Способы получения сульфида кальция

Способ получения сульфида кальция

Изобретение относится к химической промышленности и может быть использовано для переработки фосфогипса, отхода производства экстракционной фосфорной кислоты, на сульфид кальция. Цель изобретения — увеличение скорости процесса восстановления сульфата кальция в сульфид кальция и упрощение его аппаратурного оформления. Это достигается тем, что к исходному материалу добавляют полукокс из каменного угля, содержащего более 20% летучих веществ, в количестве, соответствующем молярному соотношению C:CA SO 4 = 0,3 — 1,5:1. Процесс ведется в печи кипящего слоя при 800 — 1000°С в восстановительной газовой среде, получаемой путем сжигания углеводородного топлива при недостатке кислорода в раздельной камере горения. При этом желательно восстановление осуществлять в присутствии колчеданного огарка, что позволяет в 2 раза сократить расход полукокса. Продолжительность процесса составляет 10 — 28 мин при степени конверсии 82 — 85%. 1 з.п. ф-лы, 3 табл.

РЕСПУБЛИК (5!) 4 С 01 В 17/44

К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛВСТВУ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

1 (21) 4263502/31-26, 4264021/31-26 (22) 16.06.87 (46) 15.12.89 ° Бюл, № 46 (71) Таллиннский политехнический институт (7?.) А.И.Триккель, Р.О.Куусик и М.А.Вейдерман (53) 661.842.511 (088.8) (56) Патент США ¹ 3551100, кл. 23-137, 1965. (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СУЛЬФИДА КАЛЬЦИЯ (57) Изобретение относится к химеческой промьшшенности и может быть использовано для переработки фосфогипса, отхода производства экстракционной фосфорной кислоты, на сульфид кальция. Цель изобретения — увеличение скорости процесса восстановления сульфата кальция в сульфид кальИзобретение относится к способам получения сульфида кальция иэ сульфида кальция, в частности из фосфогипса, являющегося отходом производства экстракционной фосфорной кислоты.

Цель изобретения — интенсификация и упрощение процесса.

Пример. В качестве исходного сырья используют фосфогипс и каменный уголь. Фосфогипс предварительно о прокаливают в течение 1 ч при 600 С для полного удаления влаги и перевода сульфата кальция в ангидритную форму. При этом получают продукт с содержанием, %: Р , в количестве, обеспечивающем молярное соотношение Fe .С:Са$0 =0,0025-0,04:

Далее процесс ведут как по примеру 1 °

Результаты представлены в табл.2 и 3.

Как показывает сравнение данных табл. 1 и 2, 3, при одной и той же продолжительности процесса расход углерода в присутствии Fe O > в 2 раза меньше.

Таким образом, предлагаемый способ позволяет сократить продолжительность процесса от 55 до 7-28 мин, а также упростить процесс за счет проведения его в одну стадию вместодвух по прототипу.

1. Способ получения сульфида кальция из сульфата кальция, включающий обработку последнего газообразным восстановителем при 800-1000 С в псевдоожиженном слое, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью интенсификации и упрощения процесса, сульфат кальция используют в смеси с полукоксом, полученным иэ каменного угля, содержащего более 207. летучих веществ, в молярном соотношении

2. Способ по п.1, о т л и ч а ю— шийся тем, что, с целью снижения расхода полукокса, процесс ведут в присутствии колчеданного огарка, взятого в количестве, обеспечивающем молярное соотношение Fe . Ñ:CaSO Политика конфиденциальности 2013-03-26T18:30:13 618409

Источник

Сульфид кальция: способы получения и химические свойства

Сульфид кальция CaS — соль щелочноземельного металла кальция и сероводородной кислоты. Белый, при плавлении разлагается. Мало растворяется в холодной воде. Восстановитель.

Относительная молекулярная масса Mr = 72,14; относительная плотность для тв. и ж. состояния d = 2,59; t_пл = 2450º C разлагается.

Способ получения

1. Сульфид кальция можно получить путем взаимодействия кальция и серы при температуре 150º C:

Ca + S = CaS

2. При взаимодействии с сероводородной кислотой гидрид кальция при температуре 500 — 600º C образует сульфид кальция и водород:

3. При температуре 900º C карбонат кальция реагирует с сероводородной кислотой . Взаимодействие карбоната кальция с сероводородной кислотой приводит к образованию сульфида кальция, углекислого газа и воды:

4. Сульфат кальция при 900º С реагирует с углеродом и образует сульфид кальция и угарный газ или углекислый газ:

CaSO₄ + 4C = CaS + 4CO

5. В результате реакции между сульфатом кальция и угарным газом при 600 — 800º С происходит образование сульфида кальция и углекислого газа:

CaSO₄ + 4CO = CaS + 4CO₂

Качественная реакция

Качественная реакция на сульфид кальция — взаимодействие его с хлоридом меди, в результате реакции происходит образование черного осадка:

1. При взаимодействии с хлоридом меди , сульфид кальция образует осадок сульфид меди и хлорид кальция:

CuCl₂ + CaS = CuS↓ + CaCl₂

Химические свойства

1. Сульфид кальция разлагается при температуре выше 2450º С с образованием кальция и серы:

CaS = Ca + S

2. Сульфид кальция может реагировать с простыми веществами :

2.1. Сульфид кальция реагирует с кислородом при температуре 700 — 800º C. При этом образуется сульфат кальция:

3. Сульфид кальция вступает в реакцию со многими сложными веществами :

3.1. Сульфид кальция способен реагировать со многими кислотами :

3.1.1. Сульфид кальция реагирует с разбавленной хлороводородной кислотой . Взаимодействие сульфида кальция с хлороводородной кислотой приводит к образованию хлорида кальция и газа сероводорода:

CaS + 2HCl = CaCl₂ + H₂S↑

3.1.2. При взаимодействии сульфида кальция с концентрированной азотной кислотой выделяются нитрат кальция, газ оксид азота, сера и вода:

3.1.3 . Взаимодействуя с насыщенной сероводородной кислотой при комнатной температуре твердый сульфид кальция образует гидросульфид кальция:

Источник

Способ получения сульфида кальция

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Республик (ii>994399 (63) Дополнительное к авт. саид-ву (22) Заявлено. 28. 05.81 (2>) 3298666/23-.26

С 01 В 17/44 с присоединением заявки М (23) Приоритет

СССР ио делам изобретеиий и открытий (33) УДК66 1. 842 (088.8) Опубликовано 0.7.02. 83.Бюллетень Мо 5

Дата опубликования описания 09.02.83

В.Н Ченцов, В.С. Епифанов, Т.В. Олейнико ф, A.Â. Сафонов, Л.И. Сосунова и A.Е. Попов»,l . Л». ( ф:

Воскресенский филиал Научно-исследователь кого„,, * института по удобрениям и инсектофунгицид м — — —-.=. . — А нм. проф. Я.В. Самойлова (72) Авторы изобретеии я (71) Заявитель (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СУЛЬФИДА

Изобретение относится к химической технологии переработки фосфогипса на сульфид кальция и может быть использован в производстве серной кислоты и фосфоизвеети.

Известен способ получения сульфида кальция путем пропускания водорода через слой сульфата кальция при

Недостатками способа являются использование дорогого восстановителя-водорода, невысокий выход сульфи да кальция и заметные потери серы в газовую фазу.

Наиболее близким к предложенному по технической сущности и достигаемому эффекту является способ получения сульфида кальция, в котором об:киг фосфогипса ведут в смеси с коксом.

Обжиг проводят в электрической пеЧи.

Для предотвращения окисления сульфида кальция над твердой базой пропускают очищенный от кислорода азот.

При мольном соотношении углерода кок са.к сульфату кальция 5:1 достигается наивысший выход сульфида кальция

99. Ъ и минимальные потерч серн в газовую фазу — 5%. Обжиговый газ состоит из азота, диоксида углерода, диоксида серы и следов оксида углерода (2).

Недостатки способа состоят э невозможности повышения выхода сульфида кальция и уменьшения потерь серн в газовую среду, непригодность применения обжигового газа в качестве топлива или технологического газа, удорожание процесса эа счет использования инертного газа.

Цель изобретения состоит в увеличении выхода сужфида кальция, уменьшении потерь серы и воэмо:кности использования теплотворной способности обжигового газа.

Поставленная цель достигается тем, что восстановление фосфогипса ведут в кислородо-воздушном дутье при мольном соотношении сульфат кальция: углерод г кислород = 1:10,0-11,1:3,03,6.

Способ позволяет увеличить выход сульфида кальция до 99,699,7%, уменьшить потери серн .в газовую фазу до

0,3-0,4% и использовать обжиговый газ в качестве высококалорийного топлива или технологического газа, в котором содержание оксипа углерода в зависимости от концентрации кислорода в исходном кислородо-воздушном дутье мо-, 994399 ных компонентов удешевляет процесс .

Поддержание в шихте мольного соотношения сульфат кальция s углерод

= 1г10,0-11,1 дает воэможность сжигать уголь только до оксида углерода с выделением тепла, достаточного . для поддержания в восстановительной зоне оптимальной температуры (850-9500C).

При мольном соотношении сулъфат кальция : углерод болъше 1 г10,0 (см. табл., пример 9) nmeeeo оксида углерода образуется диоксид, что 15 уменьшает выход сульфида кальция и увеличивает потери серы в газовую фазу.

При мольном соотношении сульфат кальция : углерод меньше.1:11,1 (сн. 2О табл., пример 10) выход готового продукта остается практически неизменфата кальция я шихте и определяется условием образования лишь оксида углерода и поддерживается на уровне сульфат кальция : кислород 1г3,0-3,6.

При соотношении больше 1:3,0 (си. табл., пример 8) произойдет недогорание угля и температура в восстановительной зоне понизится ниже оптимальной (850 С), что повлечет эа собой уменьшение выхода сульфида кальция и увеличение потерь серы в твердую фазу.

При соотношении меньше 1г3,6 (см. 4© с образованием не только оксида углерода, но и .его диоксида, что приводит выоушивают, обесфторивают, подогревают до 770-830 С и подают в восстано- 55 вительную зону, куда нагнетают предварительно подогретую до 650-700 С кислородо-воздушную смесь. В восстановительной зоне за счет тепла неполного сгорания угля поддерживают 4ф оптимальную температуру 850″950 С жет составлять 30-90%. Кроме, того, использование тепла обжигового газа для предварительного подогрева исходныл, однако за счет нерационально высокого расхода угля сульфы кальция загрязняется последним.

Объем кислородо вОздушной смеси однозначно связан с количеством сультабл., примеры 11, 12) уголь сгорает к превышению оптималъной температуры (950 С) в восстановительной зоне, и в конечном счете, к уменьшению выхода сульфида кальция и повишению потерь серы в газовую фазу.

Способ осуществляется следующим образом.

Исходный фосфогипс смешивают с углем в мольном соотношении сульфат кальция: углерод 1г10,0-11,1. пихту для процесса восстановления сулъфата кальция в сульфид. Количество кислородо-воздушного дутья, вводимого в восстановительную зону, поддерживают таким, чтобы соблюдалось мольное соотношение сульфат кальция г кислород 1г3,0-3,6. Отсутствие диоксида углерода и водяных паров затрудняет окисление сулъфида кальция, а следовательно, увеличивает выход его и уменьшает потери серы. Обжиговый газ, содержащий в основном азот и оксид углерода, из восстановительной эоны направляют на подогрев шихты до

770-830 С, при этом температура газа понижается до 700-750 С. Затеи обжиговый газ последовательно направляют на подогрев кислородо-воздушного дутья, обесфторивание и сушку шихты.

Для поддержания оптимальных выходных температурных параметров дутья и шггх-. ты помимо физического тепла обжигового газа частично используется и его теплотворная способность, т.е. тепло, выделяемое при сжигании части оксида углерода. . После сушки и обесфторивания шихты обжиговый гаэ содержит 30″90% оксида углерода и имеет температуру 105120 С. Гаэ проходит стадич очистки от фтора и конденсации излишней влаги и передается для использования либо в качестве высококалорийного топлива, либо в качестве технологического газа, например, на конверсию оксида углерода.

Твердый продукт, содержаггзгй сульфиц кальция и примеси, сопутствующие исходныл фосфогипсу и углю, выводят из восстановительной зоны и используют для получения фосфоизвести и высококонцентрированного сернистого ангидрида.

Пример 1. 111,1 г фосфогип- са (влажность 10%) смешивают со 100 г сухого угля, высушивают, обесфторивают и подогревают теплом обжигового газа до 780. С. Получают 200 г гбихтн с содержанием 92 г сульфата кальция

45 и 88 г угля (мольное соотношение

1г10,8). Нагретую шихту подают s восстановительную зону, где поддерживают температуру 900 С. Туда-же нагне тают 246 л предварительно подогретой, В до 6704С кислородо-воздуггной смеси смольное соотношение сульфат кальцкягкислород = 1г3,4 7. После восстановления .фосфогипса получают 48,51 r сульфида кальция, выход готового продукта составляет 99,6%, а потери серы 0,4%. Отходящий обжиговый газ содержит 44% оксида углерода.

Пример 2. В табтлце приведены другие примеры осуществления спс соба в условиях: температура в socстановительной зоне 850-950 Ñ, температура подаваемых в восстановитель.

Источник

Сульфид кальция (CaS): структура, свойства, получение, применение

Содержание:

В сульфид кальция Это неорганическое твердое вещество, состоящее из элемента кальция (Ca) и элемента серы (S), химическая формула — CaS. Это водорастворимое желтовато-белое твердое вещество, которое в природе встречается в некоторых вулканах и в некоторых метеоритах в виде минерала, называемого олдхамитом.

Когда CaS растворяется в воде, он образует различные соединения за счет сульфид-иона S 2- превращается в ион SH – и ионы ОН образуются – . Полученный раствор щелочной. Это соединение используется в качестве основы для соединений, которые являются люминесцентными или излучают видимый свет при определенных условиях. Эти материалы также используются в светящихся красках.

CaS рассматривается как возможное лекарство для лечения проблем с сердцем и кровеносными сосудами, таких как гипертония или высокое кровяное давление, заболевание, которым страдает большая часть населения мира.

С сульфидом кальция могут быть получены другие соединения, такие как нитрат кальция и карбонат кальция. С ним следует обращаться осторожно, так как при контакте с атмосферной влажностью он может выделять H₂S, который очень токсичен.

Состав

Сульфид кальция — это высокоионное соединение, образованное ионом кальция Ca 2+ и сульфид-ион S 2- .

Он кристаллизуется в кубической структуре, как каменная соль.

Номенклатура

Физические свойства

Физическое состояние

Желтовато-белое кристаллическое твердое вещество кубической формы, как у хлорида натрия.

Молекулярный вес

Температура плавления

Плотность

Растворимость

Растворим в воде. Нерастворим в этаноле.

Химические свойства

Водный раствор

Когда CaS растворяется в воде, он разделяется на ионы кальция Ca. 2+ и сера S 2- . Последний в воде принимает протон и превращается в гидросульфид-ион SH – высвобождая гидроксильный ион ОН – .

S 2- + H₂O ⇔ SH – + ОН –

Следовательно, растворы сульфида кальция CaS являются щелочными (имеют щелочной pH) и не содержат ионов S. 2- но SH – .

Только при добавлении в раствор большого количества щелочи, например гидроксида натрия NaOH, равновесие смещается в сторону образования сульфид-ионов S 2- .

SH – может взять еще один протон H + из воды образует сероводород, который является очень токсичным соединением.

Следовательно, в воде образуется небольшое количество H.₂S и при воздействии влажности окружающей среды CaS издает неприятный запах, типичный для сероводорода.

Соединения, присутствующие при растворении в воде

Результатом указанных выше реакций в воде является образование Ca (SH).₂, Са (ОН)₂ и Ca (SH) (OH).

CaS + H₂О → Са (SH) (ОН)

Реакция с кислотами

Те же реакции, которые происходят в воде, заставляют CaS реагировать с кислотами, образуя H₂С.

Другие реакции

Если раствор сульфида кальция нагреть с серой, получаются полисульфид-ионы S.₄ 2- и S₃ 2- .

Если CaS нагревается в сухом воздухе или чистом кислороде, соединение окисляется до сульфита кальция CaSO.₃ а затем к сульфату кальция CaSO₄:

С окислителями, такими как хлорат калия KClO₃, нитрат калия KNO₃ или диоксид свинца PbO₂ происходят бурные реакции.

Получение

Сульфид кальция может быть получен прокаливанием (нагреванием до очень высокой температуры) элементов кальция (Ca) и серы (S) в инертной атмосфере, то есть, например, в отсутствие кислорода или водяного пара.

Ca + S + тепло → CaS

Его также можно получить путем нагревания сульфата кальция CaSO.₄ углем:

случай₄ + 2 С → CaS + 2 CO₂

Однако в последнем случае чистый CaS не получается, так как он дополнительно реагирует с CaSO.₄ образование CaO и SO₂.

CaS также образуется при сжигании угольных отходов.

Присутствие в природе

CaS естественно присутствует в минерале олдхамите. Это компонент некоторых метеоритов, который важен для научных исследований, проводимых в Солнечной системе.

Считается, что олдхамит образовался в результате конденсации в туманности, из которой образовалась Солнечная система. Он также присутствует в вулканах.

Кроме того, сульфид кальция образуется естественным путем за счет восстановления CaSO.₄ (гипс) возможно из-за действия бактерий.

Приложения

В светящихся материалах

Одно из наиболее распространенных применений сульфида кальция — это основа для люминесцентных соединений. Это вещества, которые при определенных обстоятельствах излучают видимый свет.

В люминесцентных соединениях CaS он действует как основание, и в структуру добавляются активаторы, такие как хлориды определенных элементов, таких как церий (Ce 3+ ) и европий (Eu 2+ ).

Материал, полученный в результате объединения CaS и активатора, используется, например, в экранах на электронно-лучевых трубках, которые составляют старые экраны компьютеров или компьютеров или старые телевизоры.

Они также используются в сегодняшних светодиодных лампах. Светодиоды).

Эти материалы также используются в светящихся лаках и красках.

В медицине

В медицинских научных исследованиях сульфид кальция рассматривался как лекарство для лечения высокого кровяного давления (высокого давления в артериях). Это заболевание, поражающее сердечно-сосудистую систему многих людей (сердце и сосуды).

CaS считается «донором» H₂S. Это играет важную роль в регулировании тонуса или прочности кровеносных сосудов, поэтому введение CaS может быть возможным средством лечения гипертонии.

При получении других соединений

Сульфид кальция позволяет получать другие соединения, такие как нитрат кальция Ca (NO₃)₂:

Его также использовали для получения карбоната кальция CaCO₃. Для этого водный раствор CaS подвергают карбонизации CO.₂:

Другие приложения

Сульфид кальция также используется как присадка к смазочным материалам и как флотационный агент при добыче полезных ископаемых.

Риски

Сульфид кальция может вызывать раздражение кожи, глаз и дыхательных путей. С ним следует обращаться осторожно и с использованием соответствующего защитного оборудования.

Это очень токсичное соединение для водных организмов, поэтому оно опасно для этих сред.

Ссылки

1. Коттон, Ф. Альберт и Уилкинсон, Джеффри. (1980). Продвинутая неорганическая химия. Четвертый выпуск. Джон Вили и сыновья.
2. Лиде, Д. (редактор). (2005). CRC Справочник по химии и физике. 85 th CRC Press.
3. Ропп, Р. (2013). Группа 16 (O, S, Se, Te) Щелочноземельные соединения. Сульфид кальция. В Энциклопедии соединений щелочноземельных металлов. Восстановлено с sciencedirect.com.
4. Ли, Ю.Ф. и другие. (2009). Сульфид кальция (CaS), донор сероводорода (H (2) S): новый антигипертензивный препарат? Med Hypotheses, сентябрь 2009 г .; 73 (3): 445-7. Восстановлено с ncbi.nlm.nih.gov.
5. Дом J.E. и Хаус, К.А. (2016). Сера, селен и теллур. Появление Sulphur. В описательной неорганической химии (третье издание). Восстановлено с sciencedirect.com.
6. НАС. Национальная медицинская библиотека. (2019). Сульфид кальция. Получено с pubchem.ncbi.nlm.nih.gov.
7. Де Бир, М. и др. (2014). Превращение сульфида кальция в карбонат кальция в процессе восстановления элементарной серы из гипсовых отходов. Waste Manag, ноябрь 2014 г .; 34 (11): 2373-81. Восстановлено с ncbi.nlm.nih.gov.

6 средств от кашля: фармакология и домашнее лечение

Источник