Содовое сырье

СОДОВОЕ СЫРЬЁ (а. soda raw materials; н. Rohstoff fьr Sodagewinnung; ф. materiaux de carbonate de sodium, soude naturelle; и. materia prima de soda) — природные минеральные образования, содержащие в своём составе углекислый натрий, из которых экономически целесообразно получать кальцинированную или каустическую соду в промышленных масштабах.

Сода была известна с давних времён. Ещё древние египтяне применяли природную соду (из озёрных вод) как моющее средство, а также для варки стекла. До 18 в. карбонаты натрия и калия называли "алкали", т.е. щёлочью. В 1736 французский учёный А. Л. Дюамель дю Монсо впервые различил эти два вещества: первое стали называть сода (по растению Salsola Soda, из золы которого её добывали), а второе — поташом.

Содовое сырье разнообразно по химическому составу, содержанию полезных и вредных компонентов, условиям образования и промышленным свойствам. Различают 2 группы содового сырья. В первую группу входят месторождения собственно природной соды, представленные горными породами с большим количеством минералов, содержащих карбонаты и бикарбонаты натрия — трона Na₂CО₃•NaHCО₃•2H₂О, натрон, или сода Na₂CО₃•10H₂О, нахколит Na₂CО₃, термонатрит Na₂CО₃•H₂О, давсонит NaAlCО₃(OH)₂, гейлюссит Na₂Ca₃CО₃₂•5H₂О, шортит Na₂Ca₂CО₃₃, или подземными водами содового типа с повышенным (более 5 г/л) содержанием карбонатов натрия.

Месторождения и проявления природной соды могут быть различного происхождения. В результате эвапоритового процесса образуются промышленные месторождения содового сырья. Они представлены современными сухими содовыми соляными озёрами с залежами натрона, троны и галита (озёра Магади в Кении, Сёрлс и Оуэнс в США, Вади-эн-Натрун в Египте), рапными озёрами (Натрон в Танзании, Лагуна-Качи в Боливии, Танатар, Доронинское, Киран в CCCP), высохшими озёрами, от которых остались большие запасы грунтовых вод и рассолов (Тескоко в Мексике, Макгадикгади в Ботсване), и ископаемыми отложениями соляных содовых озёр (месторождения Грин-Ривер, Пайсинес-Крик в США, район Бейпазары в Турции). Потенциальным содовым сырьем являются давсонитовые отложения, сформировавшиеся при катагенезе песчано-глинистых пород под воздействием содовых вод (месторождения Заозёрное в Припятской впадине, Берёзовоярское и Верхнетерсинское в Кузбассе, CCCP; Сиднейский угольный бассейн, Австралия), подземные содовые воды (Квинсленд, Австралия; Бакинская мульда, CCCP), ультращелочные изверженные породы (нефелиновые сиениты Хибинского массива) и карбонатитовые лавы (вулкан Ол-Доиньо-Ленгаи, Танзания).

Для химического получения кальцинированной соды применяют аммиачный способ. В CCCP для этого используют каменную соль 2-го сорта, из которой готовят рассол с минерализацией 310-315 г/л, содержащий 300-310 г/л NaCl, менее 2 г/л Ca, менее 1% Mg, менее 2% К, менее 4,5% SО₄^2-. Известняк, применяемый при производстве кальцинированной соды, должен содержать более 95% CaCО₃, не более 3,5% MgCО₃, менее 0,5% SiО₂ и 1% полуторных оксидов.

Для получения каустической соды диафрагменным методом с железным катодом и электроосмосом с ртутным катодом применяются рассолы с содержанием NaCl более 310 г/л, Ca менее 1,27 г/л, Mg менее 0,16 г/л, SО₄2- менее 2,68 г/л, К менее 0,2 г/л.

В CCCP до 1974 разрабатывались небольшие озёрные месторождения природной соды (Михайловское, Петуховское и др.). Добыча натрона велась диффузным выщелачиванием. Годовая добыча равнялась 100-150 тысяч т. Эксплуатация этих месторождений прекращена из-за низкой рентабельности. За рубежом открытая добыча природной соды из отложений и рассолов современных озёр осуществляется в США (озёра Сёрлс, Оуэнс), Кении (озеро Магади, до 200 тысяч т/год), Мексике (озеро Тескоко, 230 тысяч т), Чаде (5-10 тысяч т), Индии, Китае, Египте и др. В США с 50-х гг. разрабатываются практически мономинеральные пластовые залежи троны месторождения Грин-Ривер (штат Вайоминг) с содержанием Na₂CО₃ 80-90%. При подземной добыче применяется камерно-столбовая система. Начата добыча растворением и ведутся исследования по организации открытой добычи.

В CCCP кальцинированную соду производят в основном при переработке поваренной соли и карбонатных пород, а также при комплексной переработке нефелина Хибинских месторождений и Кия-Шалтырского. В 1985 произведено 5,03 млн. т.

Мировое производство кальцинированной соды составляет 28-29 млн. т в год, причём доля природной соды постоянно возрастает, достигая 1/3 от общего производства; 90% добычи приходится на США, где практически все заводы искусственной кальцинированной соды были закрыты. Общее количество добываемой троны в США превышает 10 млн. т в год. Основным потребителем кальцинированной соды является стекольная, химическая промышленность и цветная металлургия. Меньшая доля потребления приходится на целлюлозно-бумажную, нефтехимическую и нефтеперерабатывающую, пищевую и медицинскую промышленности.