Энциклопедический словарь Брокгауза и Евфрона
А Б В Г Д Е Ж З И Й К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Щ Э Ю Я

Энциклопедический словарь Брокгауза и ЕвфронаСлова на букву «У» в энциклопедии Брокгауза и ЕфронаУгленатровая соль*

Угленатровая соль* в энциклопедии Брокгауза и Ефрона

Угленатровая соль*

или сода, Na2CO3, содержит 58,49% Na 2O и 41,51% CO 2. Она представляет белого цвета и неприятного щелочного (мыльного) вкуса порошковатое вещество уд. в. 2,4 (при 20°), плавится при темп. от 810° до 1098° (по различным данным) и при более сильном накаливании медленно улетучивается, при чем отчасти происходит и разложение ее на Na 2 O и CO 2. Диссоциация У. соли начинается уже при ее плавлении; в краснокалильном жару в атмосфере углекислоты потеря CO 2 достигает 1,75%. Водяной пар вытесняет из расплавленной У. соли CO 2, образуя едкий натр: Na 2CO3 + H2O = 2NaHO + CO2, водород в этих условиях тоже частью переводит ее в едкий натр, кремнекислота, вытесняя CO 2 при сплавлении с У. солью, образует силикат натрия, глинозем дает алюминат; при сплавлении углекислота вытесняется также и окисью железа (на этом основан способ получения NaHO из соды Левига), уголь при белом калении восстановляет из У. соли металлический натрий с выделением окиси углерода, сера при 275° дает сернистый натрий и серноватисто-натровую соль. Кислоты, даже слабые, выделяют из соды CO 2 при обыкн. темп. Отношения У. соли к воде представляют большое сходство с серно-натровой солью и по растворимости ее, и по образованию различных кристаллических соединений с водою, и по способности к образованию пересыщенных растворов (см. Сульфат, Растворы и Правило фаз). Безводная У. соль растворяется в воде с выделением 5,64 К тепла и около 37° имеет maximum растворимости. В 100 ч. воды, по Лёвелю, растворяются при 0° — 6,97,10° — 12,06, 15° — 16,20, 20° — 21,71, 30° — 37,24, 38° — 51,67 и 104° — 45,47 ч. Na2CO3. Насыщенный раствор кипит при 105° (Мульдер) — 106° (Кремеус). Реакция растворов щелочная. Уд. веса растворов (S) при 15°/4° в зависимости от % содержания Na 2CO3 (p) выражаются, по Д. Менделееву (1887), на основании расчета данных Гердаха и Кольрауша, уравнением параболы: S = 9992 + 104,5p + 0,165 р 2. Лунге (1892) дает следующую таблицу уд. весов крепких растворов соды при 30°: Уд. вес Содержание в % Градусы Боме Na2CO3 Na2CO3x10H2O 1,142 13,79 37,21 18 1,152 14,64 39,51 19 1,162 15,49 41,79 20 1,171 16,27 43,89 21 1,180 17,04 45,97 22 1,190 17,90 48,31 23 1,200 18,76 50,62 24 1,210 19,61 52,91 25 1,220 20,47 55,29 26 1,231 21,42 57,80 27 1,241 22,29 60,15 28 1,252 23,25 62,73 29 1,263 24,18 65,24 30 1,274 25,11 67,76 31 1,285 26,04 70,28 32 1,297 27,06 73,02 33 1,308 27,97 75,48 34 При охлаждении крепких растворов при обыкновенных условиях У. соль выделяется в больших бесцветных и прозрачных кристаллах моноклиноэдрической системы, содержащих 62,92% воды и отвечающих составу Na 2CO3x10H2 O. Особенно крупными они получаются, если раствор содержит небольшую примесь (1 ? — 2%, считая на соду) глауберовой соли; наоборот, в присутствии двуугленатровой соли кристаллы получаются мельче. Уд. вес их 1,42—1,47. При 34° они плавятся в своей кристаллизационной воде, при чем часть соли выделяется в виде мелких кристаллов состава Na 2CO3x10H2 O; на воздухе при обыкн. темпер. кристаллы выветриваются, белеют и теряют прозрачность, оставляя при 12,5° пятиводную соль, в пустоте же над серною кислотою или при 38° выветривание идет до одноводной соли. Во влажном воздухе при низких температурах выветривания не происходит, и наоборот, выветрившаяся соль притягивает воду в количестве до 10 паев на пай Na 2CO3. При растворении Na 2CO3x10H2 O в воде поглощается 16,6 К тепла. В100 ч. воды расворяется: при 0° — 21,33 ч.; 10° — 40,94; 15° — 63,20; 20° — 92,82; 30° — 273,64; 38° — 1142,17; 104° — 539,63 частей Na 2CO3x10H2 O (Лёвел). Описанный кристаллогидрат представляет обычное соединение, находящееся в продаже наряду с безводной У. солью, и носит обыкновенно название кристаллической соды. Одноводная сода Na 2CO3xH2 O осаждается при выпаривании или охлаждении насыщенных растворов У. соли при темп. выше 30°, а также в указанных выше случаях и представляет мелкие кристаллы ромбической системы, которые при 87°—100° теряют всю воду. Из других гидратов упомянем еще о семиводном Na 2CO3x7H2 O, кристаллизующемся тоже в ромбической системе и получающемся при охлаждении без доступа воздуха насыщенных при нагревании растворов У. соли, особенно если кристаллизация происходит между 0° и 10° или в присутствии примеси поваренной или азотно-натровой соли; этот же гидрат образуется при медленном застывании расплавленной 10-водной соли. Наконец, наиболее водный гидрат Na 2CO3x15H2 O выделяется вместе со льдом при охлаждении крепких растворов до —20°. У. соль и в твердом виде, и в растворах легко поглощает углекислоту и переходит в кислую угленатровую, или двуугленатровую соль NaHCO3, содержащую 36,90% Na 2O, 52,38% CO2 и 10,72% Н 2 О. Эта соль кристаллизуется в форме моноклиноэдрических табличек, обыкновенно срастающихся в виде корок, уд. в. 2,16—2,22, имеет солоноватый и слегка щелочной вкус и щелочную реакцию на лакмус, но не действует на куркуму и фенолфталеин. В сухом воздухе при обыкновенной температуре NaHCO 3 не изменяется, но во влажном и в растворе медленно разлагается, теряя часть CO 2 и переходя в полуторную соль Na 2CO3x2NaHCO3; при нагревании в растворах выше 70° разложение идет быстро, и при кипячении, а также при нагревании в сухом виде NaHCO 3 сполна переходит в Na 2CO3. Кислая У. соль растворима в воде хуже средней, и растворимость ее изменяется с температурой значительно менее. В 100 ч. воды растворяется, по Диббитсу, при 0° — 6,9, 10° — 8,15, 20° — 9,6, 30° — 11,1, 40° — 12,7; 50° — 14,45 и 60° — 16,4 ч. NaHCO 3. В растворах поваренной соли Na HCO3 растворима значительно менее, чем в чистой воде, и тем менее, чем более NaCl находится в растворе; это обстоятельство имеет существенное значение в аммиачно-содовом процессе (см. ниже). При охлаждении не вполне разложенного кипячением раствора двуугленатровой соли или смешением ее с среднею У. солью получается полуторноугленатровая соль в блестящих, прозрачных моноклиноэдрических кристаллах состава Na 2CO3x2NaHCO3x2H2O. В природе У. соль распространена довольно значительно. Она встречается как в растворе в воде многих минеральных источников и некоторых озер, так и в твердом состоянии в виде минералов, термонатрита Na 2CO3xH2 O (Египет, Колумбии), натрона Na 2CO3x10H2 O (Египет) и различных отложений и выцветов на почве, носящих различные местные названия и большею частью выкристаллизовывающихся в смеси с более или менее значительными количествами других солей по берегам содовых озер при усиленном испарении из них воды в теплое время года. В довольно значительном количестве У. соль находится в золе некоторых морских прибрежных и солончаковых растений. Немудрено поэтому, что сода стала известна человеку с глубокой древности. Ее знали и применяли для мытья тканей и одежды, для производства стекла и мыла не только греки и римляне, но еще гораздо ранее — египтяне и евреи. Из так назыв. щелочных минеральных источников особенно богаты У. солью и славятся, напр., Виши во Франции, Эссентуки и Боржом на Кавказе, Карлсбад в Богемии, Эмс и Зельтерс в Германии. Содовые озера находятся в Венгрии, Египте, Центральной Африке, Армении, Персии, на Кавказе, в Туркестане, в Сибири (Барабинская степь, Охотск), в Тибете, Монголии, Китае, Индии, Мексике и Сев. Америке. Особенно богатые запасы природной соды имеются в озере Owens Lake в Калифорнии, главный приток которого ежегодно вносит в него вместе с своею водою 200000 тонн соды, а уже накопленный там запас ее оценивается в 40—50 млн. тонн (Лунге). По анализу Шатарда, добываемая на Owens Lake сырая, неперекристаллизованная сода содержит 45,28% Na 2CO3, 34,74% NaHCO и 15,90% H 2 O, остальное SiO 2, NaCl, Na2SO4 и нерастворимый остаток. Озерные содовые отложения представляют большое разнообразие по содержанию соды. Иногда они представляют довольно чистую самородную соду, состав которой, по Шатарду, отвечает формуле Na 2CO3xNaHCO3x2H2 O, и носят в Египте название троны, а в Венецуэле — урао. Выцветы соды на поверхности почвы в Венгрии известны под названием sz ekso и содержат 5—15% соды. Прежде они собирались и частью перерабатывались в 75% соду. В Аравии близ Адена находятся отложения в виде аморфных, жирных на ощупь масс с содержанием около 50% соды. Происхождение самородной соды объясняется различно. Источниками происхождения соды в природе могут быть щелочные силикаты, поваренная и серно-натровая соли. Из силикатов она может образоваться путем выветривания содержащих их горных пород под влиянием воздуха, углекислоты и воды и превращения при этом кремненатровой соли в У. На образование соды в почвах взаимодействием растворов поваренной соли с углекислою известью указывал еще Бертолле. Де-Мондезир (1888) прямыми опытами показал, что если богатую гумусом известковую почву обрабатывать 1% раствором поваренной соли, то ок. 15% NaCl превращается (при одновременном образовании в растворе хлористого кальция) в соду, которая, однако, удерживается почвою, вероятнее всего, вследствие образования нерастворимого в воде двойного соединения Na 2CO3 с СаCO 3, которое затем, по удалении хлористого кальция, может быть извлечено водою, насыщенною углекислотою, и из экстракта по осаждении СаCO 3 выделена сода. Де-Мондезиру таким образом удалось при многократной обработке раствором поваренной соли 1 кг почвы получить более 100 г соды. Из серно-натровой соли двуугленатровая соль может образоваться, по опытам Гильгарда (1892) и Танатара (1896), на счет обменного разложения ее с растворенною двууглекислою известью, при чем осаждается гипс, а по наблюдениям Меликова (1896), и путем взаимодействия с кислою углеаммиачною солью, обыкновенно присутствующею в почвах. По Зикенбергеру (1892) и Гукеру, в озерах Египта трона образуется из серно-натровой соли, доставляемой впадающими в озера ключами (соды в растворе не содержащими), под влиянием жизнедеятельности нитчатых водорослей, живущих массами в этих ключах и вблизи их устьев в озерах. Водоросли восстановляют серно-натровую соль в сернистый натрий, а развивающаяся в изобилии при их гниении на дне озер углекислота превращает его затем (с выделением Н) в соду. Добываниe соды. До начала XIX стол. вся обращавшаяся в торговле сода была естественного происхождения. Это была частью самородная (самосадочная) сода (трона, урао и пр.), частью получаемая выпаркою естественных содовых растворов, частью же сода из упомянутых выше растений, или, правильнее сказать, более или менее богатая содою зола этих растений. В настоящее время добывание такой соды очень ограничено. Трона продолжает еще добываться в Египте, а урао добывается в Америке на Owens Lake (см. выше) и в некоторых других местах. Содовая зола растений поступала в торговлю под различными названиями. Испанская, добывающаяся и теперь около Аликанте, Малаги и на Канарских о-вах из прибрежного растения Salsola soda, называется барилья и представляет лучший сорт (содержит 25—30% соды). Для ее получения выдернутые с корнем растения просушиваются на воздухе и сжигаются в небольших ямах с вымощенным дном. Золу вынимают, когда ее достаточно накопится в яме. О саликоре — см. Саликор. Бланкетт, сода из Эгморта во Франции, добывалась из разных растений (Salicornia, Salsola, Statice, Atriplex) и содержала соды всего 3—8%. Под именем варек в Нормандия и Бретани и келп в Шотландии, Ирландии и на Оркнейских о-вах добывалась зола различных видов водорослей, содержавшая соды и того менее. Некоторое количество соды добывается еще в настоящее время наряду с поташом из золы от прокаливания высушенного остатка от паточной барды, всего во Франции, Германии, Австрии и Бельгии вместе около 2500 тонн в год.Попытки найти способ искусственного добывания соды начали появляться вскоре после того, как Дюгамель-де-Монсо доказал (1736) тождество оснований, заключающихся в соде, поваренной и глауберовой соли, впервые указав вместе с тем на поваренную соль как на исходный материал для получения соды. Постоянное возрастание цен на поташ, в то время заменявший отчасти соду, служило уже достаточным поводом для работ в этом направлении, но, по-видимому, особенно важную роль в деле открытия способа производства соды из поваренной соли надо приписать назначению за это в 1775 г. премии в 12000 ливров Парижскою академиею наук. Действительно, почти непосредственно вслед за тем появились предложения Малерба (Malherbe, 1778), Гиггинса (1781) и Деляметери, которые думали получать соду из безводной глауберовой соли (добытой из поваренной) посредством прокаливания ее с углем (первые два — с прибавкою железа или свинца) и др., а уже в 1787 г. последовало открытие Лебланом (см.) способа, сущность которого по патенту, взятому Лебланом в 1791 г., заключается в сплавлении в пламенной печи безводной серно-натровой соли с углем и мелом. Способ этот, вызвавший вместе с собою к жизни крупнейшую отрасль химической промышленности, применяется для добывания соды и по настоящее время, а до 50-х годов прошлого столетия был единственным практически осуществлявшимся на заводах. Устроенный Лебланом в С.-Дени в компании с герцогом Орлеанским (давшим деньги) и др. лицами первый содовый завод, однако, в 1793 г. был уничтожен революцией, едва лишь успев начать свои действия. В 1806 г. во Франции были устроены по способу Леблана заводы в Париже (Пэйеном) и в Диёзе (Карни), а затем они вскоре появились в Руане, Шони, Марселе и мн. др. местах. В Англии способ Леблана впервые был применен Лошем в 1814 г. и затем в 1818 г. фирмою Теннант в Глазго, но в очень скромных размерах. Содовое производство по Леблану в Англии стало быстро развиваться лишь с отменою соляного налога, особенно в Южн. Ланкашире, на Тайне (около Ньюкэстля) и около Глазго в Шотландии, являющимися там и ныне главными центрами содового производства. В Германии первый содовый завод был открыт в Шенебеке в 1843 г., в Австрии — в Грушау в 1851 г. В России впервые начато производство соды по Леблану (из природной глауберовой соли) в 1864 г. Прангом в Барнауле и (из искусственного сульфата) Утковым близ Елабуги в 1889 г. Главнейшие усовершенствования в способе Леблана сделаны в Англии и касались преимущественно получения чистой соды из сырого содового плава и замены ручной работы механическою. Таково введение методического выщелачивания соды из плава в так наз. аппарате Шанкса, впервые примененном Дёнлопом в 1843 г. на заводе Теннанта в Глазго, и изобретение в 1853 г. Эллиотом и Русселем вращающихся содовых печей, усовершенствованных затем и введенных в 1868 г. в практику Стефенсоном и Вильямсоном. Очень крупным недостатком в способе Леблана являлась потеря всей серы серно-натровой соли или сульфата [Прежде терялся также и хлор поваренной соли, так как соляная кислота, получающаяся при переработке соды на сульфат, не находила самостоятельного применения и выпускалась в трубу на воздух.] в виде так называемых содовых остатков, или содового отвала, а потому уже с 1837 г. (Gossage) начались попытки ее регенерации. Вопрос этот только в 1883—1887 г. решен вполне удовлетворительно способом Ченса-Клауса. После открытия способа Леблана важнейшим моментом в истории содового производства является разработка так называемого аммиачно-содового процесса, идея которого впервые высказана в 1838 г. Дайаром и Геммингом (Dyar aud Hemming) и состоит в непосредственном превращении поваренной соли в двуугленатровую путем обменного разложения ее с кислой углеаммиачной солью. Первый аммиачно-содовый завод, просуществовавший, впрочем, очень недолго, был открыт в 1855 г. в Пюто около Парижа Шлезингом и Ролланом, главная же заслуга в деле разработки технической стороны аммиачного способа содового производства и постановки его на твердую экономическую почву принадлежит бельгийцу Сольвею (Solvay), первый патент которого относится к 1861 г.; первый аммиачно-содовый завод им устроен в Брюсселе в 1863 г.; затем в 1865 г. был пущен в ход завод в Кулье, в Бельгии, в 1873 г. — огромный завод в Варанжевилле близ Нанси, во Франции, в 1889 г. на всех заводах в различных странах Европы Сольвеем было произведено уже 400000 тонн соды, т. е. около половины всего ее количества, а в 1895 г. аммиачным способом сделано даже до 75% всей соды. В России первый аммиачно-содовый завод построен в Перми Любимовым в 1883 г., и в настоящее время им в компании с Сольвеем ежегодно на трех заводах (из них 2 в Екатеринославской губ.) добывается по аммиачному способу около 4,5 млн. пуд. соды. Способ Леблана. Получение соды по способу Леблана в современном виде слагается, собственно, из следующих 4 операций: 1) плавка сырой соды, 2) выщелачивание соды, 3) уваривание и карбонизация содового щелока и 4) кальцинирование соды, к которым можно еще присоединить рафинирование, измельчение, получение кристаллической соды и регенерацию серы из отвала (об этой последней операции см. в ст. Сера). Главную операцию этого способа составляет плавка сырой соды, для чего, как упомянуто было выше, материалами служат безводная серно-натровая соль (сульфат), известняк или мел и уголь. На 100 вес. част. первой Леблан брал 100 ч. мела и 50 ч. древесного угля. Эти же приблизительно пропорции (но с заменою древесн. угля каменным) для обыкновенных (неподвижных) содовых печей применяются и в настоящее время, изменяясь частью в зависимости от степени чистоты употребляемых материалов. Обыкновенно берут на 100 ч. сульфата 90—120 част. известняка или мела и от 40 до 60 ч. каменного угля. Чем чище все названные материалы, тем это, разумеется, лучше. Сульфат (см.) почти повсюду употребляется приготовленный разложением поваренной соли серною кислотою и содержащий 93—97% Na 2SO4. Он должен содержать не более 1% NaCl и 2,5% свободной серной кислоты (считая на H 2SO4) и возможно меньшее количество железа и должен представлять порошковатую или рыхлую с легко разминаемыми комьями массу, не требующую измельчения для употребления в дело. Твердые, сплавленные куски вследствие содержания избытка против указанного количества примеси NaCl трудно перерабатываются на поду содовой печи. Излишек серной кислоты превращает часть известняка смеси в гипс, который затем при выщелачивании содового плава водою переводит обратно некоторое количество полученной Na 2CO3 в Na 2SO4; серная кислота также, улетучиваясь во время плавки и проходя вместе с другими газообразными продуктами над выпарными чренами (при уваривании содовых щелоков верхним огнем — см. ниже), может попадать в щелок и нейтрализовать в нем часть соды. В том и другом случае содержание Na 2CO3 в получаемой соде будет понижаться. Об анализе сульфата — см. Сульфат. Известняк, или мел, должен по возможности меньше содержать песку, глины, окиси железа и магнезии, так как в присутствии их образуются нерастворимые двойные натровые силикаты, уменьшающие выход соды. Окрашивание, даже сильное, известняков органическими (битуминозными) веществами делу нисколько не вредит. Содержание в меле влажности, которое иногда может быть довольно значительным, необходимо принимать в соображение при расчете состава смеси. Очень сырой мел надо подсушивать. Особенно тонкого измельчения, которое производится под бегунами, дробилками с рифлеными валками и т. п., для известняка и особенно для мела вовсе не требуется: достаточно доводить величину зерна до размеров горошины или даже лесного ореха. Если на заводе добывается едкий натр или производится регенерация серы из отвала, часть известняка может быть с успехом заменена углекислою известью, получаемою как отброс при этих операциях. Уголь применяется обыкновенно каменный, разных сортов. Древесный уголь дорог, а потому применение его встречается лишь в виде исключения там, где это оказывается возможным по местным условиям. Лучшими для содового дела сортами каменного угля считаются такие, которые дают 60—70% и более кокса и не более 10% золы. Большое количество последней уменьшает выход соды по той же причине, что и примесь песка и пр. в известняке. Весьма вредно также содержание азота в углях. Оно дает повод к образованию во время плавки синеродистого натрия, который частью превращается в роданистый, а частью при растворении в воде образует с присутствующим железом желтую соль. Эти соли при кристаллизации щелоков остаются в маточном растворе и увеличивают таким образом потерю натра, а желтая соль, кроме того, разлагаясь при кальцинировании соды, сообщает ей желтизну от окрашивания окисью железа. Пригодность угля, помимо анализа, проверяется обыкновенно несколькими пробными плавками. Кокс, кроме того, что он дороже угля, не выгоден еще и потому, что труднее реагирует благодаря своей плотности и плавка с ним идет дольше. Уголь необходимо измельчать, и чем мельче, тем это лучше, так как его тогда можно брать меньше. Теория Леблановского процесса. Первое объяснение химического процесса образовании соды по способу Леблана было высказано Дюма в 1830 г. Затем, начиная с Унгера и Броуна (1847), в разработке вопроса приняли участие Кинастон (1858), Госсэдж, Гофман, Копп, Дюбренфо, Пелуз, Кольб и особенно плодотворно Шерер-Кестнер (1862—1867), теорию которого можно считать достаточно хорошо обоснованною фактически. Она является общепринятою и по настоящее время. Что касается первых исследователей, то их, между прочим, сильно сбивали и наводили на неверные предположения указанные выше относительные количества сырых материалов, которые практически являются наивыгоднейшими в смысле выхода соды. Между тем, за исключением сульфата, далеко не все их количество принимает непосредственное участие в образовании соды. Часть известняка и угля расходуется на побочные реакции, с другой стороны, избыток их обеспечивает лишь полноту главной реакции и служит в то же время для придания известной консистенции плаву, которая имеет существенное значение как при самой плавке, так и при последующей обработке плава. Так, напр., часть угля просто сгорает, часть в конце процесса идет на образование окиси углерода при взаимодействии угля с избытком известняка (по уравн. CaCO 3 + C = CaO + 2CO); выделяющаяся газообразная окись углерода, вспучивая массу в конце плавки, сообщает плаву пористость, облегчающую потом выщелачивание его водой; по этой же причине полезен и избыток неплавких известняка и угля, препятствующий полному сплавлению массы, отчего она получается менее плотною; отсутствие полного сплавления сильнощелочной массы содействует также менее сильному разъеданию пода печи, а на это разъедание расходуется вместе с тем и часть натра (образуются натровые силикаты на счет материала пода). Некоторая часть известняка, без сомнения, разлагается также по урав.: CaCO 3 = CaO + CO2. Собственно же образование У. соли, как это необходимо в настоящее время принять вместе с Шерером-Кестнером, совершается в силу двух непосредственно (и в разных точках массы одновременно) одна за другой идущих реакций, которые выражаются следующими двумя равенствами:1) Na2SO4 + 2C = Na2S + 2CO2 и2) Na2S + CaCO3 = NaCO3 + CaSСоединяя их в одно, получим:Na2SO4 + 2C + CaCO3 = Na2CO3 + CaSкоторое, в сущности, и выражает весь процесс образования соды и согласно которому на 100 ч. Na 2SO4 необходимо взять не менее 70,4 ч. CaCO 3 и 16,9 ч. С. Отсюда видно, что известняк на практике при плавке в обыкновенных содовых печах берется (см. выше) в не очень значительном против теории избытке, количество же угля с лишком в 2 1/3 — 3 раза превышает теоретическое. Наиболее благоприятная температура для образования соды, по Кольбу, лежит между 950°—1050 °, но реакция (по уравн. 1) начинается уже при темп. значительно низшей, по всей вероятности, даже ниже темп. плавления сульфата (899°, по В. Мейеру и Ридлю); образующийся при этом сернистый натрий Na 2 S плавится, сообщая полужидкую консистенцию всей массе смеси (которая от вырывающихся пузырей CO 2 как бы приходит в кипение) и в расплавленном состоянии реагирует с известняком (остающимся в твердом виде) по 2-му уравн.; по мере образования более трудноплавкой Na 2CO3 (темп. плавл. ее 1098°, по В. Мейеру и Риддлю) и уменьшения количества относительно легкоплавких Na 2SO4 и Na 2 S масса густеет, несмотря на то, что температура ее растет вследствие продолжающегося прогрева и уменьшения выделения газообразной CO 2; когда образование Na 2CO3 почти уже закончилось и температура плава достигла известной высоты, начинается воздействие угля на избыток СаCO 3 (уравн. дано выше), сопровождающееся появлением на поверхности плава окрашенных натрием в желтый цвет огоньков горящей окиси углерода, что в практике и служит несомненным признаком окончания процесса. Плавка сырой соды производится в настоящее время или в неподвижных, обыкновенно небольшого размера пламенных печах, или же во вращающихся, так назыв. револьверных, печах с весьма большою производительностью, применяемых обыкновенно крупными заводами. Наиболее распространенный тип первых как в Англии, так и на материке Европы представляет английская содовая печь, представленная на таблице I в горизонтальном и вертикальном разрезах.СОДОВОЕ ПРОИЗВОДСТВО I.Английская леблановская содовая печь с выпарным чреном и фильтром при нем в горизонтальном и вертикальном разрезах.Здесь d — топка с решеткою а и глубокими зольником и поддувалом; железный брус b под решеткой служит для поддержки дома при прочистке колосников. За топкой следует рабочее пространство печи с двумя подами: на ближайшем к топке поде h, имеющем небольшой наклон (5 снт. при ширине пода 1,25 м) к рабочему отверстию G, производится самая плавка, а на поде i, несколько возвышающемся над h, происходит предварительное прогревание смеси, которая или засыпается на него через отверстие с воронкой k в своде печи, или, когда такового не имеется, забрасывается через второе рабочее отверстие. Выгребка готового плава производится через отверстие G. С левой стороны обоих рисунков показано устройство для выпарки содовых щелоков на счет отходящего тепла газообразных продуктов содовой печи. Размеры печи и различных ее частей обозначены на самых рисунках в метрах и миллиметрах. Отношение площади решетки топки к площади переднего пода обыкновенно равно 1/3. Порог е, отделяющий топочное пространство от рабочего, делается очень толстый (до 1 м) ввиду сильного разъедания его сплавленной щелочной массой; кроме того, в него вделывается еще поставленная на ребро чугунная плита f во всю ширину печи, высотою около 50 и толщ. в 4—5 стм, а для охлаждения ее за нею устраивается сквозной воздушный канал. Печь устанавливается на прочном фундаменте, и нижняя ее часть, а также внешние части стенок (на рисунках они темнее заштрихованы) кладутся из обыкновенного кирпича. Стенки топки и рабочего пространства с внутренней стороны, а равно порог и оба пода делаются из огнеупорного кирпича (светлая штриховка на рисунках) наилучшего качества, особенно порог и поды, для которых идет кирпич из шамотовой массы, способный далее противостоять действию щелочей; для свода тоже идет огнеупорный кирпич, но попроще. Поды устраиваются так: выведя вокруг них стенки толщиною в один кирпич из шамотного кирпича, делают под каждый из будущих подов плотную набойку из слоя толченой огнеупорной глины или мела толщиною около 7 стм и на эту набойку кладут самые поды: первый — из кирпичей, поставленных на торец, вследствие чего толщина его получается в один кирпич, второй — на ребро, придавая ему, следоват., толщину в ? кирпича; кирпич кладется насухо и возможно плотнее; швы затем замазываются жидким тестом из огнеупорной глины; кладка должна быть ровная и поверхности подов вполне гладкие; поды тогда дольше служат и не представляют препятствий при перегребке плава. Первый под обыкновенно приходится возобновлять через каждые 4—5 мес. Свод и внутренняя, огнеупорная часть стенок выводятся в один кирпич. Печь снаружи окрыляется вертикально поставленными и прочно вделанными в землю рельсами или железными брусьями, которые наверху стягиваются между собою железными штангами. В Англии печи обыкновенно облицовываются еще чугунными плитами. Дверцы рабочих отверстий делаются из шамотовых плиток, вставленных в железную рамку, и поднимаются помощью перекинутой через блок цепи, уравновешенной грузом. Внизу рабочего отверстия G для облегчения выгребки плава вделана выступающая наружу чугунная плитка m, a для поддержки инструментов при работе прикрепляется непосредственно перед отверстием железная перекладина. Описанная печь в Англии за один заряд переработывает 150 кг сульфата и делает в сутки 24—27 плавок; суточная переработка ее, следовательно, составляет 3600—4000 кг сульфата. При таких зарядах смена рабочих состоит из 1 плавильщика и 1 подручного. На топку в Англии и Германии расходуется от 50 до 70 кг угля на 100 кг сульфата, причем отходящим жаром печей пользуются для уваривания щелоков. Большие печи французского типа требуют угля менее, именно 40 кг на 100 кг сульфата, но работать с ними затруднительнее, и плав получается хуже. Плавка производится следующим образом. Материалы — сульфат, мел и уголь (при начале работы — после того как печь хорошо накалилась, а когда она уже в ходу, то — после освобождения заднего пода и распределения массы на переднем, именно во время первого перерыва на нем работы) засыпаются через воронку k или забрасываются через второе рабочее отверстие на задний под печи, при чем отчасти перемешиваются между собою (предварительного смешения их обыкновенно не делается), с помощью шпателя (табл. II, фиг. 1) распределяются на нем ровным слоем и остаются здесь до окончания плавки на первом поде, т. е. около 3/4 — 1 часа; за это время для равномерного прогревания всей массы ее 2—3 раза перемешивают. По выгребке готового плава, дав печи некоторое время прогреться при закрытых рабочих окнах, так как при выгребке она успевает значительно охладиться, перегребают (иногда в два приема) смесь на освободившийся первый под и разравнивают на нем. Вскоре после этого начинается взаимодействие между сульфатом и углем, образующийся на поверхности смеси сернистый натрий плавится, и смесь начинает быстро размягчаться. С этого момента примерно через каждые 8—10 мин. массу 3 раза тщательно и быстро перемешивают шпателем (фиг. 1), каждый раз в течение нескольких минут. Долгое перемешивание сильно охлаждает печь от впуска в нее через открытое рабочее отверстие наружного воздуха, а потому вредно. В течение этого времени масса становится полужидкою, выделяет много углекислоты и от этого кажется кипящею. Последние 10 минут плавки перемешивание производится непрерывно с помощью гребка (фиг. 2). В течение этого времени масса постепенно густеет, и под конец из нее начинают вырываться желтые огоньки (candles, Kerzen) горящей окиси углерода (см. выше); массу, продолжая перемешивание, подгребают тогда к рабочему отверстию, и когда огней начнет появляться много, ее быстро выгребают в подставленную железную двухколесную тачку, причем подручный еще некоторое время перемешивает ее здесь короткой кочережкой, содействуя этим скорейшему окончанию еще продолжающейся реакции. Работа у содовой печи весьма трудная; она требует от рабочего большой силы и ловкости при обращении с тяжелыми железными шпателями и гребками (рукоятки их должны быть на 1 ? м длиннее внутренней ширины печи при толщине около 3,5 стм), чтобы не портить ими пода. Для облегчения работы свободные наружные концы их помощью крюка подвешиваются к цепи, спускающейся с потолка помещения. Хорошее перемешивание имеет большое значение и сильно отражается на величине выхода соды, как это показал Кольб. Чрезвычайно также важно и требует от плавильщика большой опытности уменье уловить надлежащий момент выгребки плава из печи, чтобы его не пережечь или не выгрести преждевременно. Отсюда видно, что качество получаемого сырого содового плава при работе в обыкновенных содовых печах в сильнейшей степени зависит от рабочего. Это обстоятельство и послужило главным поводом для изобретения (см. выше) механических вращающихся содовых печей, или револьверов (revolving furnace). Одна из подобных печей, изготовляемых фирмою Carrick and Wardall в Англии, представлена на фиг. 3 (горизонтальный разрез) и фиг. 4 (общий вид печи с приспособлением для выпарки содового щелока В). Рабочую часть печи составляет цилиндр e, склепанный из котельного железа толщиною в 13 мм, с футеровкою из огнеупорного кирпича. Длина его рабочего пространства около 5 м и диаметр около 3 м. На цилиндр надеты 2 чугунных кольца ff, на которые нагоняются в горячем состоянии и укрепляются болтами 2 стальных бандажа gg. Эти последние ложатся в желобки четырех массивных стальных или из закаленного чугуна колес, которые своими осями лежат в неподвижных подшипниках и по которым катится цилиндр при вращении. Вращение цилиндра производится при посредстве надетого на него зубчатого колеса т от вертикального парового двигателя E. Отдельно стоящая колосниковая топка для каменного угля a вследствие ее больших размеров имеет два шуровочных отверстия. Пламя и газы из топки входят в цилиндр через круглый вылет с, кольцо или "глаз" е и горловину а и выходят из него через горловину l, поступая затем в пылеулавливающую камеру m, а из нее в выпарное отделение печи и далее в трубу. Глаз b представляет чугунное кольцо, внутри выложенное огнеупорным кирпичом; он предохраняет топку от возможных толчков при вращении цилиндра и для удобства быстрой замены его запасным глазом, так как футеровка его сильно выгорает, подвешивается свободно на цепи. Между топкой, глазом и цилиндром оставляются зазоры по 2,5 стм, рассчитанные на расширение цилиндра от нагревания. Вместе с тем входящий через них воздух содействует более полному догоранию топочных газов и повышению через это температуры внутри печи. Засыпка сырых материалов и выпуск готового плава производится через один и тот же круглый лаз, плотно закрывающийся крышкой. Засыпка производится из вагонеток, двигающихся по рельсам, проложенным над цилиндром перпендикулярно его оси. В таком же направлении передвигаются вагонетки и под ним для приема плава. Описанная печь, по Лунге, перерабатывает в сутки от 15 до 18 тонн сульфата, но в настоящее время строятся печи, перерабатывающие и до 50, и даже 90 тонн сульфата в сутки. В последнем случае (печь завода Widnes Alkali Со, самая большая из существующих) длина цилиндра доходит до 9 с небольшим метров, диаметр почти до 4 м, заряд сульфата сразу до 9 тонн при 10 плавках в сутки. Расход угля на топку в такой печи составляет 50% от веса сульфата, тогда как в вращающихся печах обыкновенного размера 65%, считая в этом числе и расход угля на двигатель при печи. Что касается состава смеси для плавки и порядка ее загрузки, то они несколько отличаются от таковых для неподвижных печей. Дело в том, что если здесь поступать так же, как и при этих последних, то плав получается очень плотный и вследствие этого трудно выщелачиваемый затем водой. Обстоятельство это и было причиной первоначального неуспеха вращающихся печей. Стефенсон и Вильямсон (см. выше) устранили его тем, что стали вносить в печь не весь заряд смеси сразу, а сперва один только мел с 2/3 всего угля. При этом часть мела переходит в жженую известь, которая сохраняется при последующей стадии плавки по внесении сульфата и потом при выщелачивании плава водою, превращаясь в гашеную известь и сильно увеличиваясь при этом в объеме, сообщает плаву желаемую рыхлость. Однако этот прием имеет свои неудобства: на предварительное прокаливание мела с углем (liming) уходит много времени, что очень затягивает всю операцию, и, кроме того, трудно угадать время прокаливания так, чтобы не образовалось слишком много извести, отчего щелока впоследствии сильно каустицируются да и самая реакция при плавке не доходит до конца и получаемый плав содержит много сернистого натрия. После того как попытки вводить точно определенное количество извести в смесь с самого начала не дали благоприятных результатов, Мактиром (Mactear) был применен следующий прием, который вскоре получил большое распространение. В револьвер, поставленный лазом кверху и хорошо раскаленный, вносится смесь из 100 частей сульфата, 72—74 ч. известняка и 40 ч. угля, и он приводится в медленное вращение, пока не начнется плавление массы; с этого времени печь начинают вращать быстро, и такое вращение продолжается вплоть до момента появления желтых огоньков горящей окиси углерода и начала загустения плава; тогда печь останавливают, всыпают через лаз 6—10% (от веса сульфата) истертой в грубый порошок жженой извести и 12—16% угольной гари из зольника, снова быстро вращают в течение 5 минут для равномерного распределения сделанной добавки по всей массе собственно уже почти готового плава и, остановив печь лазом вниз, быстро опоражнивают ее в подставленные вагонетки. За ходом плавки наблюдают через стекло, вделанное в стенку пылеулавливающей камеры против вылета печи. Угольная гарь прибавляется тоже с целью придания плаву большей рыхлости. Задержка выпуска плава на 5 мин. для размешивания в нем добавки не представляет опасности его пережога ввиду происходящего от внесения добавки понижения температуры печи. Обращаясь к пропорции материалов, употребляемой Мактиром, видим, что он берет в общей сложности на 100 ч. сульфата 82—90 ч. известняка и 40 ч. угля, т. е. несколько менее против обычных норм, принятых для обыкновенных Леблан

Возможно захотите узнать: Углекислый гваякол, Углерод, Мистерии вид средневековой драмы.

Уважаемые посетители сайта!

На данной странице представлена информация о Угленатровая соль* в энциклопедии Брокгауза и Ефрона. Если Вы считаете, что допущены какие-то ошибки, прошу Вас написать об этом администрации сайта. Ошибочный запрос - jghtltktybt gjyznbz euktyfnhjdfz cjkm* d ckjdfht ,hjrufepf tahjyf. Такие ошибки обычно происходят, когда при вводе запроса в строку поиска пользователь забыл сменить раскладку клавиатуры.

Ссылки на страницу

  • Прямая ссылка: http://brokgauz-efron.ru/104034/
  • HTML-код ссылки: <a href='http://brokgauz-efron.ru/104034/'>Угленатровая соль*</a>
  • BB-код ссылки: [url=http://brokgauz-efron.ru/104034/]Угленатровая соль*[/url]

© 2018, Энциклопедический словарь Брокгауза и Евфрона