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Natriumcarbonat

Soda – vielseitige, effektive & umweltfreundliche Reinigung

Detergent or washing powder. White powder with some blue particles. There is a dosing container on top

Natriumcarbonat, auch Soda oder Waschsoda genannt, ist eine chemische Verbindung mit einem breiten Anwendungsspektrum. Von der Reinigung über die Wasserenthärtung bis hin zur Lebensmittelindustrie erweist sich Natriumcarbonat als wichtiger Stoff mit vielen praktischen Anwendungen.

Kristallsysteme von Natriumcarbonat

Natriumcarbonat (Na₂CO₃) kann in sieben unterschiedlichen Kristallstrukturen auftreten. Jede davon hat eine leicht unterschiedliche Anordnung der Atome und Moleküle, was zu unterschiedlichen physikalischen Eigenschaften führen kann. Soda ist eine dieser sieben chemischen Verbindungen des Natriumcarbonats. Außerdem gibt es noch wasserfreies Natriumcarbonat (Na₂CO₃, Mineral: Natrit), Natriumcarbonat-Monohydrat (Na₂CO₃·H2O, Mineral: Thermonatrit), Natrium-Calcium-carbonat-Dihydrat (Na₂Ca(CO₃)₂·2H₂O, Mineral: Pirssonit), Natrium-Calcium-carbonat-Pentahydrat (Na₂Ca(CO₃)₂·5H₂O, Mineral: Gaylussit), Natriumcarbonat-Heptahydrat (Na₂CO₃·7 H₂O) und Natriumcarbonat-hydrogencarbonat-Dihydrat (Na(HCO₃)·Na₂CO₃·2H₂O, Mineral Trona).

 

Wofür wird Natriumcarbonat verwendet?

Natriumcarbonat ist aus unserem täglichen Leben kaum wegzudenken. Von der Reinigung über die Produktion bis hin zur Umwelttechnik – Soda zeigt sich als vielseitiger Helfer mit einem breiten Spektrum an praktischen Einsatzmöglichkeiten.

Natriumcarbonat ist ein wirksames und umweltfreundliches Reinigungsmittel, das hartnäckigen Schmutz, Fett und Flecken von den verschiedensten Oberflächen entfernt. Soda wird in vielen chemischen Prozessen verwendet, unter anderem bei der Herstellung von Säuren, Laugen und anderen chemischen Verbindungen. Bei der Herstellung von Seifen und Waschmitteln dient Soda als Alkaliquelle, um die Reinigungskraft zu erhöhen.

In der Eisen- und Glasindustrie wird es z. B. als Flussmittel eingesetzt. Soda senkt die Schmelztemperatur von Sand oder Quarzsand und anderen Glasrohstoffen und fördert die Bildung einer homogenen Glasmasse. Dadurch verkürzt sich die Schmelzzeit und die Glasproduktion wird wirtschaftlicher. In der Eisen- und Stahlindustrie wird Natriumcarbonat als Flussmittel beim Schmelzen von Roheisen oder bei der Stahlerzeugung eingesetzt. Es wird zur Entschwefelung von Roheisen und zur Entfernung von Verunreinigungen wie Phosphor verwendet und ermöglicht das Schmelzen von Eisen oder Stahl bei niedrigeren Temperaturen, was den Energieverbrauch senkt und den Prozess effizienter macht. In der Galvanotechnik wird Natriumcarbonat als Elektrolytbestandteil zum Beschichten oder Polieren von Metallen verwendet.

Es wird darüber hinaus ebenso zur Abgasreinigung (z.B. Rauchgasentschwefelung) verwendet, wie zur Wasseraufbereitung. In der Wasseraufbereitung wird Natriumcarbonat zur Enthärtung von Wasser eingesetzt, indem es überschüssige Härtebildner wie Calcium- und Magnesiumionen bindet. Darüber hinaus wird Natriumcarbonat in einigen Umweltanwendungen eingesetzt, z. B. zur Behandlung kontaminierter Böden und zur Neutralisierung saurer Gewässer.

Natriumcarbonat ist ein Bestandteil bei der Herstellung von Papier und Pappe, da es die Zellulose auflöst und die Papierfasern bleicht. Es wird auch in einigen Recyclingprozessen für Papier und Karton verwendet, um Tinten- und Farbstoffrückstände zu entfernen und das Papier für die Wiederverwendung vorzubereiten.

Various glass panes, laid on top of each other in a fan pattern
Liquid glass is poured into a mold
Flue gas desulphurization system

Wie wird Natriumcarbonat hergestellt?

Natriumcarbonat wird auf verschiedene Weisen gewonnen, aber die beiden gängigsten Methoden sind das Solvay-Verfahren und das Trona-Erz-Verfahren. Von der Gesamtproduktion werden 70-80 % der Soda durch die Umwandlung von Kochsalz (NaCl) hergestellt. Die restlichen 20-30 % werden aus natürlich vorkommenden Soda-Lagerstätten gewonnen.

Trona Methode

Trona ist ein natürliches Mineral, das reich an Natriumcarbonat (Na₂CO₃) und Natriumbicarbonat (NaHCO₃) ist. Es bildet sich durch die Verdunstung von alkalischen Seen oder Salzseen und ist in einigen Regionen der Welt in großen Mengen vorhanden. Trona wird häufig als natürliche Quelle für Natriumcarbonat genutzt und in Bergwerken abgebaut. Zur Herstellung von reinem Soda, mit Natriumhydrogencarbonat (Natron) als Zwischenprodukt, werden die abgebauten Vorkommen, aufgrund der Verunreinigungen der Ausgangsmineralien, vor der Weiterverarbeitung umkristallisiert und durch Kalzinierung bei 200 °C in gereinigtes kristallwasserfreies Soda überführt.

Solvay Verfahren

Das Solvay-Verfahren ist die am weitesten verbreitete Methode zur industriellen Herstellung von Natriumcarbonat. Bei diesem mehrstufigen Verfahren wird aus einer Ammoniumchloridlösung das Nebenprodukt Natriumhydrogencarbonat abgetrennt und anschließend kalziniert, d.h. bei hoher Temperatur (> 200°C) erhitzt. Dabei zersetzt es sich unter Freisetzung von Kohlendioxid und Wasser zu Natriumcarbonat (Soda).

Das Natriumcarbonat kann durch Filtration, Zentrifugieren und Trocknung als Pulver gewonnen werden.

Schema Solvay-Verfahren zur Herstellung von Natriumcarbonat

Solvay-Verfahren zur Herstellung von Natriumcarbonat (Soda)

Wann kommen Zentrifugen zum Einsatz?

Sowohl bei der Gewinnung von Soda aus natürlichen Vorkommen als auch bei den chemischen Prozessen werden unsere Siebschneckenzentrifugen zur Abtrennung der Feststoffe nach dem Wasch- und Kristallisationsprozessen eingesetzt.

Auswahlkriterium des Zentrifugentyps

Vorteile einer Siebschneckenzentrifuge

  • Verarbeitung von Suspensionen auch mit geringerer Feststoffkonzentration
  • Unempfindlicher in der Arbeitsweise bei der Abtrennung der Feststoffe bei häufig vorkommenden Schwankungen in der Aufgabekonzentration.
  • Hohe G-Zahl und spontane Entwässerung sorgen für eine niedrige Restfeuchte
Plant image: SIEBTECHNIK TEMA sieve screw centrifuge type CONTURBEX and a fluidized bed dryer from TEMA Process
CONTURBEX sieve screw centrifuge-for sodium carbonate or soda ash
CONTURBEX sieve screw centrifuge-for sodium carbonate or soda ash
CONTURBEX sieve screw centrifuge-for sodium carbonate or soda ash

Verschleißschutz

SIEBTECHNIK TEMA Zentrifugen werden speziell für die jeweilige Trennaufgabe optimiert. Bei der Werkstoffauswahl haben sich austenitische und ferritische Edelstähle im Zentrifugenbau für normal beanspruchende Anwendungen bewährt.

Bei Prozessen, in denen abrasive Stoffe verarbeitet werden, müssen die Zentrifugen mit einem wirksamen Verschleißschutz versehen werden. Ausgehend von der Steinkohleverarbeitung haben wir seit 1922 Verschleißschutzsysteme kontinuierlich weiterentwickelt.

Unsere Zentrifugen können mit hoch entwickelten Verschleißschutzsystemen aus z.B. Wolframcarbid, Stellite® oder Keramiktiles ausgerüstet werden, um nur einige zu nennen. Auch Gummierungen oder Matrixbeschichtungen haben sich in verschiedenen Anwendungen bewährt.

Bei Bedarf entwickeln unsere Ingenieure für unsere Kunden weltweit neue und effiziente Lösungen in der Beschichtungs-, Klebe- und Fügetechnik.

Werkstoffe

Zentrifugenbauteile sind nicht nur hohen Kräften ausgesetzt, sondern müssen auch verfahrenstechnischen Anforderungen wie Korrosion, Verschleiß und hohen Temperaturen standhalten. Außerdem spielen Kosten und Verfügbarkeit der Werkstoffe eine wichtige Rolle. Nach diesen sehr spezifischen Anforderungen wählen unsere Kunden die erforderlichen produktberührten Werkstoffe aus.

Duplex- und hochlegierte Edelstähle, Hastelloy® und Titanwerkstoffe für die unterschiedlichsten Prozesse und Beanspruchungen gehören zu unserem Tagesgeschäft im Zentrifugenbau. Unser Qualitätsmanagement hat für die Konstruktion, die Fertigungsverfahren und die Bauteilprüfung sehr detaillierte und kosteneffiziente Prozesse auf Basis der europäischen Richtlinien entwickelt.

Typische Blech- und Schmiedewerkstoffe für produktberührte Zentrifugenbauteile sind z.B.

  • EN 1.4404 / AISI 316L
  • EN 1.4571 / AISI 316Ti
  • EN 1.4462 / AISI 318LN / Duplex
  • EN 1.4410 / AISI F53 / Super Duplex
  • Lean Duplex
  • EN 1.4539 / AISI 904L
  • EN 1.4547 / 254SMO®
  • EN 1.4529 / AISI 926
  • EN 2.4819 / INCONEL® Alloy C-276
  • EN 2.4602 / Hastelloy® C22
  • EN 2.4610 / Hastelloy® C4
  • EN 3.7035 / Ti-II / Titan 994-Ti-grade 2
  • EN 3.7235 / Ti-IIPd / Titan 994 Pd-Ti-grade 7
  • sowie deren Gusswerkstoffe

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