадителя, в качестве которого могут выступать NaCl, Na ₂SO ₄, Na ₂CO ₃.

16.1 Описание технологических процессов, используемых в настоящее время

Промышленные способы получения КФН могут отличаться видом осадителя. Для промышленного получения, с учетом возможностей предприятий по переработке и утилизации маточных растворов КФН, оптимальным реагентом является кальцинированная сода (Na ₂CO ₃). При ее использовании маточные растворы не содержат хлоридов и сульфатов и могут быть легко утилизированы.

16.1.1 Способ нейтрализации кремнефтористоводородной кислоты содовым раствором с последующим сгущением в сгустителях и сушкой продукта в аппарате кипящего слоя

В основе процесса лежит следующая химическая реакция:

H ₂SiF ₆ + Na ₂CO ₃ = Na ₂SiF ₆ + CO ₂ + H ₂O.

(1)

Технология получения кремнефтористого натрия нейтрализацией кремнефтористоводородной кислоты содовым раствором с последующим сгущением в сгустителях и сушкой продукта в аппарате кипящего слоя состоит из следующих основных стадий:

- приготовления содового раствора;

- нейтрализации КФВК содовым раствором;

- сгущения разбавленной суспензии КФН;

- сушки сгущенной суспензии КФН;

- очистки отходящих газов.

Принципиальная технологическая схема производства КФН из КФВК и соды приведена на рисунке 16.1.

Рисунок 16.1 Принципиальная технологическая схема производства КФН из КФВК и соды

КФН получают при осаждении кристаллов Na ₂SiF ₆ нейтрализацией кремнефтороводородной кислоты с концентрацией не менее 8 % содовым раствором, затем полученную суспензию сгущают в радиальных сгустителях, сгущенную суспензию направляют на сушку в аппарат кипящего слоя с подслоем из кварца. Готовый продукт улавливают в циклонах, и затаривают. Маточные растворы направляют на нейтрализацию, с получением осветленной воды, используемой в водооборотном цикле предприятия. Отходящие газы от стадии сушки КФН подвергаются абсорбционной очистке и выбрасываются в атмосферу.

Стадия приготовления содового раствора

Кальцинированная сода поступает в мешках типа "БигБэг" из которых выгружается в специальные бункера. Приготовление содового раствора производится периодически при помощи емкости с мешалкой. Концентрация содового раствора составляет не менее 15 %. Для растворения соды используется речная вода или паровой конденсат.

Стадия нейтрализации КФВК содовым раствором

Нейтрализация КФВК производится периодическом режиме. В реактор подается раствор КФВК, затем добавляется содовый раствор. При рН = 2,5...6,0 образуется суспензия КФН.

Реактор нейтрализации представляет собой вертикальный цилиндрический аппарат с коническим днищем, футерованный диабазовой плиткой в 2 слоя, оснащенный лопастной мешалкой.

В верхней части реактора установлен брызгоотбойник, предназначенный для предотвращения выплескивания пены из реактора.

Сгущение разбавленной суспензии КФН

Разбавленная нейтрализованная суспензия КФН из буферного сборника подается в сгуститель, где сгущается до Т/Ж не более 3/1, затем подается в сборник сгущенной суспензии. Осветленная жидкость, представляющая собой маточный раствор КФН, направляется на утилизацию на станцию нейтрализации кислых стоков.

Сгуститель представляет собой вертикальный цилиндрический аппарат с коническим днищем, оснащенный перемешивающим устройством.

Сушка сгущенной суспензии КФН

Сушка сгущенной суспензии КФН осуществляется дымовыми газами от сжигания природного газа с температурой 500...700 °С в аппарате кипящего слоя "КС". Сгущенная суспензия КФН при помощи сжатого воздуха распыляется на кварцевый слой распределительной решетки аппарата "КС". Аппарат "КС" работает на вынос продукта.

Пылегазовая смесь, содержащая фтористые газы, из аппарата кипящего слоя поступает в циклоны, где продукт улавливается и ссыпается в бункер готового продукта.

Очистка отходящих газов

Газ после циклонов, содержащий фтористые газы, мелкодисперсный КФН, пары воды и продукты сгорания топлива, направляется на мокрую очистку в скруббер, орошаемый слабым щелочным раствором. Дебалансный абсорбционный раствор подается на стадию сгущения.

Скруббер представляет собой полую башню, оснащенную форсунками для распыления абсорбционной жидкости на дымовые газы.

16.2 Текущие уровни потребления ресурсов и эмиссии в окружающую среду

Нормы расхода сырья и энергоресурсов приведены в таблице 16.1.

Таблица 16.1 - Показатели потребления сырья, материалов и энергетических ресурсов при производстве кремнефторида натрия

Наименование	Единицы измерения	Расход на 1 тонну кремнефторида натрия
		минимальный	максимальный
Кремнефтористоводородная кислота	т/т	-	0,82
Сода кальцинированная техническая в натуре	т/т	-	0,73
Топливо (природный газ)	тыс. нм 3/т	-	0,081
Электроэнергия		-	0,168
Низкопотенциальный пар	Гкал/т	-	0,35
Сжатый воздух	тыс. нм 3/т	-	0,18

Характеристика выбросов, образующихся при производстве кремнефтористого натрия нейтрализацией кремнефтористоводородной кислоты содовым раствором с последующим сгущением в сгустителях и сушкой продукта, приведена в таблице 16.2.

Таблица 16.2 - Выбросы в атмосферу производства натрия кремнефтористого технического

Источники выбросов	Наименование загрязняющего вещества	Метод очистки, обработки, повторного использования	Масса выбросов загрязняющих веществ после очистки в расчете на 1 тонну Na 2SiF 6, кг/т
			минимальное значение	максимальное значение	среднее значение
Выхлопная труба	Фториды газообразные	Обеспыливание, абсорбция	-	0,054	-
	Фториды неорганические хорошо растворимые (пыль кремнефтористого натрия)		-	1,32	-