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硫酸钠

[拼音]:liusuanna

[外文]:sodium sulfate

Na2SO4 俗称元明粉、无水芒硝,是无机盐工业大宗产品之一。水合物有十水盐(Na2SO4·10H2O)和介稳态七水盐(Na2SO4·7H2O)。硫酸钠通常为白色固体结晶或粉末,加热时易发生一系列晶型变化,在湿空气中会吸潮逐渐变成含水盐。硫酸钠易溶于水,溶液呈中性,有苦咸味,溶解度随温度不同变化很大,常压下0℃溶解度为 4.76,40℃为48.8,100℃为42.7。十水硫酸钠俗称芒硝,中医学上又称其粗品为朴硝,药用精制十水硫酸钠又称格劳贝尔盐,为无色透明单斜晶系棱状结晶,在大气中易风化,加热至100℃以上失去全部结晶水,高于32.384℃会溶解于自身的结晶水中。

1978年世界硫酸钠产量约4.1Mt(不包括我国),主要生产国有美国、苏联、加拿大、日本和我国。

生产

生产硫酸钠的原料有两类:

(1)天然资源,主要有海水型咸水(包括盐水和卤水)、硫酸盐-碳酸盐型咸水,以及含有芒硝(见彩图)、无水芒硝、钙芒硝 (CaSO4·Na2SO4)、白钠镁矾(Na2SO4·MgSO4·4H2O) 和各种水合硫酸盐的矿床。苏联、美国、加拿大、我国、印度等国资源丰富。

(2)从含硫及硫酸盐的废气、液、渣中回收副产。

工业上生产硫酸钠一般分两步进行,首先加工成芒硝,再经脱水制得硫酸钠。

天然资源加工

可采用滩田法、机械冷冻法、盐湖综合法。滩田法和机械冷冻法适于加工以Na+、Mg2+、Cl-、SO娸为主要成分的海水型盐水及其他各种芒硝矿。因低温下硫酸钠的溶解度急剧变小,根据水盐体系相平衡关系可以从卤水中分离出粗芒硝(见复分解)。

(1)滩田法:利用自然界不同季节温度变化使原料液中的水分蒸发,将粗芒硝结晶出来。夏季将含有氯化钠、硫酸钠、硫酸镁、氯化镁等成分的咸水灌入滩田,经日晒蒸发,冬季析出粗芒硝。此法是从天然资源中提出芒硝的主要方法,工艺简单,能耗低,但作业条件差,产品中易混入泥砂等杂质。

(2)机械冷冻法:利用机械设备将原料液加热蒸发后冷冻至-5~-10℃时析出芒硝。与滩田法比较,此法不受季节和自然条件的影响。产品质量好,但能耗高。

(3)盐湖综合利用法:主要用于含有多种组分的硫酸盐-碳酸盐型咸水。在提取各种有用组分的同时,将粗芒硝分离出来。例如加工含碳酸钠、硫酸钠、氯化钠、硼化物及钾、溴、锂的盐湖水,可先碳化盐湖卤水,使碳酸钠转化成碳酸氢钠结晶出来;冷却母液至5~15℃,使硼砂结晶出来;分离硼砂后的二次母液冷冻至0~5℃,析出芒硝。

废副产回收

加工方法视原料组成而定。粘胶丝生产过程中的废液经冷却、分离得芒硝;亚硫酸钠纸浆废液用空气氧化、冷却析出芒硝;合成脂肪酸废液用碱中和、蒸发、冷却得芒硝;含二氧化硫废气经碱液吸收、空气氧化、冷却析出芒硝;在重铬酸钠生产过程中,将重铬酸钠与硫酸钠混合液蒸发、冷却使芒硝结晶出来。其中以从粘胶丝生产过程中的废液中回收的硫酸钠质量较好,产量居首位。

芒硝加工

根据芒硝质量,主要采用溶解蒸发或熔融蒸发法。质量较差的用溶解蒸发法,将粗芒硝加水加热溶解,制成饱和溶液,澄清除泥砂,加碳酸钠和氢氧化钠除钙、镁,然后经蒸发、结晶、分离、干燥得产品。质量较纯的用熔融蒸发法,将芒硝用蒸汽熔融,使成为部分无水盐和其饱和溶液,再经蒸发、分离、干燥、即产品。

用途

硫酸钠是重要的造纸用化学品之一,用于制作硫酸盐纸浆,尤其是高强度牛皮纸的纸浆蒸煮剂;在合成纤维工业中用来调配聚乙烯醇纤维纺丝凝固浴;此外,还是合成洗涤剂的主要组分和生产硫化钠的原料。在染料、印染、玻璃、制革、有色冶金等方面也有应用。

参考文章

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