Tehnologii de fabricare a sulfatului de zinc

PARTEA I

1. OBIECTIVELE PROIECTULUI

În prezenta lucrare s-au urmărit următoarele obiective:

- un studiu general în privința sulfatului de zinc și a metodelor de obținere a acestuia

- proiectarea unei instalații de fabricare a sulfatului de zinc prin reacția oxidului de zinc cu acid sulfuric, pornind de la 50 Kg materie primă; process discontinuu

- investigarea unor noi acizi fosfor – organici ca agenți de complexare a zincului

1.1. PREZENTAREA GENERALĂ A PRODUSULUI

Sulfatul de zinc se găsește în natură fie sub formă anhidră, zincozita, fie sub formă de heptahidrat, goslarita. Sulfatul de zinc anhidru, ZnSO4 , se prezintă sub formă de cristale rombice, și este foarte solubil în apă. Prin cristalizarea unei soluții saturate de sulfat de zinc se formează trei forme hidratate stabile: sulfat de zinc monohidrat, ZnSO4 · H2O; sulfat de zinc hexahidrat, ZnSO4 ·6 H2O; sulfat de zinc heptahidrat, ZnSO4 ·7 H2O (ortorombic). Dar poate prezinta și alte forme hidratate care sunt instabile aceștia sunt: dihidratul, tetrahidratul, și pentehidratul care prezintă sub formă de cristale monocline. [1] Sulfatul de zinc hidratat cu șapte molecule de apă se prezintă sub formă de cristale ortorombice, incolore. Heptahidratul este foarte solubil în apă, în glicerină și mai puțin solubil în solvenți organici. Cristalele de heptahidrat sunt izomorfe cu cele a sulfatului de magneziu heptahidrat, MgSO4 · 7 H2O. Forma instabilă de heptahidrat este izomorf cu sulfatul de fier heptahidrat, FeSO4 · 7 H2O. [2] [3]

Proprietăți fizice

Sulfatul de zinc heptahidrat are masa moleculară 287.55 g/mol, incoloră, densitatea la 20°C egala cu 1.97 g/cm3, punct de topire egal cu 105°C. Solubilitatea sulfatului de zinc crește aproape liniar cu temperature. Solubilitatea în apă este de 965 g/L la 20°C. Heptahidratul este ușor efluorescent la temperatura ambiantă. Presiunea de vapori măsurat la 20°C este de 15.3 mm Hg. [4]

Proprietăți chimice [5] [6]

Căldura de formare a sulfatului de zinc este:

Zn(s) + S(s) + 2 O2(g) → ZnSO4 + 230000 cal

Dacă se pornește de la dioxid de sulf, căldura de formare va avea valoarea:

Zn + SO2 + O2 → ZnSO4 + 159000 cal

Pentahidratul se deshidratează complet la 280° C, iar la 770°C se descompune în oxid de zinc și trioxide de sulf. La 750°C din diagrama de difracție X se poate observa un compus format din 3 ZnSO4· 2 ZnO.

Sulfatul de zinc este redus la oxisulfură ZnS · ZnO, atunci când este încălzit într-un curent de hidrogen. Prin încălzirea unui amestec format din sulfat si sulf, se formează sulfură cu o degajare de anhidridă sulfuroasă. Reacția este totală când sulful este în exces. Reducerea sulfatului la sulfură poate fi realizată cu carbon la 400°C sau cu pulbere de magneziu.

La încălzirea unui amestec de sulfat de zinc și nitrat de sodium se observă degajarea oxidului nitros.

Clorul și acidul clorhidric concentrat nu au influență asupra sulfatului de zinc.

Reacția de formare a litoponului are loc la temperatura de 360°C:

BaS + ZnSO4 → BaSO4 + ZnS

O altă reacție de formare a litoponului care pornește de la temperature de 340°C și este completă la 500°C este următoarea:

ZnSO4 + BaO → ZnO + BaSO4 [1]

Soluțiile de sulfat de zinc sunt puțin acide.

Reacția ferocianurii de amoniu cu sulfat de zinc, în mediu neutru duce la formarea unui precipitat alb de fierocianura de zinc. În mediu puțin acid se formeaza ca și produs secundar compusul (NH4)2 Zn3[Fe (CN)6]2.

Sulfatul de zinc este puțin solubil în alcooli. În urma reacției dintre sulfat de zinc într-o soluție de alcool metilic și acid sulfuric se formează compusul ZnSO4× CH3OH.

Anilina dizolvă sulfatul de zinc și formează complecși.

Prin adăugarea sodei într-o soluție de sulfat de zinc de concentrație 0.25 M, la 25°C se formează un precipitat a sării bazice de sulfat de zinc, ZnSO4× 3 Zn(OH)2. Dacă se mărește pH -ul soluției va precipita hidroxit de zinc pur.

Hidroxidul de zinc este obținut prin reacția sării bazice cu hidroxid de sodiu:

ZnSO4× 4 Zn(OH)2 + 2 NaOH → 5 Zn(OH)2 + Na2SO