Переработка отходов производства серной кислоты.

Для получения серной кислоты существуют два способа, контактный и нитрозный (башенный). В обоих случаях получают SO₂ из которого далее получают серную кислоту. Твердыми отходами производства H₂SO₄ из серного колчедана являются пиритные огарки, пыль циклонов и сухих электрофильтров, шламы промывных башен, собирающиеся в отстойниках, сборниках и холодильниках кислоты, и шламы мокрых электрофильтров.Пиритные огарки – побочные продукты обжига серного колчедана (пирита) при получении серной кислоты.

Извлечение цветных металлов из огарков. Для извлечения ценных компонентов из пиритных огарков используют различные методы обжига (хлорирующий, сульфатизирующий и др.).Перед хлорирующим обжигом к огарку примешивают до 20% размолотой NaCl В процессе обжига протекает ряд реакций, в результате которых медь переходит в растворимое соединение СиС1₂. Сера образует с NaCl сульфат натрия Оптимальная температура обжига находится в пределах 550-600°С. Для обеспечения полноты химических превращений необходимо перемешивание шихты. Суммарно и приближенно процесс хлорирующего обжига относительна меди может быть выражен следующим уравнением-

Cu + 2S + 4NaCl + 3, 5O₂ + H₂O → CuCl₂ + 2Na₂SO₄ + 2HCl.

В результате обжига 85-90% огарковой меди превращается в водорастворимую соль СиС1₂. Из обожженной массы медь выщелачивают теплой водой в несколько стадий Использование огарков в доменном производстве. огарки, содержащие40—63% железа, представляют собой ценный вид сырья для черной металлургии и относятся к суррогатам железных руд. Тем не менее, некоторое количество пиритных огарков используют в качестве сырья для доменной плавки без предварительного извлечения цветных и драгоценных металлов. Однако в этом случае перед доменной плавкой необходимо удалить из огарка серу и провести его окускование. Наиболее распространенным процессом для одновременного решения этих задач является агломерация — высокотемпературная обработка огарка, приводящая к выгоранию из него серы и получению кускового материала, пригодного для доменной плавки. Производство пигментов из огарков и огарковой пыли. Небольшие количества огарка и пыли сухих электрофильтров используют для получения минеральных пигментов: железного сурика, мумии, охры. Технология их приготовления может быть различной. Технологический процесс получения желтой охры и мумии заключается в следующем Огарковую пыль подают в реактор-растворитель, где ее перемешивают с водой и воздухом в течение 20—25 мин. Затем раствор отстаивают в течение 8 ч. Окрашенную жидкую фазу откачивают в смеситель, куда добавляют мел (или штыб) и глину. В смесителе протекает реакция в результате которой получают насыщенный влагой осадок гипса с глиной. Эту массу высушивают при 80 °С и подают в шаровую мельницу, из которой выходит готовый продукт – сухой минеральный пигмент типа желтой охры. Извлечение селена из шламов. В колчеданах, применяемых для производства серной кислоты, содержится 0, 002–0, 02% селена, являющегося химическим аналогом серы, поэтому при обжиге колчеданов наряду с SO₂ образуется SeO₂. Поскольку селен встречается в природе в очень малых концентрациях (от десятитысячных до тысячных, редко до сотых долей процента) в виде соединений, сопутствующих сульфидам металлов (Fe, Си, Zn), то отходы переработки пирита в сернокислотном производстве являются одним из основных источников получения селена. Основная его часть выделяется со шламами в промывных башнях и мокрых электрофильтрах системы очистки обжиговых газов. Механизм выделения селена из обжиговых газов достаточно сложен. При очистке обжигового газа SeO₂ поглощается туманом и каплями орошающей серной кислоты. Растворимость 5еО_г в серной кислоте высока и увеличивается с повышением температуры. Растворяющийся в серной кислоте SO₂ восстанавливает SeO₂: SeO₂+2SO₂+2H₂О → Se+2H₂SO₄

Одновременно происходят процессы образования политиоселеновых кислот (типа H₂SeS₂O₆) и селенистой кислоты: SeO₂+3SO₂+2H₂O → H₂SeS₂O₆+H₂SO₄, SeO₂+H₂O → H₂SeO₃.

Селенистая кислота и селенополитионаты устойчивы при температурах ниже 70 °С. При более высоких температурах они разлагаются по реакциям H₂SeO₃+2SO₂ + H₂O → Se + 2H₂SO₄₎

H₂SeS₂O₆ → Se+H₂SO₄+SO₂.

Восстановление SeO₂ наиболее полно проходит в разбавленных кислотах. Образующийся металлический селен осаждается вместе с частицами пыли из кислоты промывных башен в отстойниках, сборниках и холодильниках кислоты в виде шлама, называемого бедным. Такой шлам содержит обычно до 5% селена.