ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Производство натрия из "Прикладная электрохимия Издание 3" Натрий — мягкий, серебристо-белого цвета металл, т. пл. 97,6 °С, обладает хорошими тепло- и электропроводящими свойствами, является исключительно активным и реакционноспособным металлом. Мировое (без СССР) производство натрия составляет примерно 170—200 тыс. т/год. [c.493] Натрий находит применение в самых разнообразных областях техники. Главный его потребитель — производство тетраэтилсвинца и тетраметилоБинца, используемых в качестве антидетонаторов для высокооктановых сортов моторных топлив. Натрий используют в качестве восстановителя при производстве титана, циркония, ниобия и других металлов применяют в производстве цианидов, синтетических моющих средств — детергентов, пероксида и гидрида натрия, синтетического каучука и других самых разнообразных продуктов неорганического и органического синтеза. Кроме того, натрий применяют для раскисления сплавов цветных металлов, специальных сталей. Хорошие теплофизические свойства делают натрий весьма ценным для использования в качестве теплоносителя в охладительных системах. Для этих целей требуется натрий весьма высокой стет пени чистоты. [c.493] Получение натрия электролизом хлорида натрия. При электролитическом получении натрия из расплава Na l возникает ряд трудностей. Основная трудность заключается в том, что температура плавления Na l (800°С) и температура кипения натрия (882,9 С) слишком близки, вследствие чего получаемый натрий испаряется. Кроме того, при 800 °С натрий легко растворяется в расплаве электролита, взаимодействует с футеровкой ванны и разрушает ее. В то же время применение поваренной соли в качестве электролита имеет большие преимущества, обусловленные дешевизной сырья и возможностью использования анодного хлора, поэтому процессу электролиза Na l уделено большое внимание. [c.494] Для снижения температуры плавления поваренной соли к электролиту добавляют некоторые соли. Однако эти добавки не должны содержать ионы, способные восстанавливаться на катоде вместе с натрием, ухудшать свойства электролита (электропроводимость, плотность, вязкость и др.) и способствовать разряду на аноде какого-либо нежелательного продукта, например кислорода. [c.494] В промышленности применяют несколько электролитов, из которых наиболее распространены двухкомпонентный электролит Na l (42%) и a lz (58%) и трехкомпонентный электролит (в %) Na l — 21—34, Ba l2 — 26—70 и СаСЬ —остальное. Хлориды натрия и кальция образуют эвтектическую смесь с температурой плавления 505 °С (рис. 5.27). При введении хлорида бария температура электролита снижается до 450 °С. Для уменьшения содержания кальция в металлическом натрии следует увеличить содержание ВаС1г в электролите. При 550— 600 С натрий сравнительно мало растворяется в электролите, слабо реагирует с футеровкой ванны и кислородом, а выход натрия по току достаточно высок. [c.494] Хлоридные электролиты, используемые для получения натрия, требуют предварительного обезвоживания, так как СаС1г весьма гигроскопичен. Наличие даже незначительных количеств влаги приводит к быстрому разрушению графитовых анодов из-за вцделения кислорода. Поэтому технологическая схема получения натрия из поваренной соли состоит из стадий подготовки соли и электролиза. Обычно, кроме этих двух стадий, имеются также стадии рафинирования натрия-сырца и подготовки анодного хлора для выдачи потребителю. Подготовка солей заключается в подсушке поваренной соли и в прокаливании при 200 °С смеси солей, добавляемых к электролиту. [c.494] НИЗКИМИ температурами плавления, что исключает перегрев натрия, получаемого в жидком виде. [c.495] Металлический натрий знач1ительно легче электролита и всплывает на его поверхность. Во избежание соприкосновения металла с воздухом над катодом установлен колокол—сборник, откуда натрий по трубе сливается в сборник с минеральным маслом. Хлор удаляется от графитового анода по трубам. [c.495] Для натриевых электролизеров характерен ввод анода снизу и разделение анодного и катодного пространств диафрагмой из железной сетки, которая подвешена к колоколам — сборникам натрия для предотвращения попадания натрия в анодное пространство. [c.495] Мощные современные электролизеры на 18—50 кА (за рубежом— ванны Даунса, в СССР — БГК-Н-50) имеют сходную конструкцию (рис. 5.28). [c.495] Расход электроэнергии кВт-ч/т Na. . . [c.496] Срок службы между ка питальными ремонтами сут. [c.496] Оснооной металлической примесью в натрии-сырце является кальций. Близость потенциалов. выделения натрия и кальция приводит к тому, что в зависимости от содержания СаС1г в электролите концентрация кальция в натрии находится в пределах 0,8—2,2 масс. %. [c.496] Рафинирование натрижырца обычно осуществляют путем отстаивания и фильтрации. При этом натрий удается очистить от оксидов и хлоридов, отделить натриево-кальциевый шлам и получить металл, удовлетворяющий требованиям ГОСТ 3273—75 содержание натрия не менее 99,7%, кальция не более 0,15%, калия не более 0,10%, железа не более 0,001%. Однако при таком рафинировании натрия-сырца образуется большое количество натриево-кальциевого шлама — до 12—15% от массы рафинируемого металла. [c.496] Таким образом, если в реакцию вступает вся образующаяся на аноде вода, то расходуется половина катодного натрия и выход по току не может быть более 50%. [c.497] Возможны также побочные реакции натрия с кислородом, электролитом и примесями, однако они не играют существенной роли. [c.497] Для повышения выхода по току необходимо максимально снизить растворимость натрия в электролите и ускорить удаление образующейся водь из анолита. Растворимость натрия в электролите уменьшают путем снижения, температуры электролита, что достигается применением двойного электролита NaOH+Naz Os (до 20%). Сода практически не вводится, она образуется при карбонизации NaOH. [c.497] Скорость растворения натрия в электролите пропорциональна увеличению поверхности соприкосновения натрия с расплавом. [c.497] Вернуться к основной статье