芒硝
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芒硝是一种天然的硫酸盐类矿物,是重要的化工、轻工原料。芒硝是现代矿物学中一个矿物的种名。但在矿物学、岩石学中,芒硝不仅是指一种矿物,而且是指能从其中提取硫酸钠组分的一组矿物。因此从矿床学的角度来说,芒硝矿床称为硫酸钠矿床更为适宜。
世界上已知含硫酸钠的矿物有10多种,其中最常见并具有工业价值的有芒硝、无水芒硝、钙芒硝、白钠镁矾4种工业矿物和盐湖卤水,此外还有碳酸芒硝、钾芒硝等多种含硫酸钠的矿物。
芒硝除应用于制造工业无水硫酸钠、硫化碱、洗涤剂和造纸外,还广泛应用于纺织、印染、染料、无机颜料、印刷油墨、医药、鞣革、选矿等领域。因此,它是国民经济中十分重要的矿物原料。
一、矿物原料特点
在自然界中,能提取硫酸钠的最主要的矿物有芒硝、无水芒硝、钙芒硝和白钠镁矾。前两者是含硫酸钠的单盐,后两者是复盐。由于组成芒硝类矿物的化学元素均为亲石元素,而亲石元素多为非色素离子,因此芒硝矿物多为无色、白色或灰色。具玻璃光泽,透明—半透明。组成芒硝的化学元素的原子量小,半径大,因而矿物晶体结构中多含结晶水。此外,芒硝矿物还具有比重小、硬度低、折射率低等特点。
芒硝(Na2 SO4·10H2 O):又名格劳柏盐,含结晶水55.9%,硫酸钠44.1%。纯矿物含Na2O 19.3%,SO3 24.8%。单斜晶系,通常呈粒状、块状,也有呈皮壳状或被膜状。无色透明,杂质将其染成灰、灰绿、淡黄、乳白、黑色等。玻璃光泽。条痕白色。硬度1.5~2.0。比重1.48。有微苦咸味。在100℃时失去结晶水。在干燥空气中逐渐失水而转变为白色粉末状无水芒硝,燃烧时火焰现深黄色。溶于水和甘油而不溶于乙醇。
无水芒硝(Na2SO4):不含水,纯矿物含Na2O 43.68%,SO3 56.32%。斜方晶系,晶体呈双锥状或板状。常表现为晶簇或粒状集合体,有时呈致密结晶块状、皮壳状。无色透明至白色,泥灰和铁质将其染为灰色或褐色。玻璃光泽。硬度2.5~3。比重2.67。味咸。熔点884℃。易溶于水和甘油,不溶于乙醇。具较强的吸湿性,在室温和潮湿空气中,易水化成为芒硝而散作粉末,并即失去光泽变混浊。
钙芒硝(Na2SO4·CaSO4):纯矿物含Na2O 22.29%、CaO 20.16%、SO42-57.55%。单斜晶系,常呈自形的菱形板状和短柱状以及半自形粒状。集合体常为致密块状。晶体常呈灰色或黄色。有时为无色或因含氧化铁包裹体而呈红色,透明—半透明,玻璃光泽,条痕白色,贝壳状断口。硬度2.5~3.0。比重2.75~2.85。微具咸味,在水中缓慢溶解,淋滤出硫酸钠溶液并同时生成石膏。
白钠镁矾(Na2SO4·MgSO4):含Na2O 18.58%,MgO 12.06%,SO42-47.87%,H2O 21.54%。单斜晶系。常呈块状、粒状和纤维集合体,完好晶体为短柱状,但较少见。晶体无色透明,有时因含有杂质包裹体呈浅灰色或各种不同色调,如黑色、红色和暗绿色。玻璃光泽。微带苦味。硬度2.5~3。比重2.2~2.3。性脆,易溶于水,在空气中风化缓慢。
二、用途与技术经济指标
芒硝是轻工、化工工业原料。在化学工业中主要用来制取无水硫酸钠和制造硫化碱,还可用来制取泡花碱、硫酸钡等。它们广泛地被应用于化工、轻工、纺织、建材、医药等20多个行业。在中国,目前芒硝主要用于洗涤剂和硫化碱工业,其次是用于纸浆、人造纤维、玻璃工业。
硫酸钠的用途十分广泛,主要用于纸浆、洗涤剂、玻璃、染料和纺织等工业部门,也用
作水玻璃、群青和其他化工产品的原料。此外,还用于有色金属选矿、皮革、医药、瓷釉、合成纤维、油墨、橡胶及复合肥料、轻质材料的掺合剂及水泥、混凝土的添加剂。在有机化工产品的合成和制备中作催化剂;在氧化铝制造中用以减少或补充氢氧化钠等。
硫化碱又称硫化钠,在国民经济中用途也很广泛。主要用于造纸、皮革、选矿业,硫化染料制造业、纺织印染业和处理工业废水中用来除汞、铝等。此外,还用于多硫化钠、有机合成、电影胶片等方面。
对于硫酸钠产品及其技术经济指标,世界上除原苏联和美国对其质量有较严格的要求外,大多数国家无统一的国家标准。国外公司一般只保证主要组分(Na2SO4)和水的含量,其他杂质的含量则多根据用户的具体要求而定。
中国国家标准总局于1992年发布的国家标准(GB6009-92)将无水硫酸钠划分为3类5个级别。具体要求如表4.6.1(另有部分厂家还生产Na2SO4含量为85%的粗硝)。
表4.6.1工业无水硫酸钠产品质量标准
十水硫酸钠(芒硝、格劳柏盐)产品质量参考标准和卫生部部颁药用硫酸钠(泻药)产品质量标准(卫生部部颁兽药标准)如表4.6.2和表4.6.3。
表4.6.2十水硫酸钠(芒硝、格劳柏盐)产品质量参考标准
表4.6.3药用硫酸钠(泻药)产品质量标准(卫生部部颁兽药标准)