Труды КНЦ (Технические науки вып. 1/2024(15))

Труды Кольского научного центра РАН. Серия: Технические науки. 2024. Т. 15, № 1. С. 319-324. Transactions of the Kola Science Centre of RA s . Series: Engineering Sciences. 2024. Vol. 15, No. 1. P. 319-324. Funding: the work was carried out within the framework of the RNF grant (project No. 21-79-30029) "Development of a complex of technologies for recycling waste of hazard classes 3-5 with the production of useful products". For citation: Nikolaeva A. D., Loginov S. V. Development of cost-effective and environmentally friendly the correct way to dispose of soda production waste // Transactions of the Kola Science Centre of RAS. Series: Engineering Sciences. 2024. Vol. 15, No. 1. P. 319-324. doi:10.37614/2949-1215.2024.15.1.053. Введение Сегодня трудно представить развитую экономику без продукции химической промышленности. Кальцинированная сода является одним из самых востребованных её продуктов. Основной объём производства соды (около 34 млн т/год) приходится на аммиачный метод Сольве. По сравнению с другими методами производства он обладает рядом преимуществ [1]. Несмотря на все достоинства этого метода, от производства остаётся огромное количество жидких отходов, содержащих хлориды кальция и натрия, проблема утилизации которых весьма актуальна [2]. В настоящее время предложено множество способов утилизации содержимого «белых морей»: как путём прямого использования хлоридов кальция и натрия или перехода на новый способ производства, так и с получением новых продуктов [3-6]. Однако до сих пор отсутствует какой-либо приемлемый и внедрённый способ в качестве наилучшей доступной технологии. Сегодня проблема переработки дистиллерной жидкости, а также содержимого шламонакопителей, где она скапливается, требует эффективного решения. Целью исследований стало получение из дистиллерной жидкости низкотемпературным способом востребованных в химической промышленности силикатов кальция, в том числе волластонита. Все известные способы получения последнего связаны либо с гидротермальным синтезом, либо с прокалкой при высоких температурах с последующей перекристаллизацией получаемого плава [7-9]. Результаты исследований Для определения возможности получения волластонита низкотемпературным методом был выполнен расчёт термохимических параметров реакции 1 при температуре 20 °С, который показал, что реакция разрешена и протекает при любых температурах и давлениях. CaCl 2 + Na2SiO3 ^ CaSiO3 + 2NaCl (1) Использовали: чистый кальций хлористый гранулированный безводный ГОСТ 450-77; натриевое жидкое стекло ГОСТ 13078-81; дистиллированную воду ГОСТ 6709-72; образцы жидкости дистиллерной ТУ 20.13.62-347-00203312-2019 (представлены Башкирской содовой компанией и Крымским содовым заводом. В результате ряда экспериментов с модельными растворами было установлено, что в зависимости от соотношения исходных компонентов, температуры и времени реакции, скорости смешения возможно получение различных силикатов кальция. Так, например, при соотношении 1:2 Са02^Ю 3 получается ксонотлит — Ca 6 Si 6 On(OH ) 2 (рис. 1а), а при увеличении соотношения в сторону избытка хлорида кальция возможно получение волластонита — CaSiO3 (рис. 16). Все опыты проводились при температуре 20 °С и атмосферном давлении. При образовании продуктов наблюдается незначительный нагрев. Полученные продукты отличаются низким количеством примесей, белизной, характерными значениями плотностей и рН водной вытяжки, а волластонит — игольчатой структурой (рис. 2). В результате проведения реакции оставался маточный раствор хлорида натрия, из которого получены хлорид натрия и бикарбонат натрия. Через раствор, очищенный от осадка с помощью лабораторного вакуумного фильтра, в течение 2 ч пропускали атмосферный воздух, содержащий углекислый газ. В результате получен белый кристаллический осадок. При его реакции с соляной кислотой происходит бурное выделение газа, вследствие рН раствора снижался с 10,5 до 7. © Николаева А. Д., Логинов С. В., 2024 320