1495

гидрокарбоната или пропусканием диоксида углерода в раствор кар­ боната натрия. В процессе охлаждения раствора трона кристаллизу­ ется в форме тонких блестящих игл. Трона очень устойчива, не гиг­ роскопична и не слеживается. Хорошо растворяется в воде без выделения и без поглощения теплоты.

Карбонат натрия применяется в процессе получения мыла и дру­ гих моющих средств, гидроксида натрия и других соединений на­ трия, в процессе варки целлюлозы, для обработки бокситов в произ­ водстве алюминия, для нейтрализации кислых компонентов при очистке нефтепродуктов, для получения пигментов. Он является ком­ понентом шихты в производстве стекла.

Гидрокарбонат натрия применяют в качестве источника СО2 в про­ цессе выпечки хлеба и изготовления кондитерских изделий, безалкого­ льных напитков, искусственных минеральных вод, в качестве лекарст­ венных средств. Является компонентом огнетушащих составов.

Декагидрат карбоната натрия входит в состав стиральных порош­ ков, применяемых в прачечных и в шерстомойках.

Существует также пероксокарбонат (гидропероксосольват карбона­ та натрия, перкарбонат натрия, коммерческое название — «персоль») № 2С0з*1,5Н202 — бесцветные малогигроскопичные кристаллы ромби­ ческой сингонии (<а = 0,91824 нм, b= 1,57513 нм, с = 0,67272 нм,

63

z = 4, пространственная группа Aba2). В кристаллической решетке ионы СОз2' связаны с молекулами Н2О2 посредством водородных связей в слои, между которыми находятся ионы Na+; Д72°<^, = -1474 кДж/моль, энергия отрыва 1,5 молекул Н2О2 (газ) от молекулы КагСОз 140,7 кДж/моль.

Пероксокарбонат натрия конгруэнтно растворяется в воде; раство­ римость (г в 100 г): 11,8 (0°С) и 14,7 (20° С). Насыщенный водный раствор (pH 10,8) неустойчив при хранении (в течение суток практи­ чески полностью теряет активный кислород).

При постоянном нагревании распад пероксокарбоната натрия с сильным тепловыделением происходит при 140° С. В сухом храни­ лище при комнатной температуре пероксокарбонат натрия может храниться в течение нескольких месяцев без потери активного кислорода. Влага же заметно ускоряет процесс распада. Небольшие примеси соединений железа, марганца, меди и других переходящих металлов катализируют процесс распада пероксокарбоната натрия, а добавка силикатов, трилона Б и других комплексонов, связываю­ щих ионы тяжелых металлов в прочные комплексы, ингибируют процесс разложения.

Пероксокарбонат натрия получают путем кристаллизации его из водного раствора карбоната натрия и пероксида водорода. Содержание пероксида водорода в растворе должно быть не менее 2%. Получают также орошением сухого карбоната натрия концентрированным раство­ ром пероксида водорода с последующей сушкой при 40—60° С.

Пероксокарбонат натрия применяют в качестве отбеливателя в составе синтетических моющих средств, в текстильной и химической промышленности для окисления красителей и расшлихтовки тканей, а также в качестве дезинфицирующего, бактерицидного и деконтаминирующего средства.

Для стабилизации промышленного пероксокарбоната натрия и увеличения сроков его хранения в состав синтетических моющих средств вводят глицин, полиэтиленгликоль, гексациклофосфат натрия, бораты, которые также придают продукту форму гранул и покрыва­ ют их тонким слоем нерастворимой соли — карбоната, сульфата или силиката бария, кальция или магния.

Получение карбоната натрия аммначно-хлоридным способом. В мире производство карбоната натрия базируется на четырех спо­ собах: аммиачный (из хлорида натрия методом Сольвэ); из при­ родных залежей троны; из нефелинов и карбонизацией гидроксида натрия.

Производство карбоната натрия аммиачно-хлоридным способом яв­ ляется сложным замкнутым циклом химического комплекса. Основнь реакции аммиачно-хлоридного производства имеют вид:

64

Для осуществления основной реакции (3) раствор хлорида натрия насыщают аммиаком и диоксидом углерода. При этом гидрокарбонат выпадает в осадок, который после отделения от жидкой фазы подвер­ гают термообработке по реакции (5) и получают карбонат натрия. Реге­ нерацию аммиака из маточного раствора, содержащего хлорид аммония, осуществляют по реакции (4) при взаимодействии последнего с гидро­ ксидом кальция. Источником диоксида углерода и оксида кальция явля­ ются продукты термообработки карбоната кальция по реакции (1) и по­ следующего гашения оксида кальция до его гидроксида по реакции (2).

Основными видами сырья в производстве карбоната натрия явля­ ются раствор хлорида натрия (рассол), аммиак и карбонат кальция, а технология состоит из следующих стадий: 1) очистка растворов хло­ рида натрия; 2) обжиг известняка; 3) приготовление известкового мо­ лока; 4) аммонизация рассола; 5) карбонизация аммонизированного рассола; 6) фильтрация гидрокарбоната натрия; 7) регенерация амми­ ака; 8) кальцинация гидрокарбоната с получением карбоната натрия.

О ч и с т к а р а с т в о р а х л о р и д а н а т р и я . Раствор хло­ рида натрия добывают выщелачиванием каменной соли в подземных скважинах методом гидровруба. Раствор должен быть близким к на­ сыщению NaCl. В производстве обычно применяют растворы с кон­ центрацией 305—310 г/л,- которые содержат соединения кальция, магния и калия.

Содержание иона кальция в неочищенном растворе обычно ко­ леблется в пределах 0,5—2,3 г/л, а иона магния — 0,02—2,1 г/л. Не­ большое содержание иона калия (до 6—8 г/л) считается безвредным для производства.

Исходный сырой рассол очищают от кальций- и магний-ионов обработкой его карбонатом натрия и гидроксидом кальция (известко­

Химическая технология неорганических веществ, кн. I

загружает оксид кальция в бункеры 5, откуда оксид кальция направ­ ляется в гасители извести. Диоксид углерода, образующийся в печи 2, через общий коллектор 6 подается в абсорбер 7 для промывки. Промытые газы проходят через электрофильтр 8 и направляются в компрессорное отделение.

П о л у ч е н и е с у с п е н з и и о к с и д а - г и д р о к с и д а к а л ь ­ ц и я ( и з в е с т к о в о г о м о л о к а ) . Суспензию оксида-гидроксида кальция (известковое молоко) получают смешением оксида кальция (извести) избытком воды:

СаО + иН20->СаО + Са(ОН)2 + (и -1) Н20

Оксид кальция растворяется в воде. При температуре 0° С рас­ творяется 0,185 г на 100 г воды, а при 100° С — всего 0,077 г на 100 г Н20. Кинетика процесса гидратации, физико-химические свой­ ства получаемой суспензии, выход готового продукта зависят от сле­ дующих факторов: вид, структура и химический состав исходного карбоната кальция; температура и продолжительность термообработ­ ки исходного сырья; наличие примесей в исходном сырье и топливе; гранулометрический состав применяемого оксида кальция, продолжи­ тельность и условия его хранения; температура воды; водо-известко­ вое отношение (Н20:СаО); способ и интенсивность перемешивания в процессе гидратации; применение добавок и т.д.

На рис. 1.35 приведены кинетические кривые процесса растворе­ ния в воде оксида кальция, полученного при различных температур­ ных условиях обжига известняка. Данные показывают, что гашение обожженной извести с частицами размером 10—20 мм протекает в 1,5 раза быстрее, чем гашение оксида кальция, частицы которого имеют размер 60—80 мм.

Рис. 1.35. Кинетические кривые процесса растворения оксида кальция:

I — мягкообожженного; 2 — среднеобожженного; 3 — жесткообожженного