Ас тұзының физика-химиялық қасиеттері
Ас тұзы табиғатта ең көп тараған тұздардың бірі. Сондықтан ас тұзын өндіру саласы кез келген мемлекетте қолға жақсы алынған. Натрий хлоридінің негізгі қоры тасты тұз қыртысы NaCl – галитті минералы және сильвинит КСІ*NaСІ минералы, сонымен қатар рассол (тұзды көл, табиғи тұзды су, теңіз бен мұқит сулары және рассло көздері) түрлерінде кеңінен кездеседі. Натрий хлориді, немесе аз тұзы, NaCl (молекулалық массасы 58,448) хлорлысутекті (тұз) қышқылының тұзы болып есептеледі. Таза натрий хлориді – 39,336% Na және 60,664% СІ құралған түссіз кристалданған зат. NaCl-дың балқу температурасы 8010С, қайнау температурасы 14130С. Ас тұзы ерте заманнан-ақ ерітінділерден буландыру арқылы алынған. NaCl- таза ерітінділерден дұрыс куб ретінде кристаллданады; ерітіндіде түзілген кристалдардың құрамында қоспалар болады, қоспалары бар кристалдар октаэдр немесе ромбты додекаэдр формасына ие бола алады. Кристаллдардың тығыздығы 2000С кезінде 2,16 г/см3 –ты құрайды. Модифицирлеуші агенттердің қатысуында хлорлы натрий көлемдік салмағы 0,7 г/см3 болатын үлес өлшемді дендриттер формасында кристаллдана алады. Мұндай түрде NaCl 1-2% - дық ерітіндіде еритін хлорид пен гидрототықтарының суда жақсы еритін, шоғырлы ерітінділерден бөлініп шығады немесе 0,05% сілті металының ферроцианді құрайтын қоспаны ақырындап араластыра отырып, вакуум астында булау кезінде бөлініп шығады. +0,150С температурадан төмен температурада тұз NaCl•2Н2О екі сулы кристаллогидраты түрінде криссталданады, ал осы температурадан жоғары температурада сусыз NaCl түрінде кристаллданады.
Көбінше таза галит түссіз болып келеді және шыны сияқты жылтырақ; қоспалары оны – сұр түстен қою-сұр түске, сары, ақшыл қызыл, қызыл (темір тотықтары), күрең түске және т.б. түстерге әртүрлі етіп бояйды. Галит көбінде калий тұзымен бірге көк, ақшыл көк түстер түрінде кездеседі, бұл түстер 2000С температураға дейін қыздырған кезде жоғалып кетеді, ол түстер радиактивті калий сәулелерінің металлды натрий болу әсерінен пайда болуы мүмкін. Кен орынына байланысты ас тұзы құрамында қоспа ретінде құм, каолинитті сипаттағы породалар, металлдардың сілтілі және сілтілі жер металдарының ерігіш тұздарының құрауы мүмкін.
NaCl ерігіштігі температурамен көп өзгермейді. NaCl қаныққан сулы ерітіндінің құрамы 1-кестеде және 1-суретте келтіріліп көрсетілген. Қаныққан сулы ерітінді 760 мм рт.ст. қысымда 108,70 температурада қайнайды (құрамында 28,41 % NaCl болады)[2].
1-кесте-Ас тұзының ерігіштігі
| Температура, 0С | NaCl құрамы | 100 моль NaCl келетін моль су мөлшері | Қатты күй | ||
| Салмақ, % | г/л | 1000 моль Н2О –ге моль | |||
| -21,2 -20 | 23,3 23,5 | 93,5 94,5 | Мұз+NaCl·2Н2О NaCl·2Н2О | ||
| -15 | 24,2 | 98,5 | -//- | ||
| -10 | 24,9 | -//- | |||
| -5 | 25,6 | -//- | |||
| 0,15 | 26,3 | NaCl·2Н2О+NaCl | |||
| 26,3 | -//- | ||||
| 26,4 | 110,5 | -//- | |||
| 26,45 | -//- | ||||
| 26,5 | -//- | ||||
| 26,7 | 112,5 | -//- | |||
| 26,9 | 113,5 | -//- | |||
| 27,1 | 114,5 | -//- | |||
| 27,3 | 115,5 | -//- | |||
| 27,45 | 116,5 | -//- | |||
| 27,6 | 117,5 | -//- | |||
| 27,9 | 119,5 | -//- | |||
| 28,25 | 121,5 | -//- | |||
| 29,0 | -//- | ||||
| 29,8 | -//- | ||||
| 30,65 | -//- | ||||
| 31,5 | 141,5 | -//- | |||
| 32,8 | -- | 157,5 | -//- | ||
| 37,5 | -- | -//- | |||
| 42,0 | -- | -//- | |||
| 46,6 | -- | -//- | |||
| 51,0 | -- | 320,5 | -//- | ||
| -- | 376,5 | -//- | |||
| -- | ∞ | -//- |
Барлық өндірілген ас тұзының құрамына қойылатын талаптар негізінен мынандай МЕСТ 13830-88.
2- кесте- Ас тұзының құрамы
| Көрсеткіштің атауы | Құрғақ затқа есептегендегі талаптық деңгей |
| Натрий хлоридінің массалық үлесі, % аз емес | 97,00-99,70 |
| Кальций-ионының массалық үлесі, % көп емес | 0,02-0,65 |
| Магний-ионының массалық үлесі, % көп емес | 0,01-0,25 |
| Сульфат-ионының массалық үлесі, % көп емес | 0,16-1,50 |
| Калий-ионының массалық үлесі, % көп емес | 0,02-0,20 |
| Темір (ІІІ) оксидінің массалық үлесі, % көп емес | 0,005-0,010 |
| Натрий сульфатының массалық үлесі, % көп емес | 0,20-0,22 |
| Суда ерімейтін қалдықтың массалық үлесі, % көп емес | 0,03-0,85 |
| Ылғалдың массалық үлесі, % көп емес | 0,1-0,35 |
| Ерітіндінің рН-ы | 6,5-8,0 |
Бүгінгі күнде өсімдіктің өсуіне байланысты қолданылатын стимуляторлар мен регуляторлар кеңінен қолданыла бастады. Бұл препараттар өсу организмдердің физиологиялық процестеріне активті әсер етеді. Минералды тұздар азықтық заттар ретінде қолданылады. Өнеркәсіптердің қарқынды дамуына байланысты тұзға деген сұраныс жылдан жылға артып келе жатыр. Өндірісте ол бастапқы немесе қосымша зат ретінде қолданады. Техникалық тұзда 93%NaCl болуы керек. NaCl 1500 астам өндірістерде қолданылады. Өнеркәсіптің әртүрлі салалары өздерінің өндірістік процестерінде әр түрлі минералды тұздардың үлкен мөлшерін пайдаланады. Тұздарды пайдаланатын барлық өнеркәсіптік салалардың ішінде ерекше орынды химиялық өнеркәсіп иеленеді, химиялық өнеркәсіп минералды тұздарды өндіріп қана қоймай, сондай-ақ оның ірі тұтынушысы болып табылады. Мұнда минералды тұздар қышқыл, сілті тұздар және басқа тұздар алуға негізгі шикізат ретінде, көптеген химиялық өндірістер үшін көмекші және шикізат ретінде қолданылады. Химиялық өнеркәсіпте ас тұзын хлор, күйдіргіш натр, сода және басқа да натрий тұздары мен хлор қосылыстарын алуға өте көп қолданылады. Тұзды тамаққа қолданудың жылдық орташа нормасы бір адамға шаққанда 8...10 кг шамасындай келеді[2].
Физика-химиялық қасиеттері. МЕСТ 13830-88 бойынша ас тұзының сорттарын оның құрамындағы негізгі құрамдастармен қоспалар мөлшерімен анықталады. Тағамдық ас тұзының өңдеу әдісі бойынша оларды мынадай түрге бөледі: майда кристалданған – выборачная, ұнтақталған әр түрлі (тасты өздігінен қайнатылған) және түрлі ірілі ұнтақ – електелмеген және електелген, ұнтақталмаған түрлі әр түрлі – кесектелген (глыба), майдаланған және түйіршіктелген (ядро), йодталған. Емдік және профилактикалық мақсатта шығарылатын ас тұзының барлық сорттарына МЕСТ 4232-65 бойынша 1тонна тұзға 25г калий йодын қосып шығаруы мүмкін (йодталған тұз). Йодталған тұздағы калий йодын тұрақтандыру үшін (экстра сортынан басқа) МЕСТ 4215-66 бойынша 1тонна тұзға 250г мөлшерде натрий тиосульфатын қосады. Калий йоды мен натрий тиосульфаты мөлшері қалыптан ауытқуы ±20%-тен артық емеске рұқсат етіледі. Йодталған тұзды ылғалдың мөлшері 0,5% артық болмауы керек. Бұл тұздың қалғандары кәдімгі тағамдық ас тұзынан айырмашылығы жоқ. Тұздың барлық сорттарындағы сулы ерітіндідегі тұздағы лакмус реакциясы бейтарапты немесе соған жақын болуы керек. Тұз көзге көрінетін бөгде механикалық қоспалардан тұрмауы қажет. “Майдаланған” және “түйіршіктелген” тұздардағы түйіршік диаметрі 40 мм дейін рұқсат етіледі. “Глиба” тұзы салмағы 3 кг-50 кг дейінгі кесек түрінде шығарылады. Ұнтақ және салмағы 3 кг аз кесектер қоспасы мөлшері 10% артық болмауы керек. Тағамдық ас тұзының маңызды сапасы, тауарлық түрін анықтауда - түстің орны ерекше. Жоғары сапалы тағамдық ас тұзының сорттары жоғары дәрежелі аққа ие. Тұздағы кез келген басқа түс: сарғылт, сарғыш, қызғыш және тағы басқа түстер онда ластайтын қоспалар бар екендігін көрсетеді. Мысалы, сарғыш түс құрамында (ІІІ) темір қосылыстары қатысқандығын байқатады. Тұздың ластану дәрежесін арнайы прибор – цветомер арқылы анықтауға болады[3].
Тұздың гигроскопиялық қасиеті деп ауаның салыстырмалы ылғалдылық кезіндегі тұздың ылғалды жоғалтпауы және ауадан ылғалды сіңіруі үрдістері жүрмеуін айтады.
Микро қоспалар. Ас тұзы негізгі құрамдастардан басқа әр түрлі қоспа элементтерден: бром, мыс, азот, темір, қорғасын, ванадий, күміс, қалайы, никел және титаннан тұрады, олар тұзда өте аз мөлшерде кездеседі. Бірақта тірі ағзаға біршама ықпал етеді.
Натрий хлориді немесе ас тұзы иіссіз (иодталған тұзда иодтың әлсіз иісі болады) болуы керек. Экстра сортындағы тұздың түсі ақ, қалған сорттағы тұздардың түстері сұрғылт, сарғылт болады. Экстра сортындағы құрғақ затқа есептегенде Na2SO4 максималды мәні 0,2 % басқа сорттар үшін 0,5 % болады. Экстра сортындағы тұз 0,8 мм төртбұрышты саңылау елегінен толық, ал 0,5 мм саңылаулы елек арқылы 95 % өтуі керек. Үгіттелген тұз 40 мм дәндік көлемде шығарылады, 1 т иодталған тұздағы иодид калий мәні 25 г немесе 0,00191% бос иод, KI тұрақтандыру үшін иодталған тұзға (буландырылған экстра сортынан басқа) 1 т тұз шамасына есептегенде 250 г натрий тиосульфатын қосады. Осы мөлшердің ауытқу шегі 20 % дейін ғана жіберіледі. Иодталған тұздағы ылғалдың шекті мәні 0,5 %. Құрамында KI қоспасы бар иодталған ас тұзын пайдалану шықшытты темір ауруларының – зобты эндемия ауруының алдын алады. Зобты эндемия ауыз суда иодтық жетіспеушілігінен пайда болады. Адамның күнделікті иодты пайдалану мөлшері 0,06-0,1 мг. Уақыттың өтуімен бірге калий иодиді тез ұшып кететін иодтың бөлінуімен тотығады. KI ыдырауы ылғалдылық қатысуымен, әсіресе тотықтырғыштардың қатысуымен едәуір жылдамдатылады.
Ас тұзына әр түрлі стабилизаторларды фосфаттарды, кальций, магний карбонаттарды қосу иодталған тұздардың тұрақтылығын арттырады. Ең жақсы стабилизатор – ол натрий тиосульфаты, ол элементарлы иодты NaI дейін тотықсыздандырады. Стабилизаторсыз KI 2-3 ай ішінде толығымен жойылып кетеді. Иодтың шығының болдырмау үшін сақтау кезінде иодталғн тұзға активтелген көмірді қосады. Иодталған тұзды құрғақ және ылғал әдістермен дайындайды. Ылғалды әдісте, форсунок немесе капельница арқылы құрамында натрий тиосульфаты бар KI ерітінді тұздарда шашыратады. KI ерітіндісінің концентрациясы тұздың ылғалдылығы 1 % - дан артық болмайтындай болуы керек. әдетте 2,5-5 г/л KI бар ерітіндіні қолданады. Иодталған тұздың сақталу мерзімін ұлғайту үшін, иодталған тұзды калий иодидінде дайындалған поливинилді спирт пен иод ерітіндісінің сулы иодинол ерітіндісімен (1 г/л I2 және 3 г/л KI) шашыратып иодттау керек. Иодттаудағы өндірісінің әр түрлі сатыларында жүзеге асырады. Мысалы, тасты және көл тұздарын оны ұнтақтау алдында иодттаған ыңғайлы. Одан әрі майдалау процессінде тұздар толығымен біркелкі калий иодидімен иодталады. Қайнатылған булы тұзды ылғалды әдіспен иодттану кептіру алдында кептіргіш барабандар да, сондай-ақ элеваторларда немесе транспортерларда орындалуы мүмкін. Иодталған тұзды балқытып, түйінделген иодты тұз алу әрекетті, мұндай жағдайда көлемі иодидінің едәуір мөлшерінің жоғалатының көрсетті. Ірі кристалды иодталған тұз алу үшін бассейндік кристаллдауға NaCl кристаллданып шыққанға дейін тұзды сорда KI қосу ұсынылады. Тұзды құрғақ әдіспен иодттау құрғақ тұзды калий иодидінің концентратымен араластыруға негізделген, калий иодидінің концентрат құрамы мөлшер бойынша қарастырылған стабилизацияланған KI шамасынан 100 есе үлкен, яғни 1 г KI тұздың 1000 г есептелген. Концентраттың алдын-ала дайындалуы қатты заттардың 1: 100 000 қатынаста біркелкі араласа алмайтындығы байланысты қарастырылған. Конценраттың ылғалдылығы 0,1 % артық болмауы керек. Концентратты тұзбен араластыру үшін иенекті, барабанды араластырғыштарды пайдаланады. Ең жетілген араластырғыштар, олар центробеждік және каскадты түрдегі араластырғыштар болып табылады. Тұзды құрғақ әдіспен иодтау бір кездерде кеңінен қолданды, өйткені ылғалды әдіске қарағанда, құрғақ әдіспен алынған құрғақ иодтталған тұз ылғалды иодтталған тұзға қарағанда едәуір тұрақты. Бірақ стабилизациялау әдісі ылғалды иодтты тұзда орындалғаннан кейін иодттаудың ылғалды әдісін қолданған қолайлы болды, бұл әдіс сондай-ақ қарапайымдылығымен ерекшеленеді[1;2].
Тұзды көлдерден тұз өндіру үрдісі негізінен табиғи жағдайда және өндірістік жағдайда жүргізілуі мүмкін, өндіру тәсіліне байланысты өнім өздігінен тұнбаланатын тұз, тұндырылған тұз, буландырып алынатын тұз болып бөлінеді. Өздігінен тұнбаланатын тұз өндіру барлық тұз өнімдерін өндірудің жартысын құрайды. Аталған тұз тұзды көлдердегі суды табиғи жағдайда буландыру нәтижесінде бөлініп шығады. Көл түбіндегі тұз қабатынан тұзды әртүрлі техникаларды - бульдозерлер, экскаваторлар, тұзсорғыштар және т.б. пайдаланып өндіреді. Аталған тұзды қоспалардан тазарту үшін шайылады, майдаланады. Өздігінен тұнбалану тәсілі табиғи жағдайға тәуелді. Сондықтан көп жағдайда тұзды қолдан арнайы жасалған су қоймаларында тұнбалайды. Ол үшін тұздықты сәуір-қазан айларында тығыздығын d =1,16-1,21 мөлшеріне жетікізіп дайындайды. Содан соң мамыр-шілдеде тығыздығын d =1,74-1,252 көтеріп одан тұнбаланған тұз алады, d = 1,252-ден әдетте асырылмайды.