Способ переработки реакционных масс, образующихся в процессе детоксикации люизита

Способ переработки реакционных масс, образующихся в процессе детоксикации люизита

Реферат

 

Изобретение относится к химической технологии, в частности к переработке и производству мышьяксодержащих соединений. Способ переработки реакционных масс, получаемых в процессе детоксикации люизита, включает стадии их упаривания с последующим осаждением мышьяка в форме оксида путем последовательного добавления растворов соляной и серной кислот. Оптимальные условия процесса осаждения: соляная кислота вводится в количестве, необходимом для обеспечения конечной кислотности реакции рН 7, серная кислота вводится в количестве, необходимом для обеспечения конечной кислотности среды рН 1-5, конечная стадия процесса осаждения оксида мышьяка проводится при температуре, меньшей или равной 25^oС. Изобретение позволяет получать оксид мышьяка из реакционной массы по простой схеме процесса. 2 з.п. ф-лы.

Изобретение относится к области получения материалов для народного хозяйства, в частности оксида мышьяка (III), являющегося исходным веществом для синтеза различных мышьяксодержащих соединений. Сырьевой базой для получения оксида мышьяка служит реакционная масса, получаемая при детоксикации мышьяксодержащего отравляющего вещества кожно-нарывного действия - люизита. В состав реакционной массы входят арсенит и хлорид натрия, избыток щелочи, шлам, вода и другие компоненты.

Известен способ переработки реакционной массы путем проведения электролиза с получением металлического мышьяка [см. Федоров В.А. и др. Рос. хим. Ж. (Ж. Рос. хим. о-ва им. Д.И. Менделеева), 1994, т. 38, 2, с.25-33].

Недостатком способа является сложность технического оформления стадии электролиза из-за образования на электродах высокотоксичных и взрывоопасных соединений: арсина, хлора, водорода, кислорода.

Известен способ упаривания реакционных масс с получением смеси солей арсенита и хлорида натрия [см. Русанов В.М. и др. Материалы первого Удмуртского семинара по проблемам уничтожения химического оружия. - Ижевск, 1994, с.119-120].

Однако в данном случае полученный продукт обладает высокой токсичностью, что усложняет процесс его хранения.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является способ обработки реакционной массы (полученной методом детоксикации люизита раствором гидроксида натрия) раствором серной кислоты с последующим осаждением мышьяка в форме сульфида мышьяка сульфидом натрия при рН среды 1-4, температурах 15-50^oС и времени взаимодействия 10-60 минут [см. Патент РФ. 2099116, МПК A 62 D 3/00]. Полученный осадок сульфида мышьяка направляется на хранение.

Недостатком способа является получение продукта As₂S₃, который не используется в прямом назначении в народном хозяйстве и должен впоследствии дополнительными химическими процессами переведен в другие промышленно полезные соединения, например оксид мышьяка (III) или металлический мышьяк.

Изобретение направлено на получение наиболее широко используемого продукта, оксида мышьяка (III), ежегодная потребность в котором на отечественном и мировом рынках чрезвычайно высока и с каждым годом возрастает.

Поставленная задача решается тем, что в способе переработки реакционной массы, образующейся в процессе детоксикации люизита, включающем добавление в массу растворов серной кислоты и осадителя, приводящих к образованию труднорастворимого соединения мышьяка в кислой среде, с его последующим фильтрованием, промывкой и сушкой согласно решению для выделения из реакционной массы мышьяка в форме оксида мышьяка (III) реакционную массу концентрируют упариванием, в качестве осадителя используют раствор соляной кислоты, который добавляют перед добавлением серной кислоты.

Соляную кислоту вводят в количестве, необходимом для обеспечения конечной кислотности реакции рН 7, а серную кислоту вводят в количестве, необходимом для обеспечения конечной кислотности реакции среды рН 1-5.

Конечную стадию процесса осаждения оксида мышьяка проводят при температуре, менее или равной 25^oС.

Сущность предлагаемого изобретения состоит в том, что реакционную массу, полученную после детоксикации люизита гидроксидом натрия отделяют от нерастворимой части путем фильтрования, подвергают процессу упаривания для удаления примерно 40% избыточной воды, а далее при перемешивании обрабатывают раствором соляной кислоты в количестве, необходимом для нейтрализации избытка щелочи, и перевода арсенита натрия в мышьяковистый ангидрид по реакции .

К полученному нейтральному по кислотности раствору добавляют 60% раствор серной кислоты до рН раствора, равного 1-5. Этот процесс подкисления раствором серной кислоты проводится не только для создания кислой среды, но и для предотвращения образования растворимого хлорида мышьяка. Полученный осадок выдерживают в реакторе в течение часа при температуре окружающей среды (25^oС), отфильтровывают, промывают, сушат и направляют после анализа на содержание основного вещества и примесей на получение мышьяксодержащих соединений и материалов. В фильтрате остаются следовые количества мышьяксодержащих продуктов реакции.

Пример. Реакционную массу весом 200 кг подвергают процессу фильтрования для отделения смолообразных продуктов (шламов), образующихся в процессе хранения люизита, и направляют в выпарной аппарат, где при кипячении удаляется 40% избыточной воды. Концентрированный раствор перекачивают в реактор с мешалкой и рубашкой, в котором при перемешивании обрабатывают реактивной соляной кислотой ( = 1,19 г/см³; С=37 мас.% HCl) в количестве 50 кг, необходимом для нейтрализации избыточной щелочи и перевода арсенита натрия в мышьяковистый ангидрид. Добавление соляной кислоты проводят до достижения рН 7. Далее в реактор добавляют 60% раствор серной кислоты до достижения рН 1-5. Полученный осадок оксида мышьяка (III) выдерживают в реакторе в течение одного часа при постепенном понижении температуры, путем подачи хладагента в рубашку, вплоть до температуры окружающей среды (25^oС), с целью максимального понижения растворимости As₂O₃. Выпавшие кристаллы массой 11 кг отделяют на барабанном вакуум-фильтре, промывают и сушат. Полученный продукт содержит не менее 98% основного вещества.

К фильтрату после отделения и промывки осадка добавляют щелочь до рН среды, равного 10, и подвергают процессу упаривания для удаления большей части воды (до 90%), что приводит к кристаллизации 21 кг хлорида натрия. Соль отделяют на фильтре и после промывки холодным раствором 5% HCl направляется на хранение. Остаточную часть фильтрата, содержащего некоторое количество As₂O₃ (за счет собственной растворимости в воде) направляют в емкость, в которой готовится 60% раствор серной кислоты, которая используется в следующем цикле осаждения оксида мышьяка. Тем самым создается замкнутый технологический цикл.

Предложенный способ утилизации реакционной массы обладает следующими достоинствами: 1) практически полным превращением мышьяксодержащей части реакционной массы в оксид мышьяка (III); 2) возможностью коммерческой реализации конечных (оксида мышьяка (III), шлаков, фильтрата) продуктов процесса.

Таким образом, предлагаемый способ утилизации реакционных масс, образующихся в результате щелочного гидролиза люизита, является более экономичным, позволяет при наименьших затратах получать полезные мышьяксодержащие соединения, пригодные к реализации и длительному хранению.

Формула изобретения

1. Способ переработки реакционной массы, образующейся в процессе детоксикации люизита, включающий добавление в массу растворов серной кислоты и осадителя, приводящих к образованию труднорастворимого соединения мышьяка в кислой среде, с его последующим фильтрованием, промывкой и сушкой, отличающийся тем, что для выделения из реакционной массы мышьяка в форме оксида мышьяка (III) реакционную массу концентрируют упариванием, в качестве осадителя используют раствор соляной кислоты, который вводят перед добавлением раствора серной кислоты.

2. Способ переработки реакционной массы по п. 1, отличающийся тем, что соляную кислоту вводят в количестве, необходимом для обеспечения конечной кислотности реакции рН= 7, а серную кислоту вводят в количестве, необходимом для обеспечения конечной кислотности реакции среды рН= 1-5.

3. Способ переработки реакционной массы по п. 1, отличающийся тем, что конечную стадию процесса осаждения оксида мышьяка проводят при температуре, меньшей или равной 25^oС.