Какие направления развития Росийской науки Вы считаете наиболее перспективными

Переработка гипсосодержащих отходов с помощью химических водоотнимающих средсв

Этот процесс сопровождается выделением большого количества тепла. Так, при присоединении к 1 молю серной кислоты 1 моля Н2О выделяется 28,1 кДж, при присоединении 2 молей Н2О – 40,84 кДж и т.д. Это приводит к подъему температуры реагирующей смеси. Поскольку нами был выполнен ориентировочный расчет температуры начала реакции, в основу дальнейших расчетов была взята температура дегидратации 110 0С. Для нейтрализации серной кислоты и для большего саморазогрева смеси в реакционную емкость добавляли порошкообразную негашеную известь (СаО) в количестве, эквивалентном добавленной серной кислоте.

Протекающие при этом реакции можно выразить схемами:

H2SO4 (Ж) + nH2O(Ж) H2SO4 . nH2O(Ж) + Q1 (3)

CaO (K) + H2O Ca(OH)2 + Q2 (4)

CaSO4 . 2H2O CaSO4 . 0,5H2O + 1,5H2O + Q (5)

За счет протекания реакций (3,4) происходит саморазогрев смеси до необходимой температуры и начинается реакция дегидратации (5). Термодинамические расчеты, выполненные нами для реакции 3-5 в расчете на массу исходного цитрогипса, равную 10 г с влажностью 60% с учетом масс образующихся веществ, испарения влаги и разогрева реактора с реакционной смесью от температуры 80 С0 до температуры 110 С0 показали, что суммарный тепловой эффект процесса составил -1,75 кДж/моль, т.е., выделяющейся тепловой энергии достаточно для протекания реакции дегидратации.

Нами были выполнены термодинамические расчеты ожидаемого подъема температуры реакционной смеси при различных количествах добавляемой серной кислоты. При этом необходимая для реакции дегидратации температура соответствует массе добавляемой кислоты, равной 2,0 г (рис.2).


Рис. 2. Влияние масс добавки H2SO4 на рост температуры смеси

 

Расчетный теоретический состав готового продукта, получаемого по вышеописанному способу дан в табл. 1.

Таблица 1

Теоретический состав готового продукта

Вещества

Инертные вещества

CaSO4´2H2O

CaSO4´0,5H2O

Са(ОН)2

CaO

H2O

H2SO4

Содержание, %

3

отс.

54,7

2,2

40,1

 

отс.

 

Экспериментальная проверка расчетных данных показала, что при обработке цитрогипса с исходной температурой 80 С0 и влажностью 60% концентрированной серной кислотой и негашеной известью температура реакционной смеси в лабораторных условиях повышается до 115 С0, а рН смеси после обработки составляет 7,0. Таким образом, результаты эксперимента подтвердили научную гипотезу.

1 2 3 4