Виробництво каустичної соди та кальцинованої соди

Споживачам каустична сода постачається у вигляді розчину чи у твердому стані під назвою «Натрій їдкий» декількох видів та марок, якість та принцип маркування яких визначаються способом виробництва. Електрохімічний метод має два різновиди: в одному випад­ку використовується твердий (стальний) катод та фільтруюча ді­афрагма; в іншому — рідкий ртутний катод, в обох випадках за­стосовуються графітові аноди. Електроліз відбувається у ваннах-електролізерах, до яких підводиться постійний (випрямлений) струм з перетворювальною підстанцією, яка в більшості випадків приєднується до цеху електролізу. При проходженні струму че­рез розчин КаСІ, який є електролітом, відбувається його розклад (дисоціація):

При цьому позитивні іони, напра­вляються до катода, а негативні— до анода. Які з цих іонів будуть розряджатись на електродах (катоді та аноді), буде залежати від режиму електролізу, в основному від щільності струму. Саме в умовах процесу принципова відмінність цих двох способів. Режим роботи ванни з твердим (стальним) катодом пі­дібраний таким чином, що на катоді розряджаються тільки іони водню Н⁺, а на аноді — іони хлору. Іони, які залишилися в роз­чині Иа⁺ та ОН", утворюють розчин лугу. Продукти елект­ролізу — їдкий натр і хлор, що виділився на анодові, можуть реа­гувати між собою з утворенням хімічних сумішей. Щоб перешкодити цьому, анод відокремлюють від катода пористою діафрагмою, яка і дала назву цьому способу електролізу та одер­жаної ним марки їдкого натру — «діафрагмовий». Умови цього процесу не дозволяють повністю розкласти кухонну сіль, яка ча­стково залишається в готовому продукті (до 38%). Отриманий ді­афрагмовим способом розчин їдкого натру має низьку концент­рацію (приблизно 10%), тому його потім упарюють до товарної концентрації (приблизно 50%) та відправляють споживачам під назвою «Розчин діафрагмовий», марка РД.

У залежності від вмісту домішок випускають РД вищого і пер­шого сорту. Більш якісний їдкий натр утворюється при використан­ні ртутного катода.

Ртуть, яка виділилася, повертається у процес. Утворення їдко­го натру в ізольованому від електролізеру розчиннику значно скорочує можливість попадання в нього та інших домішок, крім того, тут відразу утворюється луг товарної концентрації (не менше 42%), який направляється споживачеві під назвою «роз­чин ртутний» (РР). Даний процес є технічно більш прогресивним, але розширення його споживання поки що стримується економі­чними міркуваннями.

Випуск у вигляді розчину (марки РД та РР) є переважним і лише 10% загального обсягу становить виробництво твердого їдкого натру. Твердий продукт має високу концентрацію (до 95—99 %) і кращу якість, бо в процесі зневоднення розчину додатково видаляють­ся сторонні домішки; крім того, зручніше та вигідніше його зберігання та транспортування. Випускаються марки ТД і ТР, що означає — твер­дий діафрагмовий та твердий ртутний. Вони застосовуються на вироб­ництвах, де необхідна висока чистота речовини — в органічному син­тезі, фармацевтичній промисловості при одержанні чистих матеріалів, наприклад металічного натрію в лабораторних умовах тощо.

Зневоднення розчину називається також плавкою — це склад­ний процес, який вимагає додаткового палива, електроенергії, металоємного обладнання. Діафрагмовий розчин в котлах із лугостійкого чавуну, а ртутний — в котлах із чистого нікелю для запобігання забруднення його оксидами заліза. Все це підвищує вартість твердого їдкого натру.

Найбільшу кількість їдкого натру все ще виробляють хімічним способом: дією на кальциновану соду вапняного молока:

Цим способом одержують марки РХ і ТХ, які означають роз­чин хімічний та твердий хімічний відповідно. Вони у великій кі­лькості забруднені домішками, особливо вуглекислим натрієм (до 2%), тому їх виробництво скорочується.Кальцинована сода №С0₃ виробляється в промислово­сті двома методами: аміачним та із нефелінової сировини.

При аміачному способі сода одержується шляхом насичення водного концентрованого розчину кухонної солі аміаком (Міз) з наступною його обробкою вуглекислим газом (С0₂); при цьому утворюється бікарбонат натрію, який випадає в осад; його зневоднюють, нагріваючи до температури приблизно 160°С; цей процес розкладу бікарбонату називається кальцинацією, вна­слідок нього утворюється кальцинована сода.

Відносно новим є спосіб одержання соди з природних нефелі­нових руд. Вони містять оксиди алюмінію, натрію, калію та крем­нію. При комплексній переробці цієї сировини поряд з кальцино­ваною содою утворюється ряд цінних продуктів: глинозем, цемент, поташ (К₂СОз), сульфат калію та інше. При цьому виро­бництво є майже безвідходним. Одержана цим методом «Сода кальцинована технічна з нефелінової сировини» має велику на­сипну щільність — більше 1,0 г/см³ порівняно з аміачною (0,5 г/см), яка розпилюється і тому незручна для використання, упа­ковки та транспортування. За вмістом зайвих домішок аміачна сода більш якісна, бо із нефелінів у готову продукцію переходять сульфат і карбонат калію, загальний вміст яких в 1-му сорті до 3,5%, в 3-му до 13%. Проте для основних споживачів кальцинованої соди, таких як скляна та целюлозно-паперова промислово­сті, кольорова металургія, ряд хімічних виробництв і таке інше, ці домішки не є шкідливими і не перешкоджають її викорис­танню.

В електронній, нафтохімічній та ряді інших галузей, де необ­хідна більш чиста сода, застосовують аміачну. Крім зазначених видів кальцінованої соди, в нашій країні використовується так звана «тяжка сода», яка відрізняється більшою щільністю (0,9— 1,0 г/см³), що зручно для споживачів, а також високоякісна хімі­чно чиста сода. На даний час більше 80% кальцинованої соди ви­робляється аміачним методом, але безвідходна технологія пере­робки нефелінів є більш перспективною.

Дата добавления: 2013-12-14