Natriy siyanidini ishlab chiqarish jarayoni va texnologik taraqqiyoti

Natriy siyanidi (NaCN) muhim asosiy kimyoviy xom ashyo bo'lib, oltin konlarini qazib olish, elektrokaplama va farmatsevtika oraliq mahsulotlarini sintez qilish kabi sohalarda keng qo'llaniladi. Uning Ishlab chiqarish jarayoni yuz yildan ortiq texnologik takrorlanishlarni boshdan kechirdi va hozirgi vaqtda sintez usuli ustunlik qiladigan sanoat tizimi shakllandi. Ushbu maqola asosiy ishlab chiqarish jarayonlarini muntazam ravishda saralab beradi Natriy siyanidi va ularning texnologik taraqqiyoti va kelajakdagi rivojlanish yo'nalishlarini muhokama qilish.

I. Natriy siyanidi ishlab chiqarish jarayonlarining evolyutsiyasi

1. Ilk jarayonlar (19-asr oxiri - 20-asr oʻrtalari)

Dastlabki kunlarda ishlab chiqarish natriy siyanid asosan tabiiy resurslardan qazib olishga tayangan. Masalan, 1887 yilda ixtiro qilingan "oltinni qazib olish uchun siyanidlash jarayoni" olinadi siyanidlar siyanid o'z ichiga olgan o'simliklarni (masalan, achchiq bodom) qayta ishlash orqali. Biroq, bu usul samarasiz, qimmat va sanoatlashtirish ehtiyojlarini qondirish qiyin edi. 20-asrning boshlarida nemis kimyogari Fridrix Kalbaum siyanid eritmasi usulini ishlab chiqdi, u Natriy siyanidi kaltsiy siyanidini natriy karbonat bilan reaksiyaga kiritish orqali. Xom ashyoning arzonligi va jarayonning soddaligi tufayli bu jarayon dastlabki kunlarda asosiy texnologiyaga aylandi.

2. Sintez usulining yuksalishi (20-asr oʻrtalaridan hozirgi kungacha)

Neft-kimyo sanoatining rivojlanishi bilan sintez usuli asta-sekin an'anaviy jarayonlarni almashtirdi. Hozirgi vaqtda natriy siyanidining 90% dan ortig'i dunyo bo'ylab quyidagi uchta sintez jarayoni yordamida ishlab chiqariladi:

• Andrussov jarayoni

Xom ashyo sifatida metan, ammiak va kisloroddan foydalangan holda, platina-rodiy qotishma katalizatori ta'sirida oksidlanish reaktsiyasi sodir bo'ladi:

Hosil bo'lgan vodorod siyanidi (HCN) gazi natriy siyanidi eritmasini olish uchun natriy gidroksid tomonidan so'riladi. Bu jarayon arzon xom ashyo va tez reaksiya tezligining afzalliklariga ega, lekin yuqori harorat (1000 - 1200 ° S) va qimmatbaho metal katalizatorlaridan foydalanish yuqori xarajatlarga olib keladi.

• Engil yog 'pirolizi usuli

Xom ashyo sifatida engil neft (masalan, nafta) yordamida HCN yuqori haroratda (1400 - 1500 ° C) piroliz orqali hosil bo'ladi va keyingi ishlov berish Andrussov jarayoniga o'xshaydi. Bu jarayon keng ko'lamli ishlab chiqarish uchun javob beradi, lekin juda yuqori energiya iste'moliga ega va qo'shimcha mahsulot sifatida katta miqdorda uglerod qorasini ishlab chiqaradi.

• Metanol ammiakni oksidlanish usuli

Xom ashyo sifatida metanol, ammiak va havodan foydalanib, HCN katalizator ta'sirida hosil bo'ladi (masalan, V₂O₅-MoO₃):

Bu jarayon past xom ashyo narxiga va yumshoq reaksiya sharoitlariga ega (400 - 500 ° C) va asta-sekin yangi qurilgan ishlab chiqarish quvvatlari uchun afzal qilingan tanlovga aylandi.

II. Texnologik taraqqiyot va innovatsiyalar yo'nalishlari

1. Yashil jarayonlarni rivojlantirish

An'anaviy jarayonlarda yuqori energiya iste'moli va yuqori ifloslanish muammolari mavjud. So'nggi yillarda tadqiqotchilar quyidagi yashil texnologiyalarni o'rganishdi:

• Biosintez usuli

Nitril birikmalarining gidrolizlanishini katalizlash uchun mikroorganizmlardan (masalan, Pseudomonas) foydalanish Sianidlar, lekin u hali ham laboratoriya bosqichida.

• Elektrokimyoviy sintez

Resurslarni qayta ishlashga erishish uchun siyanid o'z ichiga olgan oqava suvlarni elektroliz qilish orqali natriy siyanidini qayta ishlash, ammo joriy samaradorlik va xarajatlarni yanada optimallashtirish kerak.

2. Intellektual boshqaruv va xavfsizlik texnologiyalari

Natriy siyanidini ishlab chiqarish juda zaharli moddalarni o'z ichiga oladi va xavfsizlik nazorati hayotiy ahamiyatga ega. Zamonaviy zavodlar odatda butun jarayonning to'liq avtomatlashtirilgan monitoringiga erishish uchun taqsimlangan boshqaruv tizimidan (DCS) foydalanadilar va HCN kontsentratsiyasini real vaqtda kuzatib borish uchun onlayn spektral tahlil texnologiyasini joriy etishadi, bu esa oqish xavfini kamaytiradi.

3. Doiraviy iqtisodiyot modeli

Birgalikda ishlab chiqarish texnologiyalari orqali resurslardan foydalanishni yaxshilash. Misol uchun, Andrussov jarayonida ishlab chiqarilgan karbonat angidrid karbamid ishlab chiqarish uchun ishlatilishi mumkin, va ishlab chiqarilgan uglerod qora. Engil yog 'pirolizi usuli "resurslar - mahsulotlar - chiqindilar - qayta ishlangan resurslar" ning yopiq zanjirli sanoat zanjirini tashkil etuvchi rezina mustahkamlovchi vosita sifatida ishlatilishi mumkin.

III. Qiyinchiliklar va kelajak tendentsiyalari

1. Xom ashyo tannarxining tebranishlari

Andrussov jarayoni va metanol usuli tabiiy gaz (metan) va ko'mirga (metanol uchun xom ashyo sifatida) tayanadi. Xalqaro energiya narxlarining o'zgarishi ishlab chiqarish xarajatlariga bevosita ta'sir qiladi. Fotoalbom bo'lmagan xom ashyo yo'llarini (masalan, biomassadan metanolga) ishlab chiqish kelajakdagi tadqiqot mavzusidir.

2. Atrof-muhitni muhofaza qilish bosimining kuchayishi

Atrof-muhitni muhofaza qilish bo'yicha global qoidalarning kuchaytirilishi bilan natriy siyanidini ishlab chiqarish azot oksidi (NOx) va siyanid o'z ichiga olgan oqava suvlarning emissiyasini yanada kamaytirishi kerak. Ba'zi fabrikalarda membranani ajratish texnologiyasi, katalitik oksidlanishni denitrifikatsiya qilish va boshqa jarayonlar sinovdan o'tkazildi.

3. Yuqori darajadagi ilovalarni kengaytirish

Lityum-ion batareyalar uchun katodli material prekursorlarini sintez qilishda yuqori toza natriy siyanidiga (tozaligi ≥ 99.9%) talab tez sur'atlar bilan o'sib bormoqda, bu ishlab chiqarish jarayonini tozalash va yuqori tozalikka olib borishga yordam beradi.

Xulosa

Natriy siyanidi ishlab chiqarish jarayonlarining rivojlanishi har doim "xavfsizlik, samaradorlik va yashillik" uchta asosiy maqsad atrofida rivojlanib kelgan. Kelajakda yangi energiya va atrof-muhitni muhofaza qilish texnologiyalaridagi yutuqlar, shuningdek raqamli ishlab chiqarishning chuqur integratsiyasi bilan natriy siyanid sanoati energiya sarfini kamaytirish, ifloslanishni kamaytirish va yuqori qo'shimcha qiymat yo'nalishida optimallashtirishni davom ettiradi.