Как сделать серную кислоту из гипса
Добавил пользователь Алексей Ф. Обновлено: 04.10.2024
Как вы знаете, я увлекся добычей золота и других драгметаллов из разной электроники. А для этого помимо самих золотосодержащих компонентов потребуются некоторые химические реактивы. На начальном этапе я решил не тратиться на их покупку, а постараюсь их синтезировать самостоятельно.
Причем хотелось бы обойтись без специальных химреактивов и химической посуды, чтобы все, что я делаю мог повторить любой человек. Ранее я уже писал, как я изготовил свой первый реактив, это был железный купорос :
А сегодня я расскажу, как можно в домашних условиях приготовить концентрированную серную кислоту , которая понадобиться мне для изготовления других двух кислот, соляной и азотной . А из этих двух кислот, как вы знаете готовиться царская водка .
Для нашего опыта нам потребуется аккумуляторной электролит , который продается в любом автомобильном магазине. Я купил сразу банку на 5 литров с плотностью 1,28 г/см3 (что соответствует примерно концентрации 36% ). Как наверное все знают, электролит представляет собой разбавленную серную кислоту .
И для того, чтобы получить более концентрированную кислоту, нам нужно постараться выпарить из нее всю воду. А зная ее начальную концентрацию в 36% , понятно, что нужно упарить электролит примерно в 3 раза .
Далее, нам потребуется стеклянная банка для выпаривания воды из электролита. Я взял пустую баночку из под растворимого кофе. Затем, необходимо нанести разметку на эту баночку используя какой-нибудь мерный стаканчик.
В производстве серной кислоты главным сырьем считается сера и серный колчедан. В природе распространён гипс CaSO4•2H2O, который можно использовать для производства серной кислоты. При нагревании гипса и угля, происходят следующие превращения:
CaSO4•2H2O → CaSO4 + 2H2O - Q
CaSO4 + 4C → CaS + 4CO или CaSO4 + 4CO → CaS + 4CO2
3CaSO4 + CaS → 4CaO + 4SO2
Какой будет ряд превращений, который описывает производство серной кислоты из гипса?
Сульфат кальция можно разложить, применяя высокую (до 2000 °С) температуру. Однако температуру разложения сульфата кальция можно снизить до 1200 °С, если добавить тонкоизмельченный кокс. Сначала, при 900 °С, кокс восстанавливает сульфат кальция до сульфида, а тот в свою очередь при температуре 1200 °С взаимодействует с неразложившимся сульфатом; при этом образуется оксид серы (IV) и негашеная известь (см. схему). Далее оксид серы (IV) окисляют кислородом, а полученный оксид серы (VI) смешивают с водой:
2SO2 + O2 = 2SO3 + Q; SO3 + H2O = H2SO4
Как быстро перекристаллизовать гипс?
Растворимость у него маленькая, с ростом температуры дополнительно падает, так что старение осадка при нагревании может не ускорить, а даже замедлить процесс.
Пишут, что растворимость растёт в присутствии сульфатов натрия и аммония, хотя численных данных я не нашёл.
Есть подозрение, что при автоклавном проведении процесса градусах при 200 будет формироваться иная форма гипса (например, полуводный или безводный), но опять же конкретных данных пока не попалось.
Какие есть идеи?
Сульфат кальция характеризуется наличием нескольких модификаций: ангидрит (альфа- и бета CaS04), полуводный гидрат (альфа- и бета-CaSO4-0,5H2O), гипс (альфа- и бета-CaSO4 • 2Н2О). Есть сведения о существовании и других модификаций [8].
Iskander писал(а): Пишут, что растворимость растёт в присутствии сульфатов натрия и аммония, хотя численных данных я не нашёл
В сульфате аммония растворимость действительно слегка возрастает при высокой концентрации сульфата аммония, но в этом случае образуются преимущественно двойные соли. С сульфатом натрия растворимость только падает. В общем смотрите сами Справочник по растворимости п/ред. Когана т.3-2 viewtopic.php?f=35&t=20519
(NH4)2SO4-CaSO4-H2O табл.2324-2336
Na2SO4-CaSO4-H2O табл.3450-3458
При подкислении (сами трилонаты вполне выдерживают рН = 1, значит надо подкислять до 0 или ниже), боюсь, и ЭДТА осадится. В нейтральной форме она очень плохо растворима. Хотя. если сильно перекислить, то она может перейти в катионную форму.
А не проще ли закислить сенягой и затем кислый сульфат нежно нейтрализовать, чтобы избежать обвального высаживания? Я бы попробовал задействовать для этих целей ацетат. А ещё стоит посмотреть, нет ли в закромах подходящей соли кальция, которую не жалко для обменной реакции с сульфатом аммония с образованием легколетучей соли аммония.
Upstream писал(а): А не проще ли закислить сенягой и затем кислый сульфат нежно нейтрализовать, чтобы избежать обвального высаживания.
Сульфат кальция в серной кислоте не сильно меняет растворимость, если, конечно кислота не совсем концентрированная. Существенно удобнее для "перекристаллизации" солянка, растворил при нагревании-охладил, данные из вышеупомянутого справочника прикладываю
Upstream писал(а): А ещё стоит посмотреть, нет ли в закромах подходящей соли кальция, которую не жалко для обменной реакции с сульфатом аммония с образованием легколетучей соли аммония.
Чего только не бывает, Александр! Из общих соображений я бы сказал, что растворимости в этих двух системах будут близки при близких значениях молярности кислот. А получается, что ~1М солянка перетаскивает в раствор ~1 моль сульфата на каждый моль HCl т.е. до концентрации бисульфата ~0,5М, а 1М серная по определению обязана запротонировать эквимоль сульфата, но образовавшийся бисульфат лежит камнем на дне и в воду не идёт, хотя серная уже вся израсходована и высаливаться ему нечем? И при этом этот же самый бисульфат отлично солюбилизируется раствором хлорида кальция в случае с солянкой, невзирая на общий катион?!
Не верю! ©
Это ведь означает, что в экспериментах с серной к-той в аффтарском исполнении равновесная растворимость кислого сульфата в воде при 25оС - максимум 2.8 г/л, а в растворах хлорида кальция доходит аж до 17.4 г/л. Правда, данные по солянке получены другими и явно менее креативными искателями
Кстати, мой первый (и последний пока) случай обращения к Когану-Огородникову успешным не назовёшь Я им поверил на слово, что иодид тетраметиламмония растворяется в ацетоне как сахар, и нарвался на глубоконаучные экзерсизы на тему: как бы от него избавиться.
Коллега Химик! Бди и помни о граблях, разбросанных повсюду! (Я, в подражание К.Пруткову)
Игорь, совершенно солидарен, что ошибки в справочниках встречаются сплошь и рядом, хотя древние издания, в частности Коган-Огородников, грешат этим в меньшей степени. В данном случае цифры достоверны, поверь. Гипс действительно практически не увеличивает свою растворимость в растворах серной кислоты, тогда как в солянке уходит из тв.ф. в ж.ф. на ура и связано это не с протонированием, а с комплексообразованием, чем так славится хлорид-ион. Легко, кстати, проверяется стаканным экспериментом
Вообще, представление о высокой растворимости кислых сульфатов, в которых металл имеет валентность больше единицы, несколько преувеличено. Не хотел бы называть это мифом, произрастающим из механистического представления о солях различной замещенности, но где-то около того. Для фосфатов да, это обычно справедливо(не забываем о комплексообразовании), но кислые сульфаты дают самостоятельную фазу при концентрации свободной H2SO4 не менее 30-40%, причем их растворимость, как правило, существенно ниже, чем у средних солей.
Группа учёных из институтов нескольких стран разработала метод производства синтетического материала, напоминающего своими свойствами гипс. Материал изготавливается из отходов производств. Работа была опубликована в журнале Journal of Industrial and Engineering Chemistry.
Вяжущие материалы на основе гипса часто используются в строительстве. Среди их преимуществ – небольшой вес, хорошая тепло- и звукоизоляция, огнеупорность и пластичность. Кроме того, они не вызывают аллергии и силикоза — профессионального заболевания строителей и ремонтников, возникающего вследствие вдыхания пыли, содержащей свободный диоксид кремния. При этом стоимость таких материалов невысока.
Исследователи предварительно разбавляли водой серную кислоту из отходов производства химических волокон, а затем нейтрализовывали отходами известняка. Содержание дигидрата сульфата кальция в полученном синтетическом гипсе составило не менее 95% от массы финального продукта. В процессе исследований были определены оптимальные параметры синтеза, дающие возможность управлять структурой образующихся кристаллов.
В ходе исследования ученые получили образцы материалов трех видов: строительный гипс, высокопрочный гипс и ангидрит. Строительный гипс был изготовлен по традиционной технологии в гипсоварочном котле. Ангидрит также был произведен по традиционной для этого типа гипсоматериала технологии путем обжига с последующим охлаждением. Для синтеза высокопрочного гипса был использован автоклав.
Исследователи отмечают, что одним из преимуществ производства строительных гипсоматериалов из синтетического дигидрата сульфата кальция является то, что синтетический гипс синтезируется в виде порошка. При традиционном производстве для получения гипсового порошка гипсовый камень приходится дробить до нужной фракции, что требует значительного количества электроэнергии.
Авторы исследования считают, что синтетический гипс, полученный из отработанной серной кислоты и известняковых отходов, может полностью заменить природный гипс для производства гипсовых вяжущих материалов в странах, не имеющих собственных запасов гипсового камня,.
Романовский также сообщил, что учёные закончили исследования способа получения гипса из других отходов, а также разработали энергоэффективный способ получения ангидрита в одну стадию, минуя фазу образования гипса.
Читайте также: