Товарознавча характеристика лугів як промислової сировини

До лугів (содових продуктів) належать: каустична сода(їдкий натр, чи гідроксид натрію NaOH); кальцинована сода (карбонат натрію, чи вуглекислий натрій, чи натрієва сіль вугільної кислоти Nа₂СО₃); харчова чи питна сода (бікарбонат натрію, чи двовуглекислий натрій МаНСОз). Каустична сода застосовується в хімічній, нафтохімічній, целюлозно-паперовій, текстильній промисловості, кольоровій металургії; кальцинована - для виробництва каустичної соди, мила, скла та в електронній, шкіряній, фармацевтичній, лакофарбовій та інших галузях; харчова - в харчовій промисловості, медицині, для виготовлення вогнегасників (під дією кислот розкладається з виділенням СО₂₎.

Луги — це тверді безбарвні речовини, крім каустичної соди, які постачаються на ринок і у водному розчині, милкі на дотик, дуже гігроскопічні, розчиняються у воді з виділенням тепла а на повітрі вступають у взаємодію з вуглекислим газом. Особливими властивостями відзначається каустична сода - вона роз'їдає папір, шкіру, тканини тощо; у випадку попадання в очі призводить до часткової чи повної втрати зору; дієнаскло, фарфор. Каустична та кальцинована сода досить гігроскопічні - легко поглинають воду та розпливаються у вологих умовах у суцільну масу, при цьому NaOH, приєднуючи з повітря вуглекислий газ, покривається кіркою. Двовуглекисла сода у вологому повітрі поступово розкладається з виділенням CO₂ та переходить в Na₂C0₃.

Властивості та якість, принцип маркування (найменувань) товарних видів содових продуктів обумовлені, як і для кислот, способом їх виробництва. На ринок каустична сода постачається у вигляді розчину чи у твердому стані під назвою «Натр їдкий» декількох видів та марок, якість та принцип маркування яких визначаються способом виробництва. На даний час основна маса NaOH вироб ляється електрохімічним (розкладання (електроліз) концентрованого водного розчину кухонної солі електрострумом) та хімічним способом із кальцинованої соди. Електрохімічний метод має різновиди: в одному використовується твердий (сталевий) катод та фільтруюча діафрагма; в іншому - рідкий ртутний катод; в обох випадках застосовують графітові аноди. Електроліз відбувається у ваннах, до яких підводиться постійний випрямлений струм з перетворювальної підстанції, яка є в цеху електролізу. При проходженні струму через розчин NaCI, який є електролітом, відбувається його розклад (дисоціація): позитивні іони, направляються до катода, а негативні - до анода і які з них будуть розряджатись на електродах (катоді та аноді), залежить від режиму електролізу (щільності струму). В умовах процесу принципова відмінність цих способів. Режим роботи ванни з твердим (сталевим) катодом підібраний так, що на катоді розряджаються тільки іони водню, а на аноді - іони хлору. Іони, які залишилися в розчині, утворюють розчин лугу NaOH. Продукти електролізу - їдкий натр і хлор, що виділився на аноді, 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 випаровують до товарної концентрації (приблизно 50%) та відправляють на ринок під назвою «Розчин діафрагмовий», марка РД. Залежно від вмісту домішок випускають РД вищого і пер­шого сорту. Якісніший їдкий натр утворюється при використанні ртутного катода. Жорсткий режим електролізу в цьому випадку (щільність струму в 10 разів вища, ніж у діафрагмовому методі) призводить до того, що на катоді розряджаються іони натрію, який утворює з ртуттю амальгаму; її виводять із електролізу та розкладають в окремому апараті - розчинникові з водою. Ртуть, яка виділилася, повертається у процес. Утворення їдкого натру в ізольованому від електролізера розчиннику значно скорочує можливість попадання в нього NaCI та інших домішок; крім того, тут відразу утворюється луг товарної концентрації (не менше 42%), який відомий на ринку під назвою «розчин ртутний» (РР). Даний процес є технічно прогресивніший, але розширення його поки що стримується економічними міркуваннями.

Випуск NaOH 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 (відповідно твердий діафрагмовий та твердий ртутний) і застосовуються на виробництвах, де необхідна висока чистота речовини - в органічному синтезі, фармацевтичній промисловості при одержанні чистих матеріалів (металічного натрію в лабораторних умовах тощо). Зневоднення розчину називається також плавкою — це складний процес, який вимагає додаткового палива, електроенергії, металоємного обладнання. Діафрагмовий розчин зневоджують в котлах із лугостійкого чавуну, а ртутний - в котлах із чистого нікелю для запобігання забруднення оксидами заліза. Все це підвищує вартість твердого їдкого натру.

Найбільшу кількість їдкого натру все ще виробляють хімічним способом: дією на кальциновану соду вапняного молока, Так 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 NaC0₃ виробляється в промисловості двома методами: аміачним та із нефелінової сировини. При аміачному способі сода одержується шляхом насичення водного концентрованого розчину кухонної солі аміаком з наступною обробкою вуглекислим газом; при цьому утворюється бікарбонат натрію, який випадає в осад; його зневоднюють, нагріваючи до температури приблизно 160°С (процес розкладу бікарбонату називається кальцинацією і вна слідок 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 паралельно з кальцинованою содою утворюється цінні продукти глинозем, цемент, поташ, сульфат калію та ін. І виробництво є майже безвідходним. Одержана так «Сода кальцинована технічна з нефелінової сировини» має велику на­сипну щільність (понад 1,0 г/см³) порівняно з аміачною (0,5), яка розпилюється і тому незручна для використання, упаковки та транспортування. За вмістом зайвих домішок аміачна сода якісніша, 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 кальцінованої соди (скляна та целюлозно-паперова промисловість, кольорова металургія, ряд хімічних виробництв і ін.), ці домішки не шкідливі і не перешкоджають використанню. Сьогодні понад 80% кальцинованої соди виробляється аміачним методом, але безвідходна технологія переробки нефелінів перспективніша.

В електронній, нафтохімічній та ряді інших галузей, де необхідна чистіша сода, застосовують соду аміачну. Крім зазначених видів кальцінованої соди на ринку є так звана «важка сода», (густиною 0,9-1,0 г/см³) та високоякісна хімічно чиста сода.

Двовуглекислий натрій (бікарбонат натрію) виділяється при одержанні кальцинованої соди, але використовувати його у вигляді товарного продукту не можна через велику кількість домішок, зменшення вмісту яких ускладнюється незначною розчинністю NaHC0₃ у воді (приблизно 9% при 90°С та 16% при 80°С) та розкладом його при 100°С. Тому в промисловості харчову соду одержують із кальцинованої, пропускаючи через розчин соди вуглекислий газ. Висушений осад - дрібний білий порошок з насипною щільністю 0,9 г/см³, який при дії кислот роз­кладається з виділенням вуглекислого газу (з шипінням), містить менше домішок порівняно з кальцинованою содою. Такий товарний продукт постачають на ринок під назвою «Натрій двовуглекислий» підприємствам харчової, медичної, хімічної промисловості та для виготовлення вогнегасників, тощо.

Таблиця 9.4

Дата добавления: 2015-05-26