8 – Leksiya. Kalsiynasiya prosessinin’ teoriyaliq tiykarlari ha’m texnologiуаliq esaрlari

8 – Leksiya.
Kalsiynasiya prosessinin’ teoriyaliq tiykarlari ha’m texnologiуаliq esaрlari

J O B A S I

1. Natriy bikarbonatin kalsiynasiyalaw prosessinin’ fizikа–ximiyaliq tiykarlari.
2. Kalsiynasiyalaw bo’liminin’ texnologiyaliq sxemasi.
3. Soda pechleri bo’liminin’ u’skeneleri.
4. Soda pechleri bo’liminin’ texnologiyaliq rejimi.
5. Soda pechleri bólimin avtomatlastırıwdın principiallıq tiykarları
6. Soda pechleri bóliminde miynetti qorǵaw hám qáwipsizlik texnikası


1. Natriy bikarbonatıń kalcinaciyalaw processiniń fizika-ximiyalıq tiykarları
Natriy bikarbonatıń termikalıq tarqatıw jolı menen natriy karbonatıń alıw processi kalcinaciya dep ataladı. Bul process soda pechleri bóliminde ámelge asırıladı.
Kalcinaciyaǵa kelip túsiwshi texnikalıq ıǵal bikarbonat shama menen tómendegi quramǵa iye (massalıq %):
. Texnikalıq natriy bikarbonatıńdaǵı, ammoniy xloridi, shártli túrde ǵa esaplanǵan, sonıń muǵdarına ammoniy xloridi de kirgizilgen.
Texnikalıq bikarbonatta, ammiak tiykarınan natriy karbonatı túrinde boladı; az muǵdarda ammoniy karbonatı hám bikarbonatı da ushırasıwı múmkin. Texnikalıq bikarbonattıń ıǵallıǵı keń shegaralarda ózgeredi, bul eń baslısı tı kristallarınıń sapası menen baylanıslı. Bikarbonattıń ıǵallıǵına vacuum-filtr barabanındaǵı shókpeni qurǵatıw rejimi de tásir kórsetedi.
Texnikalıq natriy bikarbonatı aq reńde bolıwı tiyis. Basqa reńniń payda bolıwı filtraciya hám karbonizaciya bólimindegi polattan jasalǵan úskenelerdiń korroziyaǵa ushıraǵanınan derek beredi, shókpe karroziya nátiyjesinde de, oǵan túsiwshi temir oksidi menen boyaladı.
Kalcinaciya processiniń tiykarǵı reakciyası:
(56)
Bunnan tısqarı, texnikalıq bikarbonattı qızdırǵanda qosımsha reakciyalar júriwi múmkin:
(57)
(58)
Ammoniy xloridi qızdırǵanda tı menen tómendegi reakciya boyınsha tásirlesedi:
(59)
Natriy karbamatı suwdıń qatnasında qızdırǵanda tómendegi reakciya boyınsha sodaǵa aylanadı:
(60)
100 kg texnikalıq bikarbonattan alınatuǵın sodanıń muǵdarı sodanıń shıǵımı dep ataladı. Sodanıń shıǵımı tiykarınan bikarbonattıń ıǵallıǵına baylanıslı. Texnikalıq bikarbonattıń ıǵallıǵı joqarı bolsa, sodanıń shıǵımı kemeyedi hám ıǵallıqtı puwlandırıw ushın qosımsha jıllılıq shıǵınlarına alıp keledi. 8-tablicada kalcinaciyalaǵanda sodanıń shıǵımı hám ıǵallıqtı puwlandırıw ushın jıllılıq sarplanıwı, bikarbonattıń ıǵallıǵına baylanıslılıǵı haqqında maǵlıwmatlar keltirilgen.
8-tablica.

NaHCO3 nıń ıǵal-lıǵı, mas. %	100 kg ıǵal NaHCO3 nan payda bolatuǵın, sodanıń muǵdarı (sodanıń shıǵımı), kg	100 kg sodaǵa esaplaǵanda bikarbonattan puwlanıwshı, suwdıń muǵdarı, kg	100 kg sodaǵa esaplaǵanda suwdıń puwlanı-wına jıllılıqtıń sarplanıwı, kDj (kkal)
23,92	48	50,0	7947 (33 300)
22,23	49	45,5	7017 (29 400)
20,75	50	41,5	6325 (26 500)
19,16	51	37,5	5752 (24 100)
17,58	52	33,8	5012 (21 000)
15,99	53	30,2	4606 (19 300)
14,31	54	26,5	4033 (16 900)

Iǵal bikarbonat ańsat birigip qaladı hám soda pechiniń diywallarına jabısıp qaladı. Bikarbonattaǵı ıǵallıq quramında erigen duzlar ( boladı. Onı pechtiń diywalınıń ıssı betlerinde puwlandırǵanda qattı soda payda boladı, ol betlerge jabısıp, áste-aqırın ósip tıǵız qaspaqqa aylanadı. Bul qaspaq, jıllılıq ótkizgishligi tómen bolǵanlıqtan, pechtiń qızdırılǵan diywalı hám kalcina-ciyalanıwshı massa arasında jıllılıq almasıw effektivligin páseytedi. Qaspaq qatlam-nıń astıńda metall qattı qızadı, bul pech diywallarınıń kúyiwine alıp keledi. Bul hádiyselerdi kemeytiw ushın ıǵal natriy bikarbonatı, kalcinaciyadan keyin soda pechten shıqqan, ıssı kalcinaciyalanǵan soda menen aralastırıladı. Tayar ónimniń, tazalanbaǵan bikarbonat penen aralastırıw ushın qaytarılatuǵın, bul bólimi retur dep ataladı.

Natriy bikarbonatın soda menen aralastırǵanda jabısıp birigip qalıwdıń sebepshisi bolǵan erkin ıǵallıq, kristallıq suw túrinde baylanısadı hám tómendegi reakciya boyınsha payda bolıwshı, qos duz – tronlardıń quramına kiredi:
(61)
Ónim shashılıwshań boladı hám birigip qalmaydı.
Tronnıń kalcinaciyası eki basqıshta ótedi. Birinshi basqısh mına reakciya boyınsha ( ) ótedi:
(62)
111 ⁰C temperaturada tron kristallıq suwdan ayrılıp Vegshayder duzın payda etedi. Sistemanı qızdırıwda 127 ⁰C qa shekem dawam ettirgende qos duz - tarqalıwǵa ushırap, process tolıǵı menen juwmaqlanadı:
2( (63)
Tazalanbaǵan bikarbonatqa ıssı sodanıń qosılıwı natriy karbamatıńıń quramınan ammiaktiń ajıralıwına da qolaylıq jaratadı, ol, joqarıda aytıp ótkenimizdey, nıń kristallıq reshetkasınıń ishine kiredi. Tronnıń payda bolıw processinde nıń kristallıq reshetkası buzıladı, bul karbamattıń tarqalıwın jeńillestiredi.
Joqarıdaǵı reakciyaǵa (62) muwapıq tazalanbaǵan bikarbonattıń ishindegi erkin ıǵallıqtıń barlıǵı tronnıń quramına kiredi, dep uyǵarsaq, returlıq sodanıń teoriyalıq muǵdarın esaplaw múmkin. Reakciyadan kórinip turǵanınday, 1 kg ıǵallıqtı baylanıstırıw ushın 100 % li sodadan 2,94 kg sarplaw zárúr. Returlıq sodanıń 100 % nan turmay, al ortasha 98 % ekenligin ecapqa alsaq, onıń 1 kg ıǵallıqqa sarplanıwı, mınaǵan 2,94 100/98=3,04 kg ǵa teń boladı.
Ortasha ıǵallıǵı 17 mas. % teń bolǵan bikarbonattıń 1 kg da 0,17 kg suw boladı. 0,17 kg suwdı baylanıstırıw ushın 98 %-li sodanıń sarplanıwı 3,04 0,17 = 0,917 kg dı quraydı. Bul shama bikarbonattı returlıq soda menen ideal dárejede aralastırǵan sharayatta alınǵan. Is júzinde ideal aralastırıwǵa erisiw múmkinshiligi bolmaǵanlıqtan, returdıń muǵdarı arttırıladı: 1 kg tazalanbaǵan bikarbonatqa 0,75-1,0 kg retur alınadı.
Tazalanbaǵan bikarbonattı soda menen aralastıratuǵın ornına baylanıslı, kalcinaciya processin ótkeriw eki usılǵa bólinedi: returlı, eger karbonat hám returlıq soda pechke salınbastan burın arnawlı úskene – aralastırǵıshta aralastırılatuǵın bolsa, hám retursız, eger tazalanbaǵan bikarbonat soda menen pechtiń ishinde aralastırılsa.
Natriy bikarbonatıń hám trondı kalcinaciyalawda gaz fazasına hám suw puwlarına ótedi. Ammiak hám uglerod qos oksidi óndiriske qaytarılıwı tiyis. Uglerod qos oksidi ammoniylestirilgen sherebeni karbonizaciyalaw processinde paydalanıladı. Sonıń ushın niń muǵdarı joqarı bolǵan gazdi alıw paydalı boladı. Joqarı koncentraciyalı uglerod qos oksidin alıw ushın, ishten qızdırılıwshı soda pechin oshaq gazinde islew tiyis, al hawa sorıp ketiwiniń aldın alıw ushın pechtiń ishinde, 19,6-39,2 Pa (2-4 mm.suw.baǵ.) shamalas biraz artıqsha basım saqlanıwı zárúr.
Natriy bikarbonatıńıń hám tronnıń tarqalıw tezligi hám tolıqlıǵı temperaturaǵa baylanıslı, ol – bikarbonattıń ústindegi, anıqraǵı – Vegshayder duzınıń ústindegi tarqalıw ónimleri bolǵan niń hám suw puwlarınıń parciallıq basımınıń shamasın anıqlaydı.
Ammiak puwlarınıń parciallıq basımı tómen hám kalcinaciya processine tásir etpeydi. Izertlewlerdiń kórsetkenindey, Vegshayder duzlarınıń ústindegi teńsalmaqlı basımnıń (kPa da hám mm.sın.baǵ.) qosındısı, sáykes túrde 100 ⁰C ta 24,3-182, 115 ⁰C ta 56,0-420, 120 ta 73,4-551, 126 ⁰C ta- 101,3 kPa (760 mm.sın.baǵ.) teń boladı.
Bul baǵınıńqılıq tómendegi teńleme menen kórsetiliwi múmkin ( ):
= 11,72-3525/T (64)
Teńlemeden kelip shıǵıp, ámelde kalcinaciya processi 126 ⁰C tan tómen bolmaǵan temperaturada ótkeriliwi tiyis. Kalcinaciya processin tezlestiriw ushın óndirislik sharayatlarda temperatura 140 ⁰C qa shekem hám onnan joqarı kóteriledi.
Tómende keltirilgen maǵlıwmatlar natriy bikarbonatıńıń tolıq tarqalıwı waqtıńıń temperaturaǵa baylanıslılıǵın sáwlelendiredi:
Temperatura, ⁰C……………….140 160 175 190
Tarqalıw waqtı, min……………120 55 35 32
58-Súwrette aldın-ala 250 ⁰C qa shekem qızdırılǵan pechke salınǵan, natriy bikarbonatıń kalcinaciyalaw processinde, temperaturańıń ózgeriw grafigi kórsetilgen. Grafikten kórinip turǵanınday, kalcinaciya processi waqıt boyınsha úsh dáwirge bóliniwi múmkin. Birinshi dáwir (AB aralıǵı) ushın temperaturanıń tez kóteriliwi tán boladı. Bikarbonattıń tarqalıwı bayqalmaydı, jıllılıqtıń barlıǵı materialdıń qızdırılıwına, tronnıń quramınan kristallıq suwdıń shıǵıp ketiwine hám kómir ammoniyli duzlardıń tarqalıwına sarplanadı. Ekinshi dáwir (BV aralıǵı) material temperaturasınıń turaqlılıǵı menen ( ) xarakterlenedi, beriliwshi jıllılıq qos duzdıń (Vaynshayder duzı) termikalıq tarqalıwına sarplanadı. Úshinshi dáwir (VG aralıǵı) reakciyalıq massanıń temperaturası birden kóterilip baslaydı. Bul bikarbonattıń tarqalıwı juwmaqlanǵanlıǵınan hám beriliwshi jıllılıq alınǵan sodanı qızdırıwǵa jumsaladı. Ámeliyatta nıń tarqalıw processin jedellestiriw ushın pechten shıǵıp atırǵan sodanıń temperaturası 140-160 ⁰C shegarasında uslanadı.