O’zbekiston respublikasi oliy va o’rta maxsus ta`lim vazirligi

Ma`ruza – 9.Natriy gidrokarbonatning kalsinasiyasi
Reja:

1. Kalsinatsiya jarayonining fizik-kimyoviy asoslari.

   
   

2. Kalsinatsiyaning texnologik sxemasi.

9.1.Kalsinatsiya jarayonining fizik-kimyoviy asoslari
Kalsinatsiya natriy gidrokarbonatning termik parchalanishi bolib, soda ishlab chiqarishining yakuniy stadiyasi hisoblanadi.
Uzluksiz moddiy oqim shaklida ma`lum miqdorda sodaning olinishi kal`tsinatsiya bolimining asosiy vazifasi deb hisoblanadi. Soda quyidagi asosiy texnologik kursatgichlari bilan chiqariladi:
Tarkib, %
Natriy karbonat………………………….99,2 dan kam emas
NaCl hisobiga xloridlar………………...0,5 dan ortiq emas
Toqiluvchan zichlik, g/m³………………….0,5-0,55
Harorat (returli ochoqlarda), ⁰C………..140-160
Kalsinatsiya bolimida filtrlangan va yuvilgan namli natriy gidrokarbonatning parchalanishi natijasida kal`tsinatsiyalangan soda, uglerod dioksid va suvlar hosil boladi.

Qizdirilish natijasida quruq natriy gidrokarbonat (NaHCO₃) quyidagi reaktsiya boyicha parchalanadi:

2NaHCO₃Na₂CO₃qat.+CO₂g+H₂Og-125,6 kDj
CO₂ va H₂O larning 100kPa (1 ata) yig`indi bosimida parchalanish 120<sup>0</sup>C haroratda otadi. Fazalar qoidasiga kora bu tizim bitta erkinlik darajasiga ega va shuning uchun bug`li fazaning muvozanat bosimi faqat haroratga bog`liqdir. Harorat oshirilishi bilan muvozanat ong tomonga siljidi va natijada reaktsiya tezligi oshadi.
Natriy gidrokarbonat tarkibida namlik va qoshimchalar borligi uchun amaldagi sharoitlarda uning termik parchalanishi murakkablashadi.
Odatda, namli natriy gidrokarbonat quyidagi tarkibga ega (%):
NaHCO<sub>3</sub>……………..76-80
Na<sub>2</sub>CO<sub>3</sub>….…………...2-3
NH<sub>4</sub>HCO<sub>3</sub>…….……...1-2
(NH<sub>4</sub>)<sub>2</sub>CO<sub>3</sub>…..……….1
NaCl………………….0,2-0,4
H<sub>2</sub>O…………………..14-20
Natriy gidrokarbonat tarkibidagi namlik apparatura shakllanishini murakkablashtiradi, chunki kamtokiluvchulan bolganligi sababli u apparatlar devorlariga yopishadi.
Natriy gidrokarbonatning tuyingan eritmasi bolgan namlik issiq yuza bilan kontakt qilish natijasida buglanishining intensiv jarayoni kuzatiladi. Kristallanayotgan hosil bolgan qattiq faza zichli yuzaga yopishadigan qatlamni paydo qiladi.
Past issiqlikuzatishlikga ega bolgan sodaning qattiq qatlami issiqlik uzatishni yomonlashtiradi hamda tashqaridan qizdiriladigan soda ochoqlarining devorlarini kuydirishi mumkin. Bu xodisaning oldini olish uchun namli natriy gidrokarbonat issiq soda bilan (retur) aralashtiriladi va buning natijasida yangi qattiq faza trona hosil boladi (NaHCO<sub>3</sub>Na<sub>2</sub>CO<sub>3</sub>2H<sub>2</sub>O). Erkin namlik kristallizatsion namlikga bog`lanadi va tokiluvchan maxsulot hosil boladi:
NaHCO₃+Na₂CO₃+2H₂ONa₂CO₃NaHCO₃2H₂O+21,9 kDj
Termografik tadqiqotlar natijasiga kora 111⁰C haroratga qizdirilishi natijasida tronadan kristallizatsion suv chiqib ketadi:
3(Na₂CO₃NaHCO₃2H₂O)qattiqNa₂CO₃NaHCO₃₍qattiq)+
2Na₂CO₃(qattiq)+H₂O(g)-320,3 kDj
127⁰C haroratda ikkilamchi tuzning parchalanishi kuzatiladi:
3(Na₂CO₃NaHCO₃)qattiq5Na₂CO₃₍qattiq)+

+3H₂O(g)+CO₂(g)-472,6 kDj

Ushbu reaktsiya eng sekin otadigan va umuman kalsinatsiya jarayonini limitlovchi reaktsiyasi deb hisoblanadi.
Texnik natriy gidrokarbonat tarkibida karbonat va ammoniy xloridlar hamda natriy gidrokarbonat bilan birgalikda kristallanadigan natriy karbonat tuzlari mavjud.
Suv bug`i ta`sirida natriy karbonat engil parchalnadi:
2NH₂CO₂Na(qattiq)+2H₂ONa₂CO₃₍qattiq)+2NH₃(g)+CO₂(g)-102,4 kDj
Ushbu reaktsiya natijasida ammiakning yarim miqdori va natriy gidrokarbonat tronaga otish jarayonida qolgan ammiak ajralib chiqadi.
Qizdirish natijasida ammoniy karbonat engil parchalanadi:
2(NH₄)₂CO₃(qattiq)2NH₃(g)+CO₂(g)+H₂O(g)-178,2 kDj
Ammoniy xlorid natriy gidrokarbonat bilan reaktsiyaga kirishadi:
NH₄Cl(qat)+NaHCO₃(qat)NaCl(qat)+NH₃(g)+H₂O(g)+CO₂(g)
Shunday qilib, kal`tsinatsiya jarayoni asosan trona va natriy gidrokarbonatlardan soda hosil bolishidan iborat. Kal`tsinatsiya jarayoniga kelib tushayotgan trona va natriy gidrokarbonatlar nisbati aralashtirish sifati hamda natriy gidrokarbonatning namliklari bilan belgilanadi.
Namli natriy gidrokarbonat tarkibidagi kristallizatsion shakldagi bolgan fizikaviy namlikni bog`lash uchun nazariya boyicha 1 kg namlikga 2,94 kg soda berilishi zarur. Sodaning umumiy miqdorini koyidagi formula boyicha hisoblash mumkin:
R=G<sub>c</sub>/G<sub>vl. g</sub>=2,94 W<sub>vl.g</sub>/d<sub>c</sub>
Amalda bu nisbat yuqoriroq buladi. Odatda soda ochog`i yoki bug`li kaltsinatorlar normal ishlashi uchun natriy gidrokarbonat yoki kal`tsinatsiyaga kelib tushayotgan aralashmaning keltirilgan namligi 6-8% dan oshmagan bolishi zarur. Bundan kelib chiqkan holda returli soda miqdorini koyidagi formula boyicha hisoblash mumkin:
R=G_c/G_{vl. g}= W_{vl. g}/ W_cm -1
R-retur soda sarfi, kg/kg namli natriy gidrokarbonatga; _c-sodadagi Na₂CO₃ ning miqdori, %; W_{vl. g}-hom natriy gidrokarbonatning namligi, %; W_cm–kal`tsinatsiya jarayoniga kelib tushayotgan aralashmaning keltirilgan namligi, tajribada 7% deb qabul qilinadi.