Призначення та властивості синильної кислоти.

Синильна кислота – розчин ціаністого водню HCN в воді. У зв'язаному вигляді ціанистий водень (амигдалін) вміщується в кісточках мигдалю, персиків, абрикосів, слив та вишень (0,8-3,5 % за масою); амиг­далін розщеплюється на виноградний цукор, бензальдегід і вільну синильну кислоту. Ціанистий водень знайдено у спектрах зірок.

Синильна кислота - продукт проми­слового синтезу; у світі її виробляється більше 0,5 млн т/рік. Вона використовується для отримання ціанистих солей, виготовлення сорбентів для екстракції золота і інших благородних металів з руди, синтетичних волокон, пластичних мас, оргскла, стимуляторів росту рослин, гербіцидів, добрив довготривалої дії, для одержання ціанідів лужних і лужноземельних металів. Використання HCN як бойової отруйної речовини було за­боронено в результаті укладених міжнародних договорів.

Безводна синильна кислота - безкольорова рідина з запахом гіркого мигдалю. При температурі 233 К кристалічна HCN має щільність 0,925 г/см³. Динамічна в'язкість безводної HCN (μ) при температурі 278 К складає 2,323·10^-4 Па·с. Теплопровідність ціанистого водню при температури 273 К дорівнює 11,05^.10³ Дж/(м^.град^.с). Коефіцієнт дифузії ціанистого водню в повітрі при 273 К складає 0,173 см²/с. У водневому середовищі цей показник дорівнює 1,565, а в СО₂- 0,117 (при 273,1 К і 0,101 МПа).

Значення термохімічних констант для ціанистого водню і синильної кислоти наведено нижче:

Теплота плавлення, кДж/моль, при 259 К 7,197

Теплота випарювання при 258,1 К 27,926 кДж/моль.

Теплота утворення ціанистого водню (газ) при 291 К 128,449 кДж/моль.

Теплота утворення синильної кислоти (рідина) при 291 К 100,416 кДж/моль

Енергія розриву зв'язків для дисоціації

HCN = СН⁺ + N^- (8.1)

дорівнює 933,7 кДж/моль.

Константа швидкості розпаду HCN у середовищі аргону в інтервалі 2200-2700 К відповідає рівнянню

К= 9,5·10^-8·ехр(-11 7000/RT). (8.2)

Суміш пари синильної кислоти і повітря може вибухати; за силою вибуху ця суміш перевершує тротил Температура самозапалювання випарів синильної кислоти складає 811 К. Теплота згоряння ціанистого водню в атмосфері кисню дорівнює 642,66-663,16 кДж/моль, при цьому максимальна температура горіння (приблизно 3243 К) сягає при 10-18 %-му об'ємному вмісті HCN. При розкладанні ціа­нистого водню без повітря температура наближається до 2800 К, а основ­ними продуктами розпаду є азот і водень (47,5 і 48,7 % об'ємних відповідно).

Швидкість спалювання синильної кислоти в повітрі складає 0,55 м/с, а для горіння в чистому кисні ця величина становить 5,4 м/с.

Ціанистий водень з ΝО₂ утворює параціан (CN)₂ і при температурі 688 К, мольному співвідношенні HCN:NО₂ =10,1 вихід (CN)₂ може сягати 72,5 %.

Ціанистий водень змішується необмежено з водою, зі спиртами, ефірами, ацетонітрилом, мурашиною кислотою, нітрометаном.

Синильна кислота є слабкою кислотою. Радикал - С = N витісняють такі сполуки, як фенол, борна кислота, оксид вуглецю (IV). При температу­рі 298 К константа дисоціації HCN складає 7,2·10^-10, при 291 К - 4,79·10^-10.

Зріджений ціанистий водень - стабільна речовина, але водяні розчини синильної кислоти менш стійкі. Так, синильна кислота з масовою концентрацією 10% Н₂О починає полімеризуватися при нагріванні в інтервалі температур 323-333 К. Тому кількість Н₂О у продукційній кисло­ті не рекомендується підтримувати більше 2-5 %.

У промислових умовах полімеризація HCN усувається добавленням кислот H₂SО₄, HC1, Н₃РО₄. HCN - отрутна речовина, що діє в пер­шу чергу на легені (затримує окислювальні й ферментативні процеси, пе­решкоджає перенесенню кисню гемоглобіном, паралізує дихальні центри). Концентрація пари HCN близько 0,01 мг/м³ не впливає на людину, але вже при концентрації 0,06-0,07 мг/м³ наступає миттєва смерть. Гранич­но припустима концентрація HCN у повітрі робочих приміщень складає 0,03 мг/м³. У присутності оксиду вуглецю (II) токсичний вплив HCN збіль­шується.

Отруєння ціанідами може бути як при вдиханні, так і при попаданні HCN або ціанідів в організм, а також — у кров через порізи і рани, через шкіру. Симптомами отруєння є подразнення слизистої оболонки очей, верх­ніх дихальних шляхів, головна біль, нудота, блювота, серцебиття, задишка.

2.Фактори, що впливають на ступінь вилучення Р₂О₅ нітратною кислотою.

На рисунку 3.1 надано залежність ступеню вилучення Р₂О₅ від концентрації нітратної кислоти. Видно, що ступінь вилучення залежіть від концентрації нітратної кислоти, а оптимальна концентрація її лежіть в межах 50 - 56 % мас.

Рисунок 2.1. Залежність ступеня вилучення Р₂О₅ від концентрації нітратної кислоти

На рисунку 2.2 надано залежність ступеня вилучення Р₂О₅ від температури при концентрації нітратної кислоти 56 % мас та її надлишку 1,12 і часу контактування 30 хв. Видно, що з ростом температури до 50 ^оС ступінь вилучення Р₂О₅ зростає.

На рисунку 2.3 надано вплив інтенсивності перемішування сировини на ступінь вилучення Р₂О₅ при діаметрі часток твердої фази, мм: 1 – 1; 2 – 0,5; 3 – 0,1.

 

Рисунок 2.2. Залежність ступеня вилучення Р₂О₅ від температури при концентрації нітратної кислоти 56 % мас та її надлишку 1,12 і часу контактування 30 хв.

Рисунок 2.3 Вплив інтенсивності перемішування сировини на ступінь вилучення Р₂О₅ при діаметрі часток твердої фази, мм: 1 – 1; 2 – 0,5; 3 – 0,1

Видно, що інтенсивність перемішування позитивно впливає на ступінь вилучення Р₂О₅ , а також видно, що чим менше розмір твердих часток, тим більше ступінь вилучення Р₂О₅. процес нітратнокислотного розкладення потрібно проводити при діаметрі частинок 0,25 мм. Зменшення діаметру часток дрібних фракцій d = 0,1 мм практично не впливає на ступінь вилучення Р₂О₅. Тобто тонкість помелу початкової сировини не впливає істотно на її дисперсність в досліджуваному інтервалі. Це можна пояснити тим, що фосфоритовий концентрат має високу пористість, розвинену питому поверхню і, як наслідок, високу хімічну активність.

При аналізі графічної залежності видно, що максимальне вилучення Р₂О₅ 99,0 - 99,4 мас. % спостерігається при 60 °С, а швидкість перемішування станове 80 об/хв. за умови, що розкладення проводять 56 мас. % нітратною кислотою з нормою 112 %. Відповідно збільшення швидкості обертів мішалки не призводить до зростання ступеня вилучення Р₂О₅ із сировини і він зупиняється на рівні 99,2 - 99,4 мас. %.

Склад готового продукту із фосфат-глауконітового концентрату представлено в таблиці 2.1.