ГЛАВА 1. СВОЙСТВА И ОБЛАСТИ ПРИМЕНЕНИЯ. 1.1. Технические характеристики нитрата кальция. Кальция нитрат, кальциевая селитра, азотнокислый кальций — неорганическая соль азотной кислоты. Существует две основных технологии производства нитрата кальция – обработка извести азотной кислотой, и получение нитрата кальция как побочного продукта процесса Одда. 1. Обработка извести азотной кислотой. Измельченная известь и азотная кислота концентрации 50-60% смешиваются в емкостях с мешалками. Компоненты реагируют с образованием раствора нитрата кальция по следующей формуле: CaCO3 + 2 HNO3 → Ca(NO3)2 + CO2 + H2O Углекислый газ и водяной пар, высвобождаемые реакцией вытягиваются, и любые захваченные капли удаляются системой очистки газов. Товарный нитрат кальция содержит 5-7% нитрата аммония для улучшения свойств хранения. Требуемое содержание нитрата аммония может быть достигнуто нейтрализацией остающейся свободной азотной кислоты аммиаком или добавлением раствора нитрата аммония. Если нитрат кальция используется для производства жидких удобрений, то этап выпаривания пропускается. Любые включения или другие компоненты извести, которые не среагировали с азотной кислотой, должны быть удалены фильтрованием. Если требуется гранулированный продукт, раствор нитрата кальция отправляется в выпарной аппарат, чтобы получить концентрацию, необходимую для гранулирования. После нитрат кальция гранулируется, охлаждается, просеивается и пакуется в мешки. 2. Получение нитрата кальция как побочного продукта процесса нитрирования (процесс Одда). По данной технологии получают нитрат кальция на крупнейшем в мире производстве – Yara в Порсгрунн и Гломфьорд (Норвегия). Процесс Одда используется для производства комплексных удобрений, которые являются основным продуктом Yara, а нитрат кальция – побочным. Процесс Одда – метод промышленного производства азотных удобрений, изобретенный Эрлингом Джонсоном в норвежском городе Оддо, в 1927 году. Этот процесс связан с подкислением фосфоритов и азотной кислоты, чтобы производить смесь фосфорной кислоты и нитрата кальция. Ca3(PO4)2 + 6HNO3 → 2H3PO4 + 3Ca(NO3)2 Далее смесь охлаждается до температуры ниже 0 градусов Цельсия, в которых кристаллизированный нитрат кальция может быть отделен от фосфорной кислоты. Нитрат кальция, как товарный продукт, характеризуют два основных параметра: 1. Форма выпуска; 2. Область применения; По форме выпуска нитрат кальция подразделяется на гранулированный, кристаллический, жидкий (раствор нитрата кальция) и нитрат кальция в хлопьях. Производится также аммонизированный раствор нитрата кальция, который помимо нитрата кальция содержит аммиачную селитру (нитрат аммония). Нитрат кальция, производимый в любой из вышеперечисленных форм, может применяться для различных целей. Основные области применения нитрата кальция в России следующие: 1. Добавка для строительных растворов и бетонов. Использование нитрата кальция в бетонах и растворах базируется на двух эффектах. Ион кальция ускоряет образование гидроксида кальция и, как следствие, схватывание и усадку. Ион нитрата приводит к образованию гидроксида железа, который защищает арматуру от коррозии; 2. Водорастворимое минеральное удобрение для капельного орошения. В данной области применения нитрат кальция востребован крупными тепличными хозяйствами; 3. Приготовление раствора для бурения, тампонирования и ремонта нефтяных и газовых скважин. В мировой практике к вышеуказанным областям применения добавляются производство взрывчатых веществ, водоподготовка, охлаждающие ванны, абсорбирование и хранение тепловой энергии на солнечных электростанциях. Таблица 1.1 Физико-химические характеристики нитрата кальция | Общие | | Традиционные названия | кальциевая селитра, норвежская селитра, азотнокислый кальций | | Хим. формула | CaN2O6 | | Физические свойства | | Состояние | гранулы сферической формы белого, светло-серого, светло-бежевого цвета | | Молярная масса | 164,088 г/моль | | Плотность | (безводная) 2,504 г/см³; | | (тетрагидрат) 1,896 г/см³ | | Термические свойства | | Температура | | • плавления | (безводная) 561 °C; | | (тетрагидрат) 42,7 °C | | • кипения | (безводная) разлагается; | | (тетрагидрат) 132 °C | | • вспышки | негорючая °C | | Мол. теплоёмк. | 149,33 Дж/(моль·К) | | Энтальпия | | • образования | -937,2 кДж/моль | | Химические свойства | | Растворимость | | • в воде | Безводной: 121,2 г/100 мл (20 °C); 271,0 г/100 мл (40 °C); 359 г/100 мл (51,6 °C). | | Тетрагидрата: 102 г/100 мл (0 °C); 129 г/100 мл (20 °C); | | • в спирте и ацетоне | (100 °C) 363 г/100 мл | | Структура | | Кристаллическая структура | кубическая (безводная) | | моноклинная (тетрагидрат) | Источник: по данным открытых источников информации
1.2. Области применения нитрата кальция. Основной областью применения технического нитрата кальция в России является комплексное улучшение свойств бетонов и строительных растворов. Технический нитрат кальция востребован в нефтегазовой отрасли – главным образом как материал для приготовления растворов глушения и тампонирования нефтяных скважин. Нитрат кальция технического качества является полифункциональной (в зависимости от дозировки) добавкой в бетоны и обладает свойствами, которые позволяют использовать его: 1) В качестве ускорителя твердения; 2) Для долгосрочного повышения прочностных характеристик бетона; 3) В качестве анодного замедлителя коррозийных процессов арматурной стали в бетонах; 4) Нитрат кальция разрешен к применению в качестве модифицирующей добавки в бетоны и строительные растворы при возведении монолитных бетонных и железобетонных конструкций, монолитных частей сборно-монолитных конструкций и замоноличивания стыков сборных конструкций, как противоморозная добавка при установившейся среднесуточной температуре наружного воздуха ниже 5 градусов. В сельском хозяйстве нитрат кальция широко применяется как водорастворимое удобрение в системах капельного орошения. Капельное орошение — метод полива, при котором вода подаётся непосредственно в прикорневую зону выращиваемых растений регулируемыми малыми порциями с помощью дозаторов-капельниц. Позволяет получить значительную экономию воды и других ресурсов (удобрений, трудовых затрат, энергии и трубопроводов). Капельное орошение также обеспечивает другие преимущества (более ранний урожай, предотвращение эрозии почвы, уменьшение вероятности распространения болезней и сорняков). Широкое использование метод впервые получил в Израиле, где в условиях дефицита воды в 1950-х годах начались опыты по внедрению системы капельного орошения.
Изначально капельное орошение получило распространение в тепличном производстве, но на сегодня уже широко используется и в открытом грунте для выращивания овощей, фруктов и винограда. Наибольший эффект применение капельного орошения даёт в зонах недостаточного увлажнения. Таблица 1.2 Структура потребления нитрата кальция по областям применения в мире Источник: по данным открытых источников информации
| 
