Сода кальцинированная. Способы производства. Основные виды и применение

Сода кальцинированная — карбонат натрия, безводный углекислый натрий, химическая формула – Na₂CO₃

В природе сода встречается в виде минералов: трона Na₂CO₃× NaHCO₃×2H₂O, сода (синонимы натрит и натрон) Na₂CO₃× 10 H₂O и термонатрит Na₂CO₃·Н₂O. Сода кристаллизуется в моноклинной системе, образует белые зернистые или порошковые массы, на воздухе быстро теряет воду. Плотность — 1420 (сода) кг/м3.

Производство кальцинированной соды осуществляется аммиачным методом путем взаимодействия насыщенного водного раствора хлористого натрия и углекислого газа в присутствии аммиака с образованием бикарбоната натрия и последующей его кальцинацией.

NH₃ + CO₂ + H2O + NaCl → NaHCO₃ + NH₄Cl + Q

Предприятие производит соду тяжелую (марка А) и легкую (марка Б).

Основное сырье для получения технической кальцинированной соды:

Ø высококачественные известняки Крымского полуострова;

Ø экологически чистая рапа Сиваша;

Ø уголь – антрацит Донбасса;

Ø аммиачная вода, сернистые соединения с коксохимических и химических заводов Украины

В силу особенностей исходного сырья - соляной рапы очистка рассолов от солей жесткости производится в две стадии, что дает высокую степень чистоты рассолов и низкое содержание нерастворимых примесей в соде кальцинированной.

Путем обжига высококачественного известняка в шахтных печах происходит его разложение на углекислый газ и оксид кальция.

При насыщении очищенного рассола углекислым газом, с использованием аммиака в качестве катализатора, образуется бикарбонат натрия, который в паровых кальцинаторах при высокой температуре превращается в кальцинированную соду.

Соду тяжелую (марка А) на предприятии получают моногидратным способом из легкой соды. Тяжелая сода имеет такую химическую формулу как и легкая, но высокий насыпной вес и выпускается в гранулах. Это улучшает ее потребительские свойства, благодаря чему она пользуется преимущественным спросом на внешнем рынке.

Диоксид углерода получают обжигом известняка в печах при температуре 1100—1200 °С по реакции:

СаСО₃ = СаО + СО₂—Q.

Прокаливанием двууглекислого натрия при температуре 150—160°С получают кальцинированную соду согласно уравнению:

2NаНСОз = Nа₂СОз + Н₂0 + С0₂—Q

Необходимый для технологического процесса аммиак регенерируют из полученного хлористого аммония, воздействуя гашеной известью:

2NН₄С1 + Са(ОН)₂ = 2NН₃ + СаС1₂ + Н₂0 + Q

Отходом производства при данном способе является хлорид кальция, который имеет ограниченное применение. Вырабатываемая аммиачным способом сода под названием «Сода кальцинированная техническая» используется в качестве сырья при производстве бикарбоната натрия и каустической соды, широко применяется в мыловаренной, нефтяной, текстильной, лакокрасочной промышленности, при получении различных солей натрия, химических волокон, искусственной кожи, красителей, глинозема, при очистке воды и рассолов и в других отраслях промышленности, а также в быту в качестве моющего средства. В соответствии с ГОСТом кальцинированная сода, полученная аммиачным способом, должна содержать не менее 99% Na₂СОз.

Нефелиновая руда п (Nа, К)₂О-А1₂Оз•SiO₂, служит сырьем для производства глинозема. Однако при комплексной переработке из нефелина получают цемент, соду и поташ.

Постоянная потребность в глиноземе обусловливает увеличение выпуска кальцинированной соды из нефелинового сырья. Из спекшейся массы, состоящей из смеси нефелина и известняка, выщелачиванием водой отделяют шлам силиката натрия, используемый при производстве цемента, а полученные растворы алюминатов натрия и калия, подвергая карбонизации, превращают в гидроксид алюминия и раствор соды и поташа:

2(Na,К) А1О₂ + СО2 + ЗН₂О = 2А1(ОН)з+ (Nа,К)₂СО₃.

Из полученных растворов путем выпаривания и сушки производят соду, поташ и их смесь. При переработке нефелиновой руды на 1 тонну глинозема получают около 1,6 тонн соды и поташа и до 10 тонн высококачественного цемента. Хотя в настоящее время более 75% кальцинированной соды производится аммиачным способом, получение соды из нефелина является более перспективным, так как при этом достигается безотходное исполь­зование сырья и снижение трудовых затрат на единицу продукции по сравнению с аммиачным способом. Однако по содержанию посторонних примесей эта сода менее качественна и содержит до 13% сульфата и карбоната калия.

Полученная «Сода кальцинированная техническая из нефелинового сырья» имеет насыпную массу около 1,0 т/м³ и применяется в стекольной и целлюлозно-бумажной промышленности, в черной и цветной металлургии и в других химических производствах, где посторонние примеси невредны.