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天然碱

天然碱是一种蒸发盐矿物,为水合碳酸氢钠,又叫碳酸钠石,俗称苏打灰,无水芒硝,又称盐饼。

天然碱呈白色或灰白色,比重为2.1,硬度为2.5—3,是软纤维状或块状有玻璃光泽的半透明的矿物,易溶解于水。中国主要以内蒙古自治区的碱湖产出最多,内蒙古的查干诺尔碱矿、西藏高原和桐柏县也有产出。

天然碱是制碱工业重要原料,用以制取纯碱、氢氧化钠、小苏打等,也是玻璃工业原料和冶金工业制取铝氧的辅助原料。天然碱在人造纤维、造纸染料、塑料、肥皂、洗涤剂、无机化学制品、纺织、石油精炼、医药、农药以及橡胶翻新等方面亦有广泛应用。

制法

天然碱含有多种杂质,要加工成纯净的碱类产品,首先制成碱液,而后根据碱液组成用适当加工方法制成纯碱、烧碱、碳酸氢钠等制品。例如,可以用下面谈到的索尔维制碱法,由天然碱液制得纯碱。在制小苏打(碳酸氢钠NaHCO3)时,可用碳化法,即使烧生石灰产生的二氧化碳与天然碱液中的碳酸钠反应:

Na2CO3+CO2+H2O=2NaHCO3

用天然碱制氢氧化钠(NaOH)普遍采用苛化法。将天然碱液与过量不小于2%的石灰进行苛化反应,使碳酸钠转化为氢氧化钠,形成液体烧碱:

Na2CO3+氢氧化钙=2NaOH+CaCO3↓

所得液碱经澄清、过滤、蒸发浓缩、冷析除盐和熔融等工序,可以制成含NaOH95%以上的固体烧碱。

主要来源

天然的矿物碱主要来自碱湖和固体碱矿。它们是最主要的天然碱资源。通常所说的天然碱,是指主要化学成分为碳酸钠碳酸氢钠的一类矿物。碳酸氢三钠(Na2CO3·NaHCO3·2H2O),是常见的典型天然碱矿物,故有时专称它为天然碱,又叫做碱石。我们知道,碳酸钠和碳酸氢钠都是无机盐,只因溶于水产生氢氧根OH-显强碱性,才称为碱。

矿藏

我国已发现天然碱矿产地有152处,储量近4亿吨。以内蒙古自治区碱湖最多,西藏高原是现代盐碱湖的集中地。地处中原的南阳盆地是古代天然碱的重要产地。桐柏县的吴城天然碱矿和安棚天然碱,全矿碳酸钠平均含量为41.68%,碳酸钠储量1769.5万吨,是中国储量最大的矿床;其次是内蒙古的查干诺尔碱矿。内蒙古碱湖所产的天然碱,过去是北方主要的生活用碱,在张家口市一带经销,称为口碱。

应用

日常生活制作食品和洗涤常用碱,工业生产中碱是重要的基本化工原料。在没有人工合成碱之前,使用的都是取自天然的植物碱或矿物碱。

我国农村历来将柴草烧后的草木灰叫作小灰(生石灰称为大灰),放在筐子中经水淋,可得灰水,其中含有碳酸钾,俗名草碱。洗涤衣物就是利用它的强碱性。有些植物,特别是生长在盐碱地的植物,能吸收土壤中较多的钠离子(Na+)。用它们烧成的灰含有较多的碱(碳酸钠)。例如,我国新疆有一种叫胡杨的树,可用于提碱。这种碱称为草木碱。

参考资料