Образование ионной связи между натрием и хлором
Химический состав хлорида натрия отражает условная формула NaCl, которая дает представление о равном количестве атомов натрия и хлора. Но вещество образовано не двухатомными молекулами, а состоит из кристаллов. При взаимодействии щелочного металла с сильным неметаллом каждый атом натрия отдает валентный электрон более электроотрицательному хлору. Возникают катионы натрия Na+ и анионы кислотного остатка соляной кислоты Cl-. Разноименно заряженные частицы притягиваются, образуя вещество с ионной кристаллической решеткой. Маленькие катионы натрия расположены между крупными анионами хлора. Число положительных частиц в составе хлорида натрия равно количеству отрицательных, вещество в целом является нейтральным.
Химическая формула. Поваренная соль и галит
Соли — это сложные вещества ионного строения, названия которых начинаются с наименования кислотного остатка. Формула соли поваренной — NaCl. Геологи минерал такого состава называют «галит», а осадочную породу — «каменная соль». Устаревшей химический термин, который часто употребляется на производстве, — «хлористый натрий». Это вещество известно людям с глубокой древности, когда-то его считали «белым золотом». Современные ученики школ и студенты при чтении уравнений реакций с участием хлорида натрия называют химические знаки («натрий хлор»).
Проведем несложные расчеты по формуле вещества:
Mr (NaCl) = Ar (Na) + Ar (Cl) = 22,99 + 35,45 = 58,44.
Численно равна молекулярному весу молярная масса, но эта величина имеет единицы измерения г/моль: М (NaCl) = 58,44 г/моль.
Образец соли массой 100 г содержит 60,663 г атомов хлора и 39,337 г натрия.
Физические свойства поваренной соли
Хрупкие кристаллы галита — бесцветные или белые. В природе также встречаются месторождения каменной соли, окрашенной в серый, желтый либо голубой цвет. Иногда минеральное вещество обладает красным оттенком, что обусловлено видами и количеством примесей. Твердость галита по шкале Мооса составляет всего 2-2,5, стекло оставляет на его поверхности черту.
Другие физические параметры хлорида натрия:
• запах — отсутствует;
• вкус — соленый;
• плотность — 2,165 г/ см3 (20 °C);
• температура плавления — 801 °C;
• точка кипения — 1413 °C;
• растворимость в воде — 359 г/л (25 °C);
Получение хлорида натрия в лаборатории
При взаимодействии металлического натрия с газообразным хлором в пробирке образуется вещество белого цвета — хлорид натрия NaCl (формула поваренной соли).
Химия дает представление о различных способах получения одного и того же соединения. Вот некоторые примеры:
Окислительно-восстановительная реакция между металлом и кислотой:
2Na + 2HCl = 2NaCl + Н.
Действие кислоты на оксид металла: NaO + 2HCl (водн.) = 2NaCl + HO
Вытеснение слабой кислоты из раствора ее соли более сильной:
NaCO + 2HCl (водн.) = 2NaCl + HO + CO (газ).
Для применения в промышленных масштабах все эти методы слишком дорогие и сложные.
Производство поваренной соли
Еще на заре цивилизации люди знали, что после засолки мясо и рыба сохраняются дольше. Прозрачные, правильной формы кристаллы галита использовались в некоторых древних странах вместо денег и были на вес золота. Поиск и разработка месторождений галита позволили удовлетворить растущие потребности населения и промышленности. Важнейшие природные источники поваренной соли:
• залежи минерала галита в разных странах;
• вода морей, океанов и соленых озер;
• прослойки и корки каменной соли на берегах соленых водоемов;
• кристаллы галита на стенках вулканических кратеров;
• солончаки.
В промышленности используются четыре основных способа получения поваренной соли:
• выщелачивание галита из подземного слоя, испарение полученного рассола;
• использование побочного продукта опреснения соленых вод.
Химические свойства хлорида натрия
По своему составу NaCl — это средняя соль, образованная щелочью и растворимой кислотой. Хлорид натрия — сильный электролит. Притяжение между ионами настолько велико, что его могут разрушить только сильно полярные растворители. В воде ионная кристаллическая решетка вещества распадается, освобождаются катионы и анионы (Na+, Cl-). Их присутствием обусловлена электропроводность, которой обладает раствор поваренной соли. Формула в этом случае записывается так же, как для сухого вещества — NaCl. Одна из качественных реакций на катион натрия — окрашивание в желтый цвет пламени горелки. Для получения результата опыта нужно набрать на чистую проволочную петлю немного твердой соли и внести в среднюю часть пламени. Свойства поваренной соли также связаны с особенностью аниона, которая заключается в качественной реакции на хлорид-ион. При взаимодействии с нитратом серебра в растворе выпадает белый осадок хлорида серебра (фото). Хлороводород вытесняется из соли более сильными кислотами, чем соляная: 2NaCl + HSO = NaSO + 2HCl. При обычных условиях хлорид натрия не подвергается гидролизу.Сферы применения каменной соли
Хлорид натрия снижает температуру плавления льда, поэтому зимой на дорогах и тротуарах используется смесь соли с песком. Она впитывает в себя большое количество примесей, при таянии загрязняет реки и ручьи. Дорожная соль также ускоряет процесс коррозии автомобильных кузовов, повреждает деревья, посаженные рядом с дорогами. В химической промышленности хлорид натрия используется как сырье для получения большой группы химических веществ:
• соляной кислоты;
• металлического натрия;
• газообразного хлора;
• каустической соды и других соединений.
Значение хлорида натрия для организма человека
Изобретение относится к технологии производства поваренной соли из растворов хлорида натрия естественного или искусственного происхождения. Наиболее эффективно изобретение может быть использовано при получении пищевой поваренной соли из рассолов подземного растворения каменной соли.
Пищевую поваренную соль получают путем кристаллизации при выпаривании рассолов подземного растворения соли в многокорпусных выпарных установках. При этом содержащиеся в каменной соли примеси переходят в готовый продукт, снижая его качество. Кроме того, указанные примеси, главным образом накипеобразующие соли кальция, такие как сульфат и бикарбонат, осложняют процесс выпаривания, отлагаясь на внутренних теплообменных поверхностях оборудования в виде накипи, снижая его производительность и увеличивая энергозатраты. Для улучшения качества товарной пищевой поваренной соли, а также для исключения накипеобразования на внутренних поверхностях теплообменного оборудования, рассолы подземного растворения каменной соли подвергают химической очистке. Очистка рассолов заключается в переводе загрязняющих поваренную соль примесей в нерастворимые соединения, путем добавления специальных химических реагентов. После осаждения и отделения нерастворимых примесей очищенный рассол перерабатывают, получая пищевую поваренную соль достаточно высокой чистоты. Однако химическая очистка рассолов приводит к значительному увеличению затрат на получение соли, а также к появлению большого количества промышленных отходов, в состав которых входит осажденные примеси, вместе с захваченным ими рассолом поваренной соли.В то же время, возможно получение чистой поваренной соли и при переработке непосредственно рассолов подземного растворения каменной соли - так называемых неочищенных рассолов. Специальная технология и соответствующая аппаратура также позволяют избежать накипеобразования на теплообменных поверхностях оборудования. При этом затраты на получение соли в значительной степени снижаются.Однако это техническое решение не исключает всех недостатков, характерных для традиционных способов получения поваренной соли из рассолов. В частности, при этом также не утилизируется остающийся после выделения чистой кристаллической соли маточный раствор. Иногда этот раствор возвращают в скважины подземного растворения соли, что нельзя считать приемлемым, поскольку создаются условия постепенного загрязнения исходного рассола нежелательными примесями. В других случаях производят термодинамический сброс маточного раствора в специальные хранилища, что приводит к серьезному загрязнению окружающей среды. Кроме того, очевидно, что отсутствие технологии рациональной переработки маточных растворов снижает степень использования сырья.Таким образом, при анализе известных способов получения поваренной соли из рассолов необходимо иметь в виду проблемы чистоты готового продукта, увеличения степени использования сырья, а также экологические и экономические вопросы.Известен способ получения поваренной соли включающий химическую очистку исходного рассола от примесей, выпаривание очищенного рассола в многокорпусной выпарной установке с последующим отделением кристаллической поваренной соли от маточного раствора и сушкой. Нерастворимые примесные соединения, осаждающиеся после химической очистки в виде шлама, отделяют от рассола, промывают и направляют на хранение в специальные резервуары (шламохранилища) или сбрасывают после разбавления в естественные водоемы. При выпаривании из очищенного рассола кристаллизуется поваренная соль необходимого качества. За счет очистки рассола от накипеобразующих веществ к минимуму сводится накипеобразование на теплопередающих поверхностях оборудования и обеспечивается достаточно продолжительный межпромывочный цикл его работы. Маточный раствор после кристаллизации поваренной соли, содержащий, кроме хлорида натрия, растворенные примеси, выводится из процесса. Недостатками способа являются высокие эксплуатационные и капитальные затраты на очистку рассола, а также необходимость сбросов шлама от химической очистки рассола и маточного раствора после отделения кристаллической соли. Эти сбросы приводят к загрязнению окружающей среды и ухудшают экологическую обстановку вокруг заводов по производству соли.Известен способ получения поваренной соли из загрязненного примесями сырья, например галитовых отвалов, путем растворения сырья в циркуляционном щелоке с получением горячего насыщенного хлорнатриевого раствора, осветлением и выделением из него конечного продукта, отличающийся тем, что, с целью упрощения способа и получения поваренной соли высокого качества из неочищенных рассолов, выделение продукта осуществляют путем многоступенчатой вакуум-кристаллизации с использованием конденсаторов смешения, орошаемых в головной части циркуляционным маточным щелоком и на последних степенях - хладагентом, например водой Согласно описанному способу, поваренную соль получают непосредственной переработкой неочищенного сырья, исключив химическую очистку рассола. При этом поваренную соль выделяют из раствора путем многоступенчатой вакуум-кристаллизации при снижении температуры. Выделение примесей из исходного неочищенного рассола, образующегося при растворении каменной соли или галитовых отвалов, осуществляют в результате подогрева неочищенного рассола острым паром до 105oC. Вследствие подогрева неочищенного рассола содержащиеся в нем накипеобразующие примеси, обладающие обратной растворимостью, кристаллизуются. После этого их отделяют от рассола отстаиванием, промывают водой и в виде шлама выводят из процесса.Недостатком известного способа является низкая степень выделения соли из рассола при вакуум-кристаллизации вследствие незначительного изменения растворимости поваренной соли в зависимости от температуры. В результате этого возрастает количество перекачиваемого раствора, что приводит к увеличению энергозатрат. К этому же приводит необходимость подогрева рассола при растворении исходного сырья острым паром. Еще одним недостатком способа является сброс нерастворимого осадка примесей в виде шлама, который загрязняет окружающую среду.Известен также способ получения чистой поваренной соли по патенту Великобритании Согласно данному патенту поваренную соль получают переработкой неочищенного рассола, полученного растворением соли и содержащего накипеобразующие примеси, путем подогрева рассола до температуры, превышающей температуру кипения его при атмосферном давлении, отделением примесей на гидроцилиндре и выделением поваренной соли из очищенного рассола в результате вакуум-кристаллизации при охлаждении с возвращением маточного раствора на растворение соли. При этом в подогретый неочищенный рассол добавляют поваренную соль для высаливания примесей.Данный способ позволяет исключить химическую очистку рассола от примесей, также как и описанный ранее способ по и по своим признакам эти способы во многих схожи. Поэтому известному способу получения поваренной соли по присущи такие же недостатки, как и по низкая степень выделения соли из рассола при вакуум-кристаллизации, увеличение энергозатрат вследствие необходимости подогрева раствора острым паром, а также сброс примесей в виде шлама.Известен способ получения поваренной соли из загрязненного примесями рассола по патенту Франции Согласно указанному патенту из содержащего примеси неочищенного рассола выделяют примеси путем нагрева до температуры, превышающей предел растворимости примесей, осаждения и отделения их, с последующим выпариванием рассола и отделением кристаллической поваренной соли от раствора.Описанным способом поваренную соль получают в результате выпаривания рассола в многокорпусной установке. Тем самым относительно увеличивается степень выделения соли из рассола по сравнению с ее получением методом вакуум-кристаллизации, снижаются энергозатраты.При этом перерабатывается неочищенный рассол без предварительной обработки его химическими реагентами. Вместо нее накипеобразующие компоненты из рассола перед выпариванием выделяют термическим умягчением, т.е. предварительным нагреванием рассола до температуры 120-150oC. До температуры 60oC рассол нагревают в рекуперативных теплообменниках, а далее в смесительных теплообменниках острым паром, т.к. подогрев рассола в рекуперативных теплообменниках (с передачей тепла через стенку) выше 60oC исключается вследствие интенсивного отложения накипи.Выделяющиеся при нагреве рассола примеси отделяют от рассола и вместе с раствором, содержащем растворимые примеси, в виде шлама выводят из процесса.Недостаток способа состоит в необходимости подогрева исходного неочищенного рассола для отделения примесей до высоких температур 120-150oC. Вследствие этого давление, при котором отделяют от рассола осадок примесей, возрастает до 0,5-3 кгс/см. При таком давлении оборудование, на котором отделяют осадок примесей отстаиванием работает неустойчиво. Небольшие колебания давления вызывают вскипание рассола и попадание в него частиц примесей, что приводит к загрязнению продукционной поваренной соли. Другой недостаток этого способа повышение энергозатрат в результате подогрева рассола и смесительных теплообменниках, в которых рассол разбавляется. На компенсирование этого разбавления рассола приходится дополнительно затрачивать тепловую энергию на стадии выпаривания. Кроме того, недостатком способа является необходимость вывода из просвета примесей в виде шлама, который загрязняет окружающую среду и приводит к потерям соли.Наиболее близким к заявленному способу по технической сущности является способ получения поваренной соли, описанный в Этот способ принят за прототип. Способ заключается в переработке загрязненного примесями сырья - неочищенного рассола подземного растворения каменной соли, включающий выпаривание этого рассола на выпарной установке с получением суспензии, содержащей 30-40% кристаллической соли, сгущение упаренной суспензии и промывку кристаллов поваренной соли исходным рассолом, возврат осветленного раствора на выпаривание со сбросом части этого раствора для вывода примесей, классификацию сгущенной суспензии в гидроцилиндре с возвратом сливного раствора гидроциклона на выпаривание, вторую промывку кристаллической соли из гидроциклона исходным рассолом, центрифугирование соли с возвратом фугата на выпаривание и сушку соли.Описанным способом поваренную соль получают в результате непосредственной переработки неочищенного рассола, полученного при подземном растворении каменной соли и загрязненного примесями, в том числе и накипеобразующими. При этом исключена химическая очистка рассола от примесей, а также термическая обработка рассола для осаждения из него примесей перед выделением поваренной соли. Неочищенный рассол, содержащий примеси, подается на многокорпусную выпарную установку, состоящую из четырех корпусов. В процессе выпаривания из рассола кристаллизуется поваренная соль, а также накипеобразующие примеси, главным образом сульфат и карбонат кальция. Однако ввиду того, что при выпаривании поддерживается специальный технологический режим, обеспечивается отсутствие отложений накипи на теплопередающих поверхностях и забивки солью теплообменных труб выпарных аппаратов. Это достигается тем, что в упаренной суспензии поддерживают концентрацию твердой кристаллической соли, равную 30-40% При этом в ней содержатся кристаллы накипеобразующих примесей, играющие роль затравки, на которых осаждаются выделяющиеся из рассола примеси. Поддержание указанного технологического режима позволяет выпарной установке работать без снижения производительности непрерывно в течение 15-30 суток. Применение для получения поваренной соли многокорпусной выпарной установки дает возможность существенно снизить энергозатраты и уменьшить себестоимость соли.Упаренную суспензию, содержащую кристаллы поваренной соли и примесей, сгущают в отстойнике. При этом в осветленном растворе находятся кристаллы примесей, имеющие гораздо меньше, чем кристаллы поваренной соли размеры и потому уходящие с осветленным раствором. 0светленный раствор вместе с содержащимися в нем кристаллами примесей смешивается с исходным неочищенным рассолом и подается на выпаривание. В процессе выпаривания находящиеся в исходном рассоле кристаллы примесей играют роль затравки и предотвращают накипеобразование на трубках выпарных аппаратов. Часть осветленного раствора после сгущения упаренной суспензии, содержащая как растворенные, так и кристаллизовавшиеся примеси сбрасываются путем вывода из процесса. Тем самым из процесса выводятся избыточное количество приходящих с исходным неочищенным раствором примесей.Сгущенная суспензия, в которой содержится около 50% твердой фазы промывается исходным неочищенным рассолом путем смешения с ним так, чтобы концентрация твердой фазы в полученной суспензии была бы около 25% Эту суспензию классифицируют на гидроциклоне с возвратом сливного раствора гидроциклона на выпаривание. Поваренную соль, содержащуюся в сгущенной суспензии гидроциклона, вторично промывают исходным неочищенным рассолом, отделяют на центрифуге от раствора и сушат. Отфугованный от соли раствор возвращают на выпаривание.Полученная изложенным способом пищевая поваренная соль имеет высокое качество, за исключением повышенного содержания кальция, которое для соли Аванского солекомбината достигает 0,1% вместо 0,02% допустимых для пищевой поваренной соли "Экстра" по ГОСТ 13830-91.На основании изложенного видно, что применение способа-прототипа не позволяет избежать сбросов промышленных отходов, загрязняющих окружающую среду и приводящих к потерям целевого продукта, а также не дает возможности получать пищевую поваренную соль высокого качества. Указанные недостатки могут быть устранены при осуществлении заявленного изобретения. При этом достигаемым техническим результатом является улучшение качества товарной поваренной соли за счет снижения содержания примесей в ней, а также исключение сбросов промышленных отходов, полная их утилизация и повышение степени использования исходного сырья.Заявленное изобретение представляет собой способ получения поваренной соли из загрязненного примесями сырья, например, из рассола подземного растворения каменной соли, включающий выпаривание этого рассола на выпарной установке с получением суспензии, содержащей 30-40% кристаллической соли, сгущение упаренной суспензии и промывку кристаллов поваренной соли исходным рассолом с возвратом ответленного раствора на выпаривание, классификацию суспензии в гидроциклоне, вторую промывку кристаллической соли, центрифугирование соли с возвратом фугата на выпаривание и сушку соли. Перечисленные признаки заявленного способа совпадают с признаками способа - прототипа.Заявленный способ отличается тем, что классификации в гидроциклоне подвергают упаренную суспензию, которую разбавляют до концентрации кристаллической соли 10-20% сливной раствор гидроциклона делят на три части, одну из которых, равную 50-90% от общего потока раствора направляют на разбавление упаренной суспензии, другую часть, равную 7-25% от общего потока направляют на выпаривание, из оставшейся третьей части сливного раствора отделяют твердую фазу, а маточным раствором производят вторую промывку кристаллической поваренной соли.Способ отличается также тем, что 30-90% маточного раствора выпаривают на отдельной стадии до полного выделения всех солей из раствора с последующим отделением их от раствора и сушкой.Кроме того, способ отличается тем, что на отдельной стадии выпаривания часть упаренного раствора, составляющую 0,05-0,5 кг на 1 кг выделяемых солей, отделяют от упаренной суспензии и выводят из процесса.Наличие отличительных признаков в заявляемом изобретении свидетельствует о соответствии его критерию "Новизна".В настоящей заявке выполняется требование единства изобретения, т.к. все признаки относятся к одному объекту способу получения поваренной соли.Заявляемое изобретение соответствует критерию "изобретательский уровень". Из приведенного выше описания уровня техники следует, что заявителем не выявлены источники информации, содержащие сведения об аналогах и технических решениях, имеющих признаки, совпадающие с отличительными от прототипа признаками заявляемого изобретения и имеющие такие же свойства. Отличительные признаки заявленного способа не выявлены и в других источниках информации о способах и установках для получения поваренной соли.Заявленная совокупность существенных признаков изобретения совместно с отличительными признаками заявленного способа находится в прямой причинно-следственной связи с достигаемым техническим результатом.Согласно предлагаемому способу поваренную соль получают из загрязненного примесями сырья, например, из каменной соли. Это сырье растворяют водой и получают исходный неочищенный рассол, который выпаривают на выпарной установке с получением суспензии, содержащей 30 40% кристаллической соли. Выпарная установка может быть многокорпусной, т.е. состоящей из нескольких выпарных аппаратов, соединенных последовательно по пару и раствору, а также однокорпусной и термокомпрессией пара. При этом как в том, что и в другом случае обеспечиваются минимальные энергозатраты на получение соли. Упаренную суспензию подвергают классификации в гидроциклоне, за счет чего разделяют кристаллы поваренной соли от кристаллов примесей. Классификация основана на том, что указанные кристаллы имеют большие различия в размерах примеси в несколько десятков и даже в сотни раз меньше кристаллов соли. Поэтому примеси находятся в сливном растворе гидроциклона, а кристаллическая поваренная соль в уплотненной суспензии. При этом перед классификацией упаренную суспензию разбавляют до концентрации кристаллической соли 10 20% что дает возможность обеспечить практически полное разделение кристаллов поваренной соли и примесей. Разбавление упаренной суспензии перед подачей на гидроциклон осуществляется смешением со сливным раствором гидроциклона. Для этого сливной раствор гидроциклона делят на три части, одну из которых, равную 50 90% от общего потока раствора, направляют на разбавление упаренной суспензии. Другую часть сливного раствора гидроциклона, равную 7 25% от общего потока, направляют на выпаривание. С этим потоком сливного раствора гидроциклона на выпаривание подают кристаллические примеси, являющиеся при выпаривании затравкой, на которой выделяются кристаллизующиеся примеси. Тем самым исключается накипеобразование на теплопередающих поверхностях выпарных аппаратов. Оставшуюся третью часть сливного раствора гидроциклона направляют для отделения из нее кристаллических примесей.Уплотненную в гидроциклоне суспензию смешивают с исходным рассолом. Указанный процесс проводят в отстойнике, в котором восходящим потоком исходного рассола осуществляют промывку кристаллов поваренной соли от оставшихся в них твердых примесей, а также от упаренного раствора, имеющего высокую концентрацию растворимых примесей. В отстойнике также происходит процесс сгущения упаренной суспензии поваренной соли с отводом осветленного раствора на выпаривание. С осветленным раствором на выпаривание возвращаются примеси, отделенные от поваренной соли.В сгущенной в отстойнике суспензии содержится отмытая от примесей поваренная соль. Эту соль подвергают второй промывке, для чего используют маточный раствор после отделения кристаллических примесей части сливного раствора гидроциклона. Промытую соль отделяют от раствора центрифугированием и сушат с получением продукционной поваренной соли. Фугат с центрифуги возвращают на выпаривание. Вторая промывка поваренной соли маточным раствором может быть проведена как путем смешения соли с маточным раствором, так и путем подачи раствора на центрифугу при центрифугировании соли. В случае большого количества примесей в каменной соли 30 90% маточного раствора после отделения кристаллических примесей выпаривают на отдельной стадии. При этом раствор выпаривают до полного выделения всех солей из него с последующим отделением их от раствора и сушкой. Выделение солей из раствора проводится путем проведения операций, указанным в первом пункте формулы изобретения на заявленный способ, т.е. упарки раствора с получением суспензии, содержащей 30 40% кристаллической соли, сгущением и отделением соли от раствора центрифугированием с возвратом осветленного и маточного раствора на выпаривание. Получаемая в этом случае поваренная соль по своему качеству является солью более низкого сорта, чем основное количество соли, например, кормовой солью или солью для промышленного применения. При переработке исходного сырья, содержащего большое количество растворимых примесей, на отдельной стадии выпаривания от упаренной суспензии отделяют и отводят из процесса часть упаренного раствора, составляющую 0,05 0,5 кг на 1 кг выделяемых на этой стадии солей. Отделение упаренного раствора от суспензии можно провести при отстаивании и сгущении суспензии. Таким образом, из упаренного раствора почти полностью выделяют поваренную соль, оставляя в нем только растворимые примеси. Отводимый из процесса раствор может быть использован для дальнейшего промышленного применения, например, для получения из него содержащихся в нем солей или для других целей, таких как применение в качестве затворной жидкости при нефтедобыче.Применение заявленного способа позволяет получать из загрязненного примесями сырья товарный продукт пищевую поваренную соль самого высокого качества. При этом примеси, присутствующие в исходном сырье, отделяют от раствора в виде твердого кристаллического осадка, который может быть переработан на строительный гипс. Таким образом, в данном случае исключен сброс промышленных отходов, т.к. производится их полная утилизация. Если исходный рассол содержит большое количество примесей, то часть соли может быть произведена дополнительно в виде технической или кормовой соли, причем сброс отходов также будет исключен. При очень высоком содержании в исходном рассоле растворимых солей кальция и магния заявленный способ позволяет утилизировать и их в виде индивидуальных продуктов или специальных товарных растворов. Во всех случаях обеспечивается более высокая степень использования сырья и исключается сброс промышленных отходов.Классификация упаренной суспензии в гидроциклоне позволяет с наибольшей полнотой отделить кристаллы поваренной соли от твердых примесей. Это связано с тем, что кристаллизующиеся компоненты существенно отличаются по размерам и, следовательно, по массе. Кристаллы поваренной соли, получаемые при выпаривании имеют средний размер 300 400 мкм, а кристаллы примесей, представляющие собой гипс и мел не более 5 мкм. Поэтому поваренную соль и примеси хорошо разделяются. Причем отделение кристаллических примесей от соли в центробежном поле гидроциклона происходит со значительно большей полнотой, чем в гравитационном поле отстойника, как это осуществляется в способе-прототипе.Вместе с тем необходимо отметить, что само по себе разбавление упаренной суспензии частью сливного раствора гидроциклона способствует улучшению разделения кристаллов поваренной соли и примесей. Это вызвано тем, что в сливной раствор наряду с кристаллами примесей уходит некоторое количество самых мелких кристаллов поваренной соли, захватываемое потоком раствора. Возврат и смешение этого раствора с упаренной суспензией ведет к тому, что захваченные сливным раствором кристаллы поваренной соли смешиваются с кристаллами, находящимися в упаренной суспензии и при классификации уходят с ними в уплотненной суспензии гидроциклона.Уплотненную суспензию гидроциклона, в которой находится небольшое количество твердых кристаллических примесей, промывают исходным неочищенным рассолом и сгущают. Таким образом, поваренную соль полностью отмывают от твердых примесей, а, вместе с тем, и от упаренного раствора с высокой концентрацией растворимых примесей. В результате промывки и сгущения упаренный раствор в суспензии замещается более чистым исходным рассолом. После промывки кристаллов соли сгущенная суспензия подается на центрифугирование.Классификация упаренной суспензии в гидроциклоне с разбавлением ее до концентрации кристаллической соли 10 20% согласно заявленному способу отличается от классификации суспензии по способу-прототипу. Отличие операций классификации в заявленном и известном способе состоит в следующем. В способе-прототипе сгущенная в отстойнике суспензия разбавляется исходным рассолом до концентрации кристаллов около 25% т.е. примерно вдвое. При этом поступающая на классификацию разбавленная суспензия имеет температуру около 30oC вследствие смешения холодного (с температурой 15 20oC) исходного рассола и упаренной пульпы с температурой 50 55oC. В результате этого вязкость раствора, в котором содержатся кристаллы соли и примеси, разделяемые при гидроклассификации, возрастает почти в 2 раза, что приводит к существенному снижению степени разделения соли и примесей. Кроме того, указанная степень разделения понижается от того, что концентрация твердой фазы в классифицируемой суспензии высокая около 25% Поэтому получаемая в способе-прототипе после классификации в гидроциклоне поваренная соль содержит большое количество кристаллических примесей, в частности, кальция, что снижает ее качество.Таким образом, очевидно различие в свойствах операций классификации суспензии в заявленном способе и в прототипе. Отделение примесей на гидроциклоне отличается также по своим свойствам от подобной операции согласно известному способу по патенту Великобритании В известном способе при помощи гидроциклона, отделяют кристаллические примеси от нагретого исходного рассола. То есть, по сути дела, гидроциклон используется только для сгущения осадка примесей при отсутствии кристаллической поваренной соли и отделения его от рассола, а не для гидравлической классификации кристаллов поваренной соли и примесей, как в заявленном способе.Оптимальное значение доли сливного раствора гидроциклона, возвращаемого на выпаривание для предотвращения накипеобразования, в каждом конкретном случае определяется опытным путем. Для определения указанных оптимальных значений нами проведены работы по получению поваренной соли из каменной соли различных месторождений. Результаты этих работ показали, что оптимальные значения доли сливного раствора при переработке неочищенных рассолов с различным составом примесей находятся в заявленном интервале 7 25% Третью часть сливного раствора гидроциклона, оставшуюся после отделения первых двух частей, направляют для отделения твердой фазы кристаллического осадка примесей. Эта часть обычно составляет 3-30% от общего потока сливного раствора гидроциклона. Отделение твердых примесей от раствора позволяет вывести их из процесса. Причем согласно предлагаемому техническому решению с выводимыми из процесса твердыми кристаллическими примесями теряется минимальное количество раствора поваренной соли, т.к. раствор отделяется от кристаллов. Тогда как в прототипе критические примеси выводятся из процесса вместе с раствором, т.е. происходит потеря раствора, снижающая степень использования сырья до 85 90% и загрязняющая окружающую среду. (При этом необходимо отметить, что в прототипе вместе с раствором из процесса выводятся растворимые примеси). Таким образом, благодаря отделению примесей от раствора, заявляемый способ позволяет исключить потери раствора, повысить степень использования сырья почти до 100% Отделенные же от раствора твердые примеси при этом можно перерабатывать в товарный продукт, например в строительный гипс. При этом исключается загрязнение окружающей среды отходами производства и осуществляется их полная утилизация.Количественно для сливного раствора гидроциклона, направляемая для отделения от нее твердых примесей, определяется в зависимости от наличия примесей в сходном сырье. Этот поток раствора подбирается таким образом, чтобы с отделенным осадком примесей вывести из процесса все накипеобразующие примеси, присутствующие в исходном неочищенном рассоле. Исходя из этого и получается интервал 3 30% от общего потока сливного раствора. При отделении примесей от сливного раствора гидроцилиндра, расход которого находится в приведенном интервале, обеспечивается выведение из процесса практически всех накипеобразующих примесей, которые могут быть в каменной соли различных месторождений.При отделении от сливного раствора гидроциклона твердой фазы из процесса выводятся только кристаллизующиеся накипеобразующие примеси, такие как гипс и мел. Растворимые же примеси, например хлорид кальция, соединения магния и калия остаются в маточном растворе, который из процесса не выводится. Причем концентрация растворимых примесей в маточном растворе возрастает пропорционально степени упаривания исходного рассола. Если этот раствор выводить из цикла вместе с кристаллическими примесями, то такое решение будет повторять способ-прототип, а котором срабатывается упаренный раствор, содержащий растворимые примеси, вместе с твердыми кристаллическими примесями. Однако при этом будут иметь место потери соли, снижающие степень использования сырья и загрязняющие окружающую среду. Для исключения указанных негативных последствий выведения из процесса растворимых примесей в заявленном способе предложено после отделения кристаллических примесей производить вторую промывку поваренной соли маточным раствором. Вторая промывка соли маточным раствором позволит вывести из процесса растворимые примеси, присутствующие в исходном сырье в производственной товарной поваренной соли.Возможны случаи, когда в исходном сырье содержится большое количество примесей. Переработка такого сырья при получении поваренной соли высшего качества согласно известным способам не позволяет избежать сбросов маточного раствора, т. е. потерь соли и загрязнения окружающей среды. В таком случае нами предлагается 30 90 маточного раствора после отделения кристаллических примесей выпаривать на отдельной стадии до полного выделения всех солей из раствора с последующим отделением их от раствора и сушкой. Оставшийся маточный раствор используется для второй промывки соли. Выделение солей из части маточного раствора дает возможность также получить из нее поваренную соль. Однако эта соль имеет более низкое качество, чем основная соль. Поэтому маточный раствор для выделения из него солей выпаривают на отдельной стадии, чтобы не загрязнить основной продукт солью более низкого качества. В то же время соль из маточного раствора содержит в себе основное количество примесей, пропорциональное доле этого раствора, направляемой для получения соли. Тем самым снижается количество примесей, приходящихся с маточным раствором на вторую промывку соли. Благодаря этому, основное количество поваренной соли имеет высокое качество по чистоте.Конкретное значение доли маточного раствора, направляемой на выделение соли, зависит от состава исходного сырья. Проведенные нами работы по получению поваренной соли из различных видов сырья показали, что для наиболее загрязненного примесями сырья значение этой доли не превышает 90% При этом получаемая из маточного раствора поваренная соль является солью более низкого качества и может быть не пищевой, а технической квалификации. Для менее загрязненного примесями сырья указанное значение этой доли составляет 30% и более, а получаемая поваренная соль по качеству соответствует высшему сорту технической соли или низшим сортам пищевой соли. В то же время во всех случаях, когда необходимо получать соль из части маточного раствора, доля этого раствора, направляемая на выделение солей, находится в заявленном пределе 30 90% При этом необходимо отметить, что в случае необходимости получения побочной соли превышение доли маточного раствора, из которой выделяют соль свыше 90% приведет к загрязнению получаемой соли выше всех допустимых предметов. Такая соль не находит применения и ее придется сбрасывать, загрязняя окружающую среду и теряя соль. Если доля маточного раствора составляет 30% то это приведет к тому, что в выделяемой соли будут выводиться не все примеси, а только часть их. Остальная часть примесей будет находиться в основной поваренной соли, снижая тем самым ее качество. Таким образом, переработка части маточного раствора на поваренную соль дает возможность исключить сброс раствора поваренной соли, полностью утилизировав ее, и исключить загрязнение окружающей среды.Заявляемый способ позволяет перерабатывать на поваренную соль и такое исходное сырье, в котором среди большого количества примесей значительная их часть содержится в растворимом виде. При этом исключается переход этих примесей в твердую кристаллическую фазу, которую можно отделить от раствора и вывести из процесса. В таком случае, если перерабатывать часть маточного раствора на отдельной стадии выпаривания, выделяемая поваренная соль будет загрязнена сверх допустимых пределов именно теми примесями, которые находятся в растворимом виде.В заявленном техническом решении предлагается отделять от упаренной на отдельной стадии выпаривания суспензии часть упаренного раствора и выводить ее из процесса. Упаривание части маточного раствора, в котором в большом количестве содержатся растворимые примеси приводит к тому, что из раствора в виде кристаллов выделяется почти вся содержащаяся в нем поваренная соль, а в растворенном виде находятся только указанные примеси.Данный факт объясняется взаимным характером растворимости в системе, содержащей поваренную соль и растворимые соли кальция и магния, составляющие основную долю среди растворимых примесей. Отделение от упаренной суспензии части упаренного раствора, в котором находятся растворимые примеси, дает возможность таким образом вывести их из процесса и получить на отдельной стадии выпаривания поваренную соль удовлетворительного качества. При этом маточный раствор упаривается так, чтобы в отводимом из процесса растворе суммарная концентрация солей кальция и магния составляла бы 30 35% Такая концентрация указанных солей дает возможность почти полностью высаливать поваренную соль из раствора и не приводит к значительному загрязнению кристаллической поваренной соли растворимыми примесями.В тоже время отмеченная концентрация солей позволяет использовать выводимый раствор для дальнейшего промышленного применения. Одним из путей применения указанного раствора является получение из него растворенных солей в твердом виде. Другим путем использования этого раствора может быть применение его в качестве затворной жидкости, применяемой для вытеснения нефти из скважин при нефтедобыче. Единственным условием при этом является условие, чтобы плотность этого раствора превышала 1300 кг/м. Данное требование полностью обеспечивается тем, что концентрация солей в растворе должна превышать 30% В количественном соотношении часть упаренного раствора, отделяемая от суспензии и выводимая из процесса, составляет 0,05 0,5 кг на 1 кг выделяемых свечей. Указанный интервал соотношения определяется концентрацией растворимых примесей в исходном сырье. При этом если из процесса выводить менее 0,05 кг упаренного раствора на 1 кг выделяемых солей, концентрация солей в растворе значительно превысит 35% что, во-первых, приведет к загрязнению соли, а во-вторых, вызовет повышение температурной депрессии упариваемого раствора и, как следствие этого, увеличение поверхности выпарного оборудования, т.е. увеличение капитальных затрат. Если же выводить более 0,5 кг раствора на 1 кг солей, то концентрация солей в растворе не достигнет 30% плотность раствора будет менее 1300 кг/м, в нем будет достаточно много поваренной соли и найти промышленное применение этого раствора будет затруднительно, что вызовет необходимость его сброса. Поэтому оптимальным значением количества отводимого упаренного раствора на 1 кг выделяемой соли является значение, находящееся в интервале 0,05 0,5 кг. Таким образом, из процесса будут отводиться растворимые примеси в виде раствора, пригодного для дальнейшего промышленного применения, а получаемая на отдельной стадии выпаривания поваренная соль будет удовлетворительного товарного качества.Заявленный способ получения поваренной соли отвечает критерию "промышленная применимость", так как никакие элементы предлагаемого технического решения не противоречат его технической воспроизводимости и применению в промышленности.Предложенный способ поясняется схемой, приведенной на рисунке.Каменную соль, загрязненную примесями , растворяют водой или конденсатом с выпарной установки . Полученный неочищенный рассол направляют на выпаривание . Выпаривание неочищенного рассола ведут до получения суспензии, содержащей 30 40% кристаллической соли . Упаренную суспензию разбавляют сливным раствором гидроциклона до концентрации кристаллической соли 10 20% . Разбавленную суспензию подвергают классификации на гидроциклоне . Сливной раствор гидроциклона делят на три части , одну из которых, равную 50 90% от общего потока раствора направляют на разбавление упаренной суспензии . Другую часть сливного раствора гидроциклона, равную 7 25% от общего потока, направляют на выпаривание . Уплотненную суспензию гидроциклона промывают исходным неочищенным рассолом и сгущают , а осветленный раствор возвращают на выпаривание. Сгущенную суспензию промытой соли подвергают второй промывке , для чего применяют маточный раствор после отделения твердой фазы кристаллических примесей из сливного раствора гидроциклона. Суспензию промытой соли подают на центрифугирование с возвратом фугата на выпаривание. Отделенную от раствора влажную соль подают на сушку , после которой получают готовый продукт пищевую поваренную соль высокого качества. Из третьей, оставшейся части сливного раствора гидроциклона отделяют твердую фазу . Отделенные кристаллические примеси выводят из процесса. При этом они могут быть переработаны в строительный гипс. Полученный после отделения примесей маточный раствор разделяют на две части . Одну из частей маточного раствора подают на вторую промывку соли, а другую , равную 30 90% от общего потока (согласно пункту 2 формулы изобретения) направляют на выпаривание на отдельной стадии до полного выделения всех солей из раствора Из упаренной суспензии (согласно пункту 3 формулы изобретения) отделяют часть упаренного раствора , составляющую 0,05-0,5 кг на 1 кг выделяемых солей, и выводят ее из процесса в виде раствора растворимых примесей . Из упаренной суспензии отделяют выделившиеся из раствора соли с возвратом отфугованного раствора на выпаривание. Отделенную от раствора влажную соль подают на сушку , после которой получают побочный продукт поваренную соль более низкого качества, чем основная соль.Примеры осуществления изобретения.Пример 1. Неочищенный рассол, содержащий 305 г/л NaCl, 3,6 г/л CaSO, 0,08 г/л MgCl и 0,06 г/л KCl получен при подземном растворении каменной соли Шедокского месторождения в Краснодарском крае. При переработке 1000 кг/ч неочищенного рассола на выпарную установку подают 500 кг/ч (оставшиеся 500 кг/ч исходного неочищенного рассола подают на промывку суспензии гидроциклона). Перед выпариванием исходной неочищенной рассол смешивают со сливным раствором гидроциклона, осветленным раствором от сгущения и промывки упаренной суспензии, фугатом с центрифуг после отделения поваренной соли от раствора и промывки раствором после промывки гипса водой. В результате этого на выпаривание подают 1460 кг/ч раствора. На выпарной установке из раствора испаряют 727 кг/ч воды и получают 733 кг/ч упаренной суспензии, в которой содержится 36% кристаллической соли. Температура упаренного раствора 48-50oC, в нем содержится 26% поваренной соли, 0,5% сульфата кальция, 1,3% хлорида магния и 1% хлорида кальция. При этом степень концентрирования раствора по примесям составляет 195. Расход греющего пара на выпарную установку 230 кг/ч. Упаренную суспензию разбавляют сливным раствором гидроциклона до концентрации кристаллической соли 18% и классифицируют в гидроциклоне. После классификации в гидроциклоне получают 1032 кг/ч сливного раствора. Сливной раствор гидроциклона делят на три части. Первую часть в количестве 725 кг/ч, т.е. около 70% от общего количества этого раствора подают для разбавления упаренной суспензии перед классификацией. На выпаривание подают вторую часть сливного раствора гидроциклона, равную 207 кг/ч, т.е. около 20% от общего количества.Результаты осуществления заявленного способа при получении поваренной соли из неочищенного рассола Шедокского месторождения (согласно п.1 формулы изобретения) пример 1, а также при получении соли из рассола Гусевского месторождения (согласно п.2 формулы изобретения) пример 2 и Аванского месторождения (согласно п.3 формулы изобретения) пример 3, приведены в таблице.Технико-экономические преимущества предложенного способа получения поваренной соли по сравнению с прототипом состоят в следующем.1. Способ позволяет повысить качество выпускаемой поваренной соли, получая 90-100% пищевой поваренной соли сорта "Экстра" по ГОСТ 13830-91, удовлетворяющей по содержанию примесей всем требованиям стандарта.2. Применение заявленного способа приводит к предотвращению сбросов промышленных отходов твердых примесей и раствора поваренной соли, загрязняющих окружающую среду и ухудшающих экологическую обстановку в районе производства соли.3. Заявленный способ дает возможность выводить из процесса получения поваренной соли и утилизировать присутствующие в исходном сырье примеси. Эти примеси, загрязняющие поваренную соль, выводятся в виде побочных продуктов, готовых для дальнейшего промышленного применения.4. Вследствие применения заявленного способа увеличивается степень использования исходного сырья почти до 100% тогда как в прототипе используется только 85-90% сырья. При этом в зависимости от степени загрязненности исходного сырья от 90 до 100% получаемой соли соответствует по своему качеству требованиям на пищевую поваренную соль самого высокого качества сорта "Экстра" по ГОСТ 13830-91. Остальная соль является или пищевой солью более низшего сорта или технической солью.Таким образом, получение поваренной соли согласно заявленному способу приводит к повышению качества выпускаемой поваренной соли, предотвращению сбросов промышленных отходов с утилизацией их в виде побочных продуктов, а также увеличению степени использования исходного сырья.Формула изобретения
1. Способ получения поваренной соли из загрязненного примесями сырья, например, из рассола подземного растворения каменной соли, включающий выпаривание этого рассола на выпарной установке с получением суспензии, содержащей 30 40% кристаллической соли, сгущение упаренной суспензии и промывку кристаллов поваренной соли исходным рассолом с возвратом осветленного раствора на выпаривание, классификацию суспензии в гидроциклоне с образованием сливного раствора, вторую промывку кристаллической соли, центрифугирование соли с возвратом фугата на выпаривание и сушку соли, отличающийся тем, что классификации в гидроциклоне подвергают упаренную суспензию, которую разбавляют до концентрации кристаллической соли 10 20% сливной раствор гидроциклона делят на три части, одну из которых, равную 50 90% от общего потока раствора, направляют на разбавление упаренной суспензии, другую часть, равную 7 25% от общего потока, направляют на выпаривание, из оставшейся третьей части сливного раствора отделяют твердую фазу, а маточным раствором производят вторую промывку кристаллической поваренной соли.2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что 30 90% маточного раствора выпаривают на отдельной стадии до полного выделения всех солей из раствора с последующим отделением их от раствора и сушкой.3. Способ по п. 2, отличающийся тем, что на отдельной стадии выпаривания часть упаренного раствора, составляющую 0,05 0,5 кг на 1 кг выделяемых солей, отделяют от упаренной суспензии и выводят из процесса.РИСУНКИ