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钠知识

2020-01-29 11:135190中国金属网
       钠是银白色金属,密度0.97,熔点97.81℃,沸点882.9℃。金属钠很柔软,在空气中表面迅速氧化,失去光泽。在120℃时燃烧,并产生浓的白色烟雾;低于160℃和供氧不足时,生成氧化钠;250-300℃下供氧充足时,生成过氧化钠。钠的化学性质非常活泼,遇水猛烈反应,放出氢气和大量的热。钠同氢在室温下不反应,200-350℃时反应生成氢化钠。钠与CO2气体在室温下反应缓慢,但与干冰(固态CO2)接触时立刻爆炸。钠与CO在250-400℃时反应,生成羰基钠;在600-850℃生成碳酸钠和碳化钠。

金属钠须保存在液体石蜡中,绝对不可与水接触。钠着火时,应使用干燥的碳酸钠、氯化钠、石棉灰等粉末灭火,禁止用水、泡沫灭火器和四氯化碳灭火器。处理残存的钠和钠渣时,应采用水蒸气,或水蒸气和氮气的混合气清洗。直接用水处理会引起爆炸。

钠广泛分布于自然界,主要以食盐(NaCl)的形态存在于海水、盐湖之中。其他矿物有芒硝(Na2SO4)、天然碱(Na2CO3)等。我国内蒙古、青海等地出产天然碱和芒硝。

金属钠的制取方法有卡斯特钠法和东斯法两种。卡斯特钠法:在350℃下电解熔融的氢氧化钠。1925年前,曾用此法大量生产金属钠。由于电解时在阳极生成的水同电解质中的钠又发生反应,生成NaOH和H2,所以电流效率不超过50%;后来被电解氯化钠法取代。东斯法:东斯法即电解氯化钠法,是目前工业上通用的方法。虽然各种形式的钠电解槽都有自己的特点,但基本上沿用东斯槽的结构形式。

东斯电解槽为钢制圆形壳体,内衬耐火砖,中间有一石墨阳极,周围为环状钢制带斜孔的阴极。阳极和阴极间隔有铁丝网或开孔的薄钢板制成的“隔膜”,使在阴极生成的钠不与阳极生成的氯气相遇。阳极和阴极间的间隙应保持在40~50毫米。钠从阴极析出后,因比重小于熔融电解质,沿阴极上浮,进入一个倒置环状的钠收集罩,并沿上升管进入收集罐中。上升管的温度控制在200℃左右,使在电解时与钠同时析出的钙在此管内结晶析出。上升管中装有定时转动的刮刀,将附在管壁上的钙刮下,返回熔体中,并发生Ca+2NaCl→CaCl2+2Na反应,以增加钠的产量,保持电解质组成的稳定。氯气在阳极析出,从阳极室导出。通用的电解质组成(重量)为:CaCl2 58%,NaCl 42%;操作温度580~600℃,槽电压6~7伏,阴极电流密度为9600安/米2左右,电流效率可达80%以上。原料氯化钠无须经过除钙、镁和硫等精制过程。制得的粗钠夹杂有氯化物、氧化物和钙,在液体石蜡保护下,加热至110~130℃,加压过滤,能除去大部分杂质;所得金属钠送铸钠机铸锭、包装。工业金属钠的纯度在99.6%以上,含钙<0.04%,含氯化物0.005%。将工业钠在0.1托、400℃下真空蒸馏,在氮或氩气保护下,可制取99.95%的高纯钠产品。

钠主要制成铅钠合金用于汽油抗爆剂四甲基铅或四乙基铅的生产。冶金工业中用金属钠作还原剂,制取钛、锆、铪、钽等金属,用钠量增长很快。钠用作铸造铝-硅合金的变质剂,使共晶体内的硅变成细小的纤维结构,从而提高合金的强度和塑性。在化学工业中,钠用于制造氰化钠、过氧化钠、氢化钠和氨基钠等化合物,它们在冶金、制药、农药、印染工业中均有广泛的用途。金属钠在还原脂类制取脂肪醇的用量日益增加。钠和钠钾合金的导热性和热稳定性好,中子吸收截面小,可以用作中子增殖反应堆中的载热体。

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