ТЕХНОЛОГИЈАТЕХНОЛОГИЈА ОСНОВНИХ ОСНОВНИХ НЕОРГАНСКИХ НЕОРГАНСКИХ

СОЛИСОЛИ

Pripremio: Varga IPripremio: Varga Ištvanštvan

HEMIJSKO-PREHRAMBENA SREDNJA ŠKOLAHEMIJSKO-PREHRAMBENA SREDNJA ŠKOLA

ČOKAČOKA

vvarga.iarga.i@neobee.net@neobee.net

У оквиру ове теме обрађене су У оквиру ове теме обрађене су технологије следећих неорганских соли:технологије следећих неорганских соли:

Натријум-хлоридаНатријум-хлорида Бакар (Бакар (II)II)-сулфат-пентахидрата-сулфат-пентахидрата Хлорног креча иХлорног креча и Натријум-сулфатаНатријум-сулфата

Наведене соли представљају врло значајне производе Наведене соли представљају врло значајне производе

а и сировине за добијање многих других неорганских и а и сировине за добијање многих других неорганских и органских једињења. органских једињења.

ТЕХНОЛОГИЈАТЕХНОЛОГИЈА

НАТРИЈУМ-ХЛОРИДАНАТРИЈУМ-ХЛОРИДА

NaClNaCl

Особине и налажење Особине и налажење NaClNaCl

Особине:Особине:

• У чистом стању је у виду безбојних кристала;У чистом стању је у виду безбојних кристала;

• Чист Чист NaCl NaCl није хигроскопан;није хигроскопан;

• Врло добро се раствара у води. На собној Врло добро се раствара у води. На собној темеператури растворљивост је темеператури растворљивост је 380 г/ литар380 г/ литар..

Налажење:Налажење:

У природи се налази у огромним количинама и то:У природи се налази у огромним количинама и то:

- у чврстом стању као камена со и- у чврстом стању као камена со и

- у раствореном стању у морима, океанима,- у раствореном стању у морима, океанима,

језерима и сланим изворима.језерима и сланим изворима.

Отворена мора садрже од 3,3 – 4 % Отворена мора садрже од 3,3 – 4 % NNааCl.Cl.

Укупна количина Укупна количина NaCl NaCl у океанима и морима износи око у океанима и морима износи око 4х 104х 101616 т тooннaa. .

Fizikai és kémiai tulajdonságokKristályai hexaéderek. Könnyen hasad. Körömmel megkarcolható. Mohs- keménysége 2.Olvadáspontja 801 °CForráspontja 1465 °CSűrűsége 2,16 g/cm3Vízben jól oldódik (25 °C-on 35,9 g/100 ml)

Значај и употребаЗначај и употреба

Натријум-хлорид или кухињска со је неопходан за Натријум-хлорид или кухињска со је неопходан за исхрану људи и животиња.исхрану људи и животиња.

Укупно у организму одраслог човека има у просеку Укупно у организму одраслог човека има у просеку око 100 грама натријума.око 100 грама натријума.

Натријум је главни катјон екстрацелуларне течности Натријум је главни катјон екстрацелуларне течности где је везан већим делом за хлор.где је везан већим делом за хлор.

У крвној плазми га има око 142 ммол/л,што одговара У крвној плазми га има око 142 ммол/л,што одговара маси од око 3,3 грамамаси од око 3,3 грама // литар.литар.

Натријум се највише уноси у организам у облику Натријум се највише уноси у организам у облику NaCl NaCl као додатак хранекао додатак хране..

Дневна потреба одраслог човека за Дневна потреба одраслог човека за натријумнатријумом је ом је 4-5 4-5 грамаграма, што одговара маси од , што одговара маси од 10 – 15 грама10 – 15 грама NaClNaCl..

Због свог великог значаја спада у стратешке производе Због свог великог значаја спада у стратешке производе сваке земље.сваке земље.

Употреба:Употреба: Прехрамбена индустрија;Прехрамбена индустрија; У процесу производње соде;У процесу производње соде;

За добијање елементарног За добијање елементарног Na i ClNa i Cl22 ; ;

За добијање натријум-хидроксида;За добијање натријум-хидроксида; За производњу гаса хлороводоника;За производњу гаса хлороводоника; Индустрија сапуна; Индустрија сапуна; За регенерацију пермутита и других За регенерацију пермутита и других

измењивача за омекшавање воде;измењивача за омекшавање воде; За прављење смеша за хлађење;За прављење смеша за хлађење; За таложење боја, итд. За таложење боја, итд.

Производња Производња NaClNaCl У зависности од налазишта,кухињска со се У зависности од налазишта,кухињска со се

добија на три начина:добија на три начина:

1.1. Рударским вађењем камене соли;Рударским вађењем камене соли;

2.2. Испаравањем морске или слане Испаравањем морске или слане језерске воде помоћу сунчане језерске воде помоћу сунчане енергије;енергије;

3.3. Упаравањем раствора добијених из Упаравањем раствора добијених из сланих извора.сланих извора.

Рударско добијање солиРударско добијање соли

Наслаге соли испод површине земље садрже око Наслаге соли испод површине земље садрже око

95 % 95 % NaClNaCl..

Извађени комади соли дробе се у чељусним Извађени комади соли дробе се у чељусним дробилицама до комада величине ораха,затим дробилицама до комада величине ораха,затим се ручно врши одвајање комада гипса и друге се ручно врши одвајање комада гипса и друге

јаловине.јаловине.

Добијени комади камене соли се потом мељу, Добијени комади камене соли се потом мељу, класирају на ситима и пакују.класирају на ситима и пакују.

Овако добијена со се не употребљава за прехрамбене Овако добијена со се не употребљава за прехрамбене сврхе.сврхе.

Добијање соли из морске водеДобијање соли из морске воде

У морској води у просеку има око У морској води у просеку има око 3,5 масених % 3,5 масених % солисоли, од чега:, од чега:

78 % 78 % NaCl ,NaCl , 11 % MgCl11 % MgCl22 , , 5 % MgSO5 % MgSO44 i o i oккoo 6 % 6 % разних других соли ( разних других соли ( CaSOCaSO44,, KK22SOSO44,, CaCOCaCO3 3 , , MgBrMgBr22 ))

Поред наведених соли морска вода садржи и Поред наведених соли морска вода садржи и извесне количине органских материја, алге, извесне количине органских материја, алге,

планктоне, микроорганизме .планктоне, микроорганизме .

Процес производње заснива се на Процес производње заснива се на селективној селективној

кристализацијикристализацији појединих соли у два типа појединих соли у два типа постројења:постројења:

1.1. Соларна постројењаСоларна постројења ( (упаравање се вршиупаравање се врши под под дејством Сунчеве енергије);дејством Сунчеве енергије);

2.2. Соларно- термичка постројењаСоларно- термичка постројења ( ( комбиновано комбиновано угушћивање прво у природним условима а потом у угушћивање прво у природним условима а потом у вакуум-упаривачима).вакуум-упаривачима).

Поред ових постројења морске солане садрже Поред ових постројења морске солане садрже и линије за:и линије за:

Испирање;Испирање; Пречишћавање иПречишћавање и Рекристализацију исталоженог Рекристализацију исталоженог NaCl.NaCl.

Испрани кристали цеде се у центрифуги и Испрани кристали цеде се у центрифуги и суше у сушарама.суше у сушарама.

Пре паковања соли која се користи за исхрану Пре паковања соли која се користи за исхрану додаје се Кдодаје се КI.I.

OOсновни сновни недостатак недостатак солана на соларну солана на соларну енергију је зависност од природних услова:енергију је зависност од природних услова:

Падавина;Падавина; Брзина струјања ветрова;Брзина струјања ветрова; Температуре воде и ваздуха, итд.Температуре воде и ваздуха, итд.

Производња упаравањем сланих раствораПроизводња упаравањем сланих раствора

Пречишћен слани раствор се упарава вештачким путем у Пречишћен слани раствор се упарава вештачким путем у упаривачима са турбокомпресијом паре која је грејни упаривачима са турбокомпресијом паре која је грејни флуид.флуид.

Разблажен раствор соли улази кроз предгрејач у упаривач у Разблажен раствор соли улази кроз предгрејач у упаривач у коме се раствор соли концентрише.коме се раствор соли концентрише.

У доњем делу упаривача налазе се грејне цеви кроз које У доњем делу упаривача налазе се грејне цеви кроз које пролази прегрејана водена пара која служи за загревање пролази прегрејана водена пара која служи за загревање раствора.раствора.

Секундарна пара се одводи у компресор где се компримује Секундарна пара се одводи у компресор где се компримује тако да јој се повишава температура на 120 тако да јој се повишава температура на 120 о о C.C.Ова Ова прегрејана пара служи као грејни флуид за загревање прегрејана пара служи као грејни флуид за загревање раствора.раствора.

Концентрован раствор са исталоженом соли излази на дну Концентрован раствор са исталоженом соли излази на дну упаривача.упаривача.

Шема укувача са турбокомпресијомШема укувача са турбокомпресијом

Секундарна

пара

t = 100 oC

t = 120 oC

Турбокомпресор Предгрeјач

Полазни раствор NaClNaCl (s)

ТЕХНОЛОГИЈАТЕХНОЛОГИЈА

БАКАР (БАКАР (II)II)-СУЛФАТА-ПЕНТАХИДРАТА-СУЛФАТА-ПЕНТАХИДРАТА

CuSOCuSO44 x 5 H x 5 H22OO

OOсобине и значајсобине и значај

Особине:Особине:• Кристална супстанца азурноплаве боје (Кристална супстанца азурноплаве боје (плави каменплави камен))

• Густина је 2,284 г/сГустина је 2,284 г/сmm33 ; ;

• Добро се раствара у води (Добро се раствара у води (растворљивост на 20 растворљивост на 20 оо CC је је

208 г / л., а на 100 208 г / л., а на 100 оо С је 736 г / л.); С је 736 г / л.);

• Загревањем на око 200 Загревањем на око 200 оо С, губи кристалну воду и С, губи кристалну воду и прелази у бели прах:прелази у бели прах:

CuSOCuSO44 x 5H x 5H22OO CuSO CuSO44 + 5 H + 5 H22OO

• Водени раствор има Водени раствор има pH pH << 4,2; 4,2;

• У органским растварачима као што су етанол и У органским растварачима као што су етанол и метанол врло мало се раствара.метанол врло мало се раствара.

Значај и употреба плавог камена:Значај и употреба плавог камена:Најважнија техничка со сумпорне киселине.Најважнија техничка со сумпорне киселине.

У природи се налази у јамској води бакарних рудника У природи се налази у јамској води бакарних рудника где настаје оксидацијом бакарсулфида (где настаје оксидацијом бакарсулфида (CuS).CuS).

Употребљава се :Употребљава се :

• За производњу плавих и зелених минералних боја;За производњу плавих и зелених минералних боја;

• У галванопластици ;У галванопластици ;

• За импрегнацију дрвета ;За импрегнацију дрвета ;

• Као фунгицид (Као фунгицид (средство за сузбијање болести биља које средство за сузбијање болести биља које

изазивају гљивеизазивају гљиве ) ; ) ;

• Као флотациони реагенс за сулфидне руде цинка ;Као флотациони реагенс за сулфидне руде цинка ;

Производња плавог каменаПроизводња плавог камена

Основна сировина је Основна сировина је бакар бакар у облику шупљих гранула у облику шупљих гранула пречника око 3 см и 40 %-на пречника око 3 см и 40 %-на сумпорна киселинасумпорна киселина..

Процес добијања састоји се у томе да се бакар Процес добијања састоји се у томе да се бакар раствара у сумпорној киселини уз продувавање раствара у сумпорној киселини уз продувавање ваздуха и водене паре,при чему се одвија следећа ваздуха и водене паре,при чему се одвија следећа егзотермна реакцијаегзотермна реакција::

22 Cu Cu + O + O22 + + 2H2H22SOSO44 + 3 H + 3 H22O 2 CuSOO 2 CuSO44 x x 5H5H22OO

За производњу За производњу 1 тоне плавог камена1 тоне плавог камена потребно је: потребно је: 265 кг бакра265 кг бакра 410 кг сумпорне киселине410 кг сумпорне киселине 600 м600 м33 ваздуха ваздуха 800 кг водене паре и 800 кг водене паре и 40 к40 кWh Wh електричне енергије.електричне енергије.

Упрошћена шема торња за растварање Упрошћена шема торња за растварање CuCu

65 -100 oC

Cuгрануле

Муљ

Водена пара

Ваздух

45-50 % - ни раствор CuSO4

H2SO4 40 %-наCu- грануле

Торањ од бетона са оловном облогом

Решето

Добијени раствор плавог камена садржи око 1 % Добијени раствор плавог камена садржи око 1 % сумпорне киселине,затим у траговима може да сумпорне киселине,затим у траговима може да садржи и једињења гвожђа и арсена.садржи и једињења гвожђа и арсена.

Пре увођења раствора у кристализаторе,врши се Пре увођења раствора у кристализаторе,врши се његово пречишћавање од наведених примеса.његово пречишћавање од наведених примеса.

Пречишћен раствор води прво на упаравање а потом Пречишћен раствор води прво на упаравање а потом на брзу кристализацију.на брзу кристализацију.

У кристализаторима уз стално мешање и хлађење У кристализаторима уз стално мешање и хлађење настају ситнозрни кристали,који се од матичног луга настају ситнозрни кристали,који се од матичног луга одвајају цеђењем,потом суше до влажности око 2 %.одвајају цеђењем,потом суше до влажности око 2 %.

Матични луг се меша са свежом количином сумпорне Матични луг се меша са свежом количином сумпорне киселине и враћа у торањ за растварање бакра.киселине и враћа у торањ за растварање бакра.

Технички плави камен има чистоћу 98 – 99 %. Технички плави камен има чистоћу 98 – 99 %.

ТЕХНОЛОГИЈАТЕХНОЛОГИЈА

Х Л О Р Н О Г К Р Е Ч АХ Л О Р Н О Г К Р Е Ч А

Ca Cl(OCl)Ca Cl(OCl)

Особине и употребаОсобине и употребаОсобине:Особине: MeMeшовита со хлороводоничне и хипохлорасте шовита со хлороводоничне и хипохлорасте

((HOCl HOCl )) киселине; киселине; Састав техничког хлорног креча је:Састав техничког хлорног креча је:

33CaOClCaOCl22 x Ca(OH) x Ca(OH)22 x 5 H x 5 H22OO

Бели прах који мирише на хипохлорасту киселину ;Бели прах који мирише на хипохлорасту киселину ; Раствара се у води,али због присуства гашеног Раствара се у води,али због присуства гашеног

креча раствор је мутан ;креча раствор је мутан ;

На ваздуху упија влагу и На ваздуху упија влагу и COCO22 и брзо се разлаже: и брзо се разлаже:

2CaCl(OCl) + H2CaCl(OCl) + H22O + COO + CO22 CaCl CaCl22 + CaCO + CaCO33 +2HOCl +2HOCl

Јако оксидационо средство . Јако оксидационо средство .

Употреба:Употреба: За дезинфекцијуЗа дезинфекцију отпадних вода ;отпадних вода ; За бељење у текстилној индустрији ;За бељење у текстилној индустрији ; У производњи целукозе и хартије ;У производњи целукозе и хартије ; За пречишћавање ацетилена и других производа За пречишћавање ацетилена и других производа

од нафте ;од нафте ; Као оксидационо средство користи се при производ-Као оксидационо средство користи се при производ-

њи хлороформа,хлорпикрина и тд.њи хлороформа,хлорпикрина и тд.

Користе се две врсте раствора :Користе се две врсте раствора :

- кисели ( има јаче оксидационо дејство) и- кисели ( има јаче оксидационо дејство) и

- базни ( мање је агресиван).- базни ( мање је агресиван).

У У киселој киселој средини хлорни креч се разлаже према средини хлорни креч се разлаже према следећој реакцији:следећој реакцији:

CaCl(OCl) + 2 HCl CaClCaCl(OCl) + 2 HCl CaCl22 + H + H22O + O + ClCl22

У У базној базној средини настаје хипохлораста киселина средини настаје хипохлораста киселина која се разлаже на насцентни кисеоник:која се разлаже на насцентни кисеоник:

HClO HClO HCl + HCl + OO

И И елементарни хлорелементарни хлор а и а и атомски кисеоникатомски кисеоник су јака су јака оксидациона средства. оксидациона средства.

Вредност хлорног креча цени се према садржају Вредност хлорног креча цени се према садржају активног хлораактивног хлора ( (хлор који је везан преко кисеоникахлор који је везан преко кисеоника), што ), што теоријски може бити 49 масених %, а практично свега теоријски може бити 49 масених %, а практично свега 36 – 39 %.36 – 39 %.

Производња хлорног кречаПроизводња хлорног креча

Као Као сировинесировине користе се: користе се:

1.1. Прашкаст Прашкаст Ca(OH)Ca(OH)22 ; ;

2.2. Гас за хлоровање са садржајем Гас за хлоровање са садржајем елементарног хлора од елементарног хлора од 40 – 50 %.40 – 50 %.

Процес хлоровања гашеног креча одвија се у Процес хлоровања гашеног креча одвија се у торњу са осам подова по торњу са осам подова по Бакману Бакману у у

супротнострујном току хлора и гашеног супротнострујном току хлора и гашеног креча. креча.

Упрошћена шема Бакманове комореУпрошћена шема Бакманове коморе Гашени креч

1 .под

2. под

3. под4. под

5. под

6.под7.под

8.под

Излазни гас

Хлор

CaCl(OCl) CaCl(OCl)

Мешалица са грабуљама

ТЕХНОЛОГИЈАТЕХНОЛОГИЈА

Н А Т Р И Ј У М – С У Л Ф А Т АН А Т Р И Ј У М – С У Л Ф А Т А

NaNa22SOSO44

Особине, налажење и употребаОсобине, налажење и употребаОсобине:Особине: Из засићених водених раствораИз засићених водених раствора

- - изнадизнад 32,384 32,384 ооС кристалише безводни С кристалише безводни NaNa22SOSO44..

- - исподиспод 32,384 32,384 ооС настају прозрачни моноклиничниС настају прозрачни моноклинични

кристали кристали NaNa22SOSO4 4 x 10 Hx 10 H22OO ( ( Глауберова со ). Глауберова со ). Безводна со стајањем на ваздуху хидратише Безводна со стајањем на ваздуху хидратише

узимајући воду из ваздуха повећавајући значајно узимајући воду из ваздуха повећавајући значајно своју запремину.своју запремину.

Тачно на 32,384 Тачно на 32,384 ооСС,, што може да се узме и за што може да се узме и за стандард за утврђивање температуре, Глауберова со стандард за утврђивање температуре, Глауберова со се разлаже на засићен раствор и безводни се разлаже на засићен раствор и безводни NaNa22SOSO44..

Растворљивост у води Растворљивост у води опадаопада са порастом са порастом температуре.температуре.

Налажење:Налажење:У природи га има у виду :У природи га има у виду :

- наслага различитих минерала као што су:- наслага различитих минерала као што су:

Астраханит - Астраханит - NaNa22SOSO4 4 x MgSOx MgSO44 x 4 H x 4 H22OO

Глауберит – Глауберит – NaNa22SOSO44 x CaSO x CaSO4 4

Глазерит – Глазерит – NaNa22SOSO44 x 3 K x 3 K22SOSO44 и други.и други.

- сланим језерима у Канади, САД , Јужној - сланим језерима у Канади, САД , Јужној Америци, у области Аралског и Касписког Америци, у области Аралског и Касписког мора.мора.

Употреба:Употреба:

У производњи средстава за прање;У производњи средстава за прање; У индустрији стакла и целулозе;У индустрији стакла и целулозе; Код бојења и оплемењавања текстила;Код бојења и оплемењавања текстила; У производњи коже;У производњи коже; У галванотехници;У галванотехници;

У производњи диалкилсулфата, У производњи диалкилсулфата, NaNa22S,S, воденог воденог

стакла, ултрамарина, емајла, каустичне соде;стакла, ултрамарина, емајла, каустичне соде; За пуњење затворених грејних система (соларног За пуњење затворених грејних система (соларног

грејања) итд.грејања) итд.

ПроизводњаПроизводња NaNa22SOSO44

Данас се индустријски претежно добија као Данас се индустријски претежно добија као споредан производспоредан производ при: при:

- добијању калијумових соли,- добијању калијумових соли,

- Кухињске соли и - Кухињске соли и

- Боракса;- Боракса;

Из минерала и природних раствора;Из минерала и природних раствора;

Из кухињске соли у пећима.Из кухињске соли у пећима.

Добијање из минерала иДобијање из минерала и природних паствора природних паствора

Као минерали користе се: Као минерали користе се: тенардит,глауберит и мира-тенардит,глауберит и мира-

билит.билит.

Добијање се заснива на лужењу минерала водом,при Добијање се заснива на лужењу минерала водом,при чему настаје раствор из којег искристалише Глаубе-чему настаје раствор из којег искристалише Глаубе-

рова со, која се подвргава дехидратацији.рова со, која се подвргава дехидратацији.

Из сланих подземних вода и језера богатих Из сланих подземних вода и језера богатих NaNa22SOSO44 – –

ooм добија тако што се на великој површини раствор м добија тако што се на великој површини раствор соли концентрише(углавном лети), а зими долази до соли концентрише(углавном лети), а зими долази до издвајања Глауберове соли, која се потом издвајања Глауберове соли, која се потом дехидратише. дехидратише.

Добијање као споредног производаДобијање као споредног производа

После прераде карналита заостали раствор садржи После прераде карналита заостали раствор садржи

MgSOMgSO44 . . AAко ско сee том раствору дода кухињска со,долази том раствору дода кухињска со,долази

до двогубе измене и настајудо двогубе измене и настају кристали кристали NaNa22SOSO44. .

MgSOMgSO44 + 2 NaCl Na + 2 NaCl Na22SOSO4(s) 4(s) + MgCl + MgCl22

При производњи вискозног влакна,витамина С, мравље При производњи вискозног влакна,витамина С, мравље киселине, натријум-дихромата такође настаје и киселине, натријум-дихромата такође настаје и

NaNa22SOSO44 , , који се може издвојити. који се може издвојити.

Добијање из Добијање из NaCl NaCl у пећимау пећима

Као сировине употребљаваКао сировине употребљаваjjу се:у се: Натријум-хлорид (брикетиран) ,Натријум-хлорид (брикетиран) , Глина,Глина, Слама и опиљци,Слама и опиљци, Сумпор-диоксид,Сумпор-диоксид, Водена пара.Водена пара.

Суштина добијања је да се брикети Суштина добијања је да се брикети NaClNaCl, глине и , глине и сламе помешају са катализатором – сламе помешају са катализатором – FeSOFeSO44 , , a a

добијена смеша се смести у торњеве. У торњеве се добијена смеша се смести у торњеве. У торњеве се удувава смеша удувава смеша SOSO22,, водене паре и ваздуха. На водене паре и ваздуха. На

температури не већој од 540 температури не већој од 540 ооС, одвија се следећа С, одвија се следећа егзотермна реакција:егзотермна реакција:

44 NaCl + 2NaCl + 2 HH22O + 2 SOO + 2 SO22 + O + O2 2 2 Na 2 Na22SOSO44 + 4 HCl + 4 HCl (g)(g)