DOI: https://doi.org/10.20998/2413-4295.2019.05.14

Дослідження впливу технологічних параметрів на вихід ціаністого водню

Svetlana Avina, Gregorii Gryn

Анотація


Представлені основні результати досліджень щодо впливу технологічних параметрів на утворення ціаністого водню окислювальним аммонолізом метану. Промислове виробництво ціаністого водню є основою отримання одного з важливих компонентів видобутку золота - ціаніду натрію. На сьогоднішній день основний спосіб виробництва ціаністого натрію базується на нейтралізації синильної кислоти, отриманої каталітичним синтезом метану, аміаку і кисню повітря на платиноїдному каталізаторі, розчином лугу. Цей метод досить мало вивчений і має великі перспективи для подальшого його вдосконалення. Мета дослідження полягала у встановленні оптимального співвідношення компонентів початкової газової суміші і вплив їх на вихід ціаністого водню, а також у досліджені залежності ступеня утворення ціаністого водню від температури процесу. При окислювальному аммонолізі метану з урахуванням нерівномірності дифузії газів процес отримання ціаністого водню проводять з невеликим надлишком аміаку щодо метану. Встановлено, що при пониженому вмісті одного із реагентів у початковій газовій суміші після реактора синтезу ціаністого водню в контактному газі присутня значна кількість компонентів суміші, що  не прореагували. Виявлено, що ступінь перетворення реагентів у ціаністий водень залежить не тільки від початкової концентрації, а також і від її співвідношення у вихідної суміші. Доведено, що максимальна ступінь перетворення аміаку і метану досягається при співвідношенні компонентів аміак/метан в реакційній суміші, що дорівнює 1-1,1. Максимальний вихід ціаністого водню при окислювальному аммонолізі метану становить 7,2%. Досліджено вплив температури на процес утворення ціаністого водню методом Андрусова. Встановлено, що підвищення температури процесу отримання ціаністого водню окислювальним аммонолізом метану надає позитивний ефект на вихід цільового продукту. Отримані результати досліджень можна використовувати на сучасних азотно-тукових комбінатах для оптимізації процесу синтезу синильної кислоти.


Ключові слова


ціаністий водень; синильна кислота; каталізатор; метан; аміак; синтез

Повний текст:

PDF (Русский)

Посилання


Laitos, Jan G. Cyanide, Mining, and the Environment, Pace Envtl. L. Rev, 2013, 869-949.

Tovazhnyanskiy, L. L., Loboyko, O. Ya, Grin, G. I. ta in. Tehnologiya zv’yazanogo azotu. Harkiv: NTU «HPI», 2007, 536.

Hilson, G., Monhemius, AJ. Alternatives to cyanide in the gold mining industry: what prospects for the future. Journal of cleaner production, 2006, 14 (12-13), 1158-1167, doi:10.1016/j.jclepro. 2004.09.005.

Pozin, M. E. Tehnologiya mineralnyih soley (udobreniy, pestitsidov, promyishlennyih soley, okislov i kislot). Leningrad: Himiya, 1974, 768.

Avina, S. I. Puti povyisheniya kachestva tsianistogo natriya. Zbirnik tez dopovidey I Mizhnarodnoyi naukovoyi konferentsiyi studentiv, aspIrantiv i molodih uchenih «Himichni problemi sogodennya (HPS-2018)», Vinnitsya, 2018, 232.

Deschênes, G. Gold Ore Processing (Second Edition). Project Development and Operation, 2016, 429-445, doi:10.1016/B978-0-444-63658-4.00026-8.

Asamoaha, R. K., Skinnera, W., Addai-Mensah, J. Alkaline cyanide leaching of refractory gold flotation concentrates and bio-oxidised products: The effect of process variables. Hydrometallurgy, 2018, 179, 79-93, doi:10.1016/j.hydromet.2018.05.010.

La Torre, E., Gámez, S., Pazmiño, E. Improvements to the cyanidation process for precious metal recovery from WPCBs. Waste Electrical and Electronic Equipment Recycling, 2018, 115-137, doi:10.1016/B978-0-08-102057-9.00005-6.

Olyaei, Y., Aghazadeh, S., Gharabaghi, M., Mamghaderi, H., Mansouri, J. Gold, Mercury, and Silver Extraction by Chemical and Physical Separation Methods. Rare Metal Materials and Engineering, 2016, 45(11), 2784-2789, doi:10.1016/S1875-5372(17)30040-1.

Bobkov, S. S. Smirnov, S. K. Sinilnaya kislota. Moskva: Himiya, 1970, 176.

Avina, S., Gryn, G. Determination of the disposition and distribution of losses of platinum group metals on the technological line of production of nitric and hydrocyanic acids. Bulletin of NTU "KhPI". Series: New solutions in modern technologies. – Kharkiv: NTU "KhPI", 2018, 45 (1321), 148–152, doi:10.20998/2413-4295.2018.45.20.

Bodke, A. S., Olschki, D. A., Schmidt, L. D. Hydrogen addition to the Andrussow process for HCN synthesis. Applied Catalysis A: General, 2000, 201, 13–22, doi:10.1016/S0926-860X (00) 00419-1.

Hasenberg, D., Schmidt, L. D. HCN synthesis from CH4, NH3, and O2 on clean Pt. J. of catalysis,1987, 104, 441-453.

Rdzawski, Z. M., Stobrawa, J. P. Microstructure and properties of the new Pt–Rh based alloys for high-temperature applications. J. of Materials Processing Technology, 2004, 153-154, 681-687, doi: 10.1016/j.jmatprotec.2004.04.130.

Dong, H., Zhao, J., Chen, J., Wu, Y., Li, B. Recovery of platinum group metals from spent catalysts: A review. International Journal of Mineral Processing, 2015, 145, 108-113, doi:10.1016/j.minpro.2015.06.009.

Avina, S. I. Gryn, G. I., Shkolnikova, T. V. Doslidzhennya vplivu skladu vihidnoyi gazovoyi sumishi na utvorennya tsianistogo vodnyu. Visnik NTU «HPI», Seriya: Himiya, himichna tehnologiya ta ekologIya, 2018, 39(1315), 27-30, doi:10.20998/2079-0821.2018.39.05.

Gryn, G. I., Trusov, H. V. Vliyanie sostava ishodnoy gazovoy smesi i nagruzki po ney na vyihod tsianistogo vodoroda obrazuyuschegosya pri okislitelnom ammonolize metana. Zhurnal prikladnoy himii,1992, 65(10), 2300–2305.

Pat. 2496717 Rossiyskaya Federatsiya. Sposob polucheniya sinilnoy kislotyi / Beling R. Zayavka № 2010123683/05, zayavl. 20.12.2011; opubl. 27.10.2013, Byul. № 30.

Moehmel, S., Steinfeldt, N., Engelschalt, S., Holena, M., Kolf, S., Baerns, M., Dingerdissen, U., Wolf, D., Weber, R., Bewersdorf, M. New catalytic materials for the high-temperature synthesis of hydrocyanic acid from methane and ammonia by high-throughput approach. Applied Catalysis A: General, 2008, 334(1-2), 73–83, doi:10.1016/j.apcata.2007.09.035.

Gómez-Díaz, J., Núria, L. Mechanistic Switch between Oxidative (Andrussow) and Nonoxidative (Degussa) Formation of HCN on Pt(111) by Density Functional Theory. J. Phys. Chem. C, 2011, 115 (13), 5667–5674, doi: 10.1021/jp1093349.


Пристатейна бібліографія ГОСТ


  1. Laitos,  Jan  G.  Cyanide,  Mining,  and  the  Environment  /  Jan  G.  Laitos  //    Pace  Envtl.  LRev.  –  2013.  –  Р.  869-949. 
  2. Технологія  зв’язаного  азоту:  підручник  /  Л.  Л.  Товажнянський,  О.  Я  Лобойко,  Г.  І.  Гринь  та  ін.  –  Харків  :  НТУ  «ХПІ»,  2007.    –  536  с.
  3. Hilson,  G.  Alternatives  to  cyanide  in  the  gold  mining  industry:  what  prospects  for  the  future  /  G.  Hilson,  AJ.  Monhemius  //  Journal  of  cleaner  production.  –  2006.  –  14.  –  І.  12-13.  –  Р.  1158-1167.  –  doi:10.1016/j.jclepro.  2004.09.005.
  4. Позин,  М.  Е.  Технология  минеральных  солей  (удобрений,  пестицидов,  промышленных  солей,  окислов  и  кислот)  /  М.  Е  Позин.  –  Ленинград  :  Химия,  1974.  –    768  с.
  5. Авина,  С.  И.  Пути  повышения  качества  цианистого  натрия  /  С.  И.  Авина  //  Збірник  тез  доповідей  І  Міжнародної  (ХІ  Української)  наукової  конференції  студентів,  аспірантів  і  молодих  учених  «Хімічні  проблеми  сьогодення  (ХПС-2018)».  –  Вінниця,  2018.  –  С.  232.            
  6. Deschênes,  G.  Gold  Ore  Processing  (Second  Edition).  Project  Development  and  Operation,  2016.  –  P.  429-445.  –  doi:10.1016/B978-0-444-63658-4.00026-8.
  7. Asamoaha,  R.  K.  Alkaline  cyanide  leaching  of  refractory  gold  flotation  concentrates  and  bio-oxidised  products:  The  effect  of  process  variables  /  R.  K.  Asamoaha,  W.  Skinnera,  J.  Addai-Mensah  //  Hydrometallurgy.  –  2018.  –  179.  –  P.  79-93.  –  doi:10.1016/j.hydromet.2018.05.010.
  8. La  Torre,  E.  Improvements  to  the  cyanidation  process  for  precious  metal  recovery  from  WPCBs.  /  E.  La  Torre,  S.  Gámez,  E.  Pazmiño  //  Waste  Electrical  and  Electronic  Equipment  Recycling.  –  2018.  –  P.  115-137.  –doi:10.1016/B978-0-08-102057-9.00005-6.
  9. Olyaei,  Y.  Mercury,  and  Silver  Extraction  by  Chemical  and  Physical  Separation  Methods.  /  Y.  Olyaei,  S.  Aghazadeh,  M.  Gharabaghi,  H.  Mamghaderi,  J.    Mansouri  //  Rare  Metal  Materials  and  Engineering.  –  2016.  –  45.  –  I.  11.  –  P.  2784-2789.  –  doi:10.1016/S1875-5372(17)30040-1.
  10. Бобков,  С.  С.  Синильная  кислота    /  С.  С.  Бобков,  С.  К.  Смирнов.  –  Москва  :  Химия,  1970.  –  176  с.
  11. Авина,  С.  И.  Определение  характера  и  распределения  потерь  металлов  платиновой  группы  по  технологической  линии  производства  азотной  и  синильной  кислот  /  С.  И.  Авина,  Г.И.  Гринь  //  Вестник  НТУ  «ХПИ»,  Серия:  Новые  решения  в  современных  технологиях.  –  Харьков:  НТУ  «ХПИ».  –  2018.  –  №  45  (1321).  –  С.  148-152.  –  doi:10.20998/2413-4295.2018.12.01.
  12. Bodke,  A.  S.  Hydrogen  addition  to  the  Andrussow  process  for  HCN  synthesis  /  A.  S.  Bodke,  D.  A.  Olschki.,  L.  D.    Schmidt  //  Applied  Catalysis  A:  General.  –  2000.  –  201.  –  P.  13–22.  –  doi:10.1016  /  S0926-860X  (00)  00419-1.
  13. Hasenberg,  D.  HCN  synthesis  from  CH4,  NH3,  and  O2  on  clean  Pt  /  D.  Hasenberg,  L.  D  Schmidt.  //  J.  of  catalysis.  –  1987.  –  104.  –  P.441-453.
  14. Rdzawski,  Z.  M.  Microstructure  and  properties  of  the  new  Pt–Rh  based  alloys  for  high-temperature  applications  /  Z.  M.  Rdzawski,  J.  P.  Stobrawa  //  J.  of  Materials  Processing  Technology.  –  2004.  –  153-154.  –  Р.  681-687.  –doi:10.1016/j.jmatprotec.2004.04.130.
  15. Dong,      H.  Recovery  of  platinum  group  metals  from  spent  catalysts:  A  review  /  H.  Dong,  J.  Zhao,  J.  Chen,  Y.  Wu,  B.  Li  //  International  Journal  of  Mineral  Processing.  –  2015.  –  145.  –  Р.  108-113.  –  doi:10.1016/j.minpro.2015.06.009.
  16. Авина,  С.  И.  Дослідження  впливу  складу  вихідної  газової  суміші  на  утворення  ціаністого  водню  С.  І.  Авіна,  Г.  І.  Гринь,  Т.  В.  Школьнікова  //  Вісник  НТУ  «ХПІ»,  Серія:  Хімія,  хімічна  технологія  та  екологія.  –  Харків:  НТУ  «ХПІ».  –  2018.  –  №  39  (1315).  –  С.  27-30.    –  doi:10.20998/2079-0821.2018.39.05.
  17. Гринь,  Г.  И.  Влияние  состава  исходной  газовой  смеси    и  нагрузки  по  ней    на  выход  цианистого  водорода  образующегося  при  окислительном  аммонолизе  метана  /  Г.  И.  Гринь,  Н.  В.  Трусов  //  Журнал  прикладной  химии.  –  1992.  –  Т.  65.  –    №10.  –  С.  2300–2305.
  18. Пат.  2496717  Российская  Федерация.  Способ  получения  синильной  кислоты  /  Белинг  Р.  Заявка  №  2010123683/05,  заявл.  20.12.2011;  опубл.  27.10.2013,  Бюл.  №  30.
  19. Moehmel,  S.  New  catalytic  materials  for  the  high-temperature  synthesis  of  hydrocyanic  acid  from  methane  and  ammonia  by  high-throughput  approach  /  S.  Moehmel,  N.  Steinfeldt,  S.  Engelschalt,  M.  Holena,  S.  Kolf,  M.  Baerns,  U.  Dingerdissen,  D.  Wolf,  R.  Weber,  M.    Bewersdorf    //  Applied  Catalysis  A:  General.  –  2008.  –  334(1-2).  –  Р.  73–83.  –  doi:10.1016/j.apcata.2007.09.035.
  20. Gómez-Díaz,  J  Mechanistic  Switch  between  Oxidative  (Andrussow)  and  Nonoxidative  (Degussa)  Formation  of  HCN  on  Pt(111)  by  Density  Functional  Theory  /  J.  Gómez-Díaz,  L.  Núria  //  J.  Phys.  Chem.  C.  –   2011.  –   115  (13).  –  Р.  5667–5674.  –  doi:  10.1021/jp1093349.