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纯碱的定义和性质

（一）纯碱的定义

纯碱（Soda Ash），又名苏打、碱灰、碱面或洗涤碱，成分为碳酸钠，分子式为Na2CO3，分子量105.99。

纯碱是重要的基础化工原料和“三酸两碱”中的两碱之一，广泛地应用于建材、石油化工、冶金、食品、纺织、国防、医药等国民经济诸多领域，在国民经济中占有十分重要的地位。

（二）碳酸钠的物理性质

碳酸钠常温下为白色无气味的粉末或颗粒，有吸水性，露置在空气中逐渐吸收水分，会形成结块。含有结晶水的碳酸钠水合物有3种，分别为一水合碳酸钠（Na2CO3·H2O），七水合碳酸钠（Na2CO3·7H2O）和十水合碳酸钠（Na2CO3·10H2O）。碳酸钠易溶于水和甘油，微溶于无水乙醇，难溶于丙醇。20℃时每100克水能溶解20克碳酸钠，35.4℃时溶解度，每100克水中可溶解49.7克碳酸钠。

（三）碳酸钠的化学性质

碳酸钠属于钠盐。碳酸钠在水溶液中水解，电离出的碳酸根离子与水中氢离子结合成碳酸氢根离子，导致溶液中氢离子减少，剩下电离的氢氧根离子，所以其水溶液呈碱性（pH=11.6）。碳酸钠有的腐蚀性，稳定性较强，但高温下也可分解生成氧化钠和二氧化碳。长期暴露在空气中时，碳酸钠能吸收空气中的水分及二氧化碳，生成碳酸氢钠。碳酸钠可分别与酸、盐、碱发生化学反应。与酸可发生复分解反应，如遇足量盐酸时，生成氯化钠和碳酸，不稳定的碳酸立刻分解成二氧化碳和水，碳酸钠与其他种类的酸也能发生类似的反应。与盐可发生复分解反应，例如一些钙盐、钡盐可与碳酸钠生成沉淀和新的钠盐。与氢氧化钙、氢氧化钡等碱可发生复分解反应，生成沉淀和氢氧化钠，工业上会用这种反应制备烧碱（氢氧化钠），俗称苛化法。

纯碱的生产工艺

在没有工业生产方法之前，人们从碱湖中采得或从含碱植物灰中制造出纯碱，用于洗涤剂以及玻璃、肥皂、皮革制造等方面。随着工业发展，原始的纯碱提取方式已经不能满足用碱需求，大规模工业制碱生产工艺应运而生。目前，制碱工艺主要分为合成碱法和碱法，世界纯碱产能中合成碱法约占三分之二，碱法约占三分之一。

（一）合成碱法

1、发展历史

第一阶段：路布兰法

1788年法国化学家路布兰研究出以食盐为原料的制碱法，即路布兰法（Leblanc Process）。路布兰法是历史上第一个大规模工业制碱法，它带动了硫酸、盐酸、漂白粉、芒硝以及硫磺等一系列化工产品的生产。但其所产出的纯碱成品纯度低，生产成本高，回收的高腐蚀性盐酸销售困难。

第二阶段：氨碱法

19世纪中后期，比利时的索尔维兄弟研制出索尔维制碱法（Solvay Process），因生产过程中需用氨作为媒介，故又称氨碱法。氨碱法原料价廉易得，生产连续，产品纯度高，适合大规模生产，至20世纪初，逐渐取代路布兰制碱法。

2、氨碱法生产工艺

氨碱法的生产流程如图所示，主反应过程如下：向饱和食盐水中通入氨气，制得氨盐水，再通过氨盐水吸收二氧化碳得到碳酸氢钠（俗称小苏打），最后将碳酸氢钠煅烧，即得到轻碱。

氨碱法生产中用到的氨气来自于合成氨厂，二氧化碳来自于石灰石煅烧。石灰石的主要成分是碳酸钙，煅烧后生成二氧化碳和氧化钙（生石灰）。其中二氧化碳用于制造纯碱的主反应过程；而氧化钙与水反应生产氢氧化钙（熟石灰），加入沉淀出碳酸氢钠后的母液中，生成氨气和主要成分为氯化钙的废液和废渣，而氨气则可循环用于主反应过程。

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