Плотность водных растворов хлорида кальция

Теплофизические свойства и температура замерзания водных растворов NaCl и CaCl2

В таблице представлены теплофизические свойства раствора хлористого кальция CaCl2 в зависимости от температуры и концентрации соли: удельная теплоемкость раствора, теплопроводность, вязкость водных растворов, их температуропроводность и число Прандтля. Концентрация соли CaCl2 в растворе от 9,4 до 29,9 %. Температура, при которой приведены свойства определяется содержанием соли в растворе и находится в диапазоне от -55 до 20°С.

Водный раствор хлорида кальция CaCl2 может не замерзать до температуры минус 55°С. Для достижения этого эффекта концентрация соли в растворе должна быть 29,9%, а его плотность составит величину 1286 кг/м3.

При увеличении концентрации соли в растворе увеличивается не только его плотность, но и такие теплофизические свойства, как динамическая и кинематическая вязкость водных растворов, а также число Прандтля.

Например, динамическая вязкость раствора CaCl2 с концентрацией соли 9,4 % при температуре 20°С равна 0,001236 Па·с, а при увеличении концентрации хлорида кальция в растворе до 30%  его динамическая вязкость увеличивается до значения 0,003511 Па·с.

Следует отметить, что на вязкость водных растворов этой соли наиболее сильное влияние оказывает температура. При охлаждении раствора хлорида кальция с 20 до -55°С его динамическая вязкость может увеличиться в 18 раз, а кинематическая — в 25 раз.

Даны следующие теплофизические свойства раствора CaCl2:

• плотность раствора, кг/м3;
• температура замерзания °С;
• удельная (массовая) теплоемкость, кДж/(кг·град);
• коэффициент теплопроводности, Вт/(м·град);
• динамическая вязкость водных растворов, Па·с;
• кинематическая вязкость раствора, м2/с;
• коэффициент температуропроводности, м2/с;
• число Прандтля.

Плотность раствора хлористого кальция CaCl2 в зависимости от температуры

В таблице указаны значения плотности раствора хлористого кальция CaCl2 различной концентрации в зависимости от температуры.
Концентрация хлорида кальция CaCl2 в растворе от 15 до 30 % при температуре от -30 до 15°С. Плотность водного раствора хлористого кальция увеличивается при снижении температуры раствора и увеличением в нем концентрации соли.

Теплопроводность раствора CaCl2 в зависимости от температуры

В таблице представлены значения теплопроводности раствора хлористого кальция CaCl2 различной концентрации при отрицательных температурах.
Концентрация соли CaCl2 в растворе от 0,1 до 37,3 % при температуре от -20 до 0°С. По мере роста концентрации соли в растворе его теплопроводность снижается.

Теплоемкость раствора CaCl2 при 0°С

В таблице представлены значения массовой теплоемкости раствора хлористого кальция CaCl2 различной концентрации при 0°С. Концентрация соли CaCl2 в растворе от 0,1 до 37,3 %. Следует отметить, что с повышением концентрации соли в растворе, его теплоемкость снижается.

Температура замерзания растворов солей NaCl и CaCl2

В таблице приведена температура замерзания растворов солей хлористого натрия NaCl и кальция CaCl2 в зависимости от концентрации соли. Концентрация соли в растворе от 0,1 до 37,3 %. Температура замерзания солевого раствора определяется концентрацией соли в растворе и для хлорида натрия NaCl может достигать значения минус 21,2°С для эвтектического раствора.

Необходимо отметить, что раствор хлористого натрия может не замерзать до температуры минус 21,2°С, а раствор хлористого кальция не замерзает при температуре до минус 55°С.

Плотность раствора NaCl в зависимости от температуры

В таблице представлены значения плотности раствора хлористого натрия NaCl различной концентрации в зависимости от температуры.
Концентрация соли NaCl в растворе от 10 до 25 %. Значения плотности раствора указаны при температуре от -15 до 15°С.

Теплопроводность раствора NaCl в зависимости от температуры

В таблице даны значения теплопроводности раствора хлористого натрия NaCl различной концентрации при отрицательных температурах.
Концентрация соли NaCl в растворе от 0,1 до 26,3 % при температуре от -15 до 0°С. По данным таблицы видно, что теплопроводность водного раствора хлорида натрия снижается по мере роста концентрации соли в растворе.

Удельная теплоемкость раствора NaCl при 0°С

В таблице представлены значения массовой удельной теплоемкости водного раствора хлористого натрия NaCl различной концентрации при 0°С. Концентрация соли NaCl в растворе от 0,1 до 26,3 %. По данным таблицы видно, что с повышением концентрации соли в растворе, его теплоемкость снижается.

Теплофизические свойства раствора NaCl

В таблице представлены теплофизические свойства раствора хлористого натрия NaCl в зависимости от температуры и концентрации соли. Концентрация хлорида натрия NaCl в растворе от 7 до 23,1 %. Необходимо отметить, что при охлаждении водного раствора хлорида натрия его удельная теплоемкость меняется слабо, теплопроводность снижается, а значение вязкости раствора увеличивается.

Даны следующие теплофизические свойства раствора NaCl:

• плотность раствора, кг/м3;
• температура замерзания °С;
• удельная (массовая) теплоемкость, кДж/(кг·град);
• коэффициент теплопроводности, Вт/(м·град);
• динамическая вязкость раствора, Па·с;
• кинематическая вязкость раствора, м2/с;
• коэффициент температуропроводности, м2/с;
• число Прандтля.

Плотность растворов хлористого натрия NaCl и кальция CaCl2 в зависимости от концентрации при 15°С

В таблице представлены значения плотности растворов хлористого натрия NaCl и кальция CaCl2 в зависимости от концентрации.

 Концентрация соли NaCl в растворе от 0,1 до 26,3 % при температуре раствора 15°С. Концентрация хлорида кальция CaCl2 в растворе находится в диапазоне от 0,1 до 37,3 % при его температуре 15°С.

Плотность растворов хлорида натрия и кальция растет при увеличении содержания в нем соли.

Коэффициент объемного расширения растворов хлористого натрия NaCl и кальция CaCl2

В таблице даны значения среднего коэффициента объемного расширения водных растворов хлористого натрия NaCl и кальция CaCl2 в зависимости от концентрации и температуры. Коэффициент объемного расширения раствора соли NaCl указан при температуре от -20 до 20°С.

Коэффициент объемного расширения раствора хлорида CaCl2 представлен при температуре от -30 до 20°С.

Свойства и получение хлорида кальция

1. ХЛОРИД КАЛЬЦИЯ. ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА.. 2

2. ПРИМЕНЕНИЕ. 4

3. СЫРЬЕ. 6

4. ПОЛУЧЕНИЕ ПЛАВЛЕНОГО ХЛОРИДА КАЛЬЦИЯ ИЗ ДИСТИЛЛЕРНОЙ ЖИДКОСТИ СОДОВОГО ПРОИЗВОДСТВА.. 8

5. ПОЛУЧЕНИЕ ХЛОРИДА КАЛЬЦИЯ ИЗ МАТОЧНОГО ЩЕЛОКА ХЛОРАТНОГО ПРОИЗВОДСТВА.. 11

6. ПОЛУЧЕНИЕ ГИДРООКСИХЛОРИДА КАЛЬЦИЯ И ХЛОРИДА КАЛЬЦИЯ ИЗ НЕГО.. 12

7. ПОЛУЧЕНИЕ БЕЗВОДНОГО ХЛОРИДА КАЛЬЦИЯ ИЗ СОЛЯНОЙ КИСЛОТЫ И ИЗВЕСТНЯКА.. 14

Список использованной литературы.. 18

1. ХЛОРИД КАЛЬЦИЯ. ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА

Хлорид кальция СаСІ2 образует белые кристаллы кубической формы с плотностью 2,51 г/см3. Плавится при 772°С. Сильно гигро­скопичен, на воздухе расплывается.

Равновесная относительная влажность воздуха над СаСІ2 ×2Н2О при 20°С равна 22%, при 50°С – 17%, а над СаС12×6Н2О при 10°С – 38%, при 20°С – 32,3%, при 24,5°С – 31%.

Высушивание гранулированным хлоридом кальция при 25°С позволяет понизить влажность газа до 0,14 – 0,25 г воды в 1 л.

С аммиаком СаСІ2 образует двойные соединения CaCl2×4NH3. СаСІ2×8NH3.

а в присутствии SiO2 или идут реакции:

Заметное разложение СаС12 в сухом и влажном воздухе идет выше 830°С, в присутствии – выше 720°С, в присутствии Al2O3 выше 800°С.

Известен субхлорид кальция СаС12 устойчивый при температуре выше 800°С, образующийся при нагревании СаС12 с металлическим кальцием. Субхлорид кальция окрашен в красно-фиолетовый цвет. Он может быть получен при комнатной температуре в метастабильном состоянии при быстром переохлаждении.

В солянокислых растворах растворимость СаС12 уменьшается и тем в большей степени, чем ниже температура. При 0° в растворе с содержанием 27,98% НС1 растворяется 9,1% СаС12 (вместо 37,30% в воде), при 15°С и содержании в растворе 26,20% НС1 рас­творяется 21,3% СаС12 (вместо 41,2% в воде).

В системе НС1—СаС12—Н2О при 15°С кристаллизуются две твердые фазы: СаС12×2Н2О и СаС12×6Н2О, при 25°С – три твердые фазы: СаС12×2Н2О, СаС12×4Н2О, СаС12×6Н2О. Хлорид кальция высаливает NaCl из его водных растворов, особенно при пониженных температурах.

Растворимость NaCI в системе СаС12—NaCl—Н2О (при 0°С) непре­рывно уменьшается по мере растворения СаС12 (от 26,23% в воде до 0,62% в растворе, содержащем 34,87% СаС12). При более высо­ких температурах, помимо NaCl, кристаллизуются также СаС12.

2. ПРИМЕНЕНИЕ

Хлорид кальция используют в производстве хлорида бария, некоторых красителей, для коагуляции латекса, в химико-фармацевтической промышленности, при обработке сточных вод, в системах для кондиционирования воздуха, при экстракции масел и др. В связи с большой гигроскопичностью его часто применяют в ка­честве осушителя газов и жидкостей. Его применяют также для получения металлического кальция электролизом, для производ­ства кальциевых сплавов и баббитов.

Низкие температуры замерзания водных растворов хлорида кальция позволяют применять его в качестве хладоносителя в хо­лодильном деле и в качестве антифриза для двигателей внутрен­него сгорания в авиации, автомобильном транспорте, для борьбы с гололедицей, для предотвращения смерзаемости угля и руд при транспортировании в зимнее время и др. Существенным недостат­ком его является сильное коррозирующее действие на металлы, которое уменьшается при введении в раствор хлорида кальция окислителей – хроматов или бихроматов. Коррозия умень­шается и в присутствии ионов магния. Раствор СаС12 + MgCl2 также служит жидкостью с низкой температурой замерзания. Его приготовляют как из твердых солей, так и смешивая, на­пример, конечный карналлитовый щелок с предва­рительно упаренной дистиллерной жидкостью содового производ­ства.

За рубежом масштабы применения хлорида кальция весьма велики вследствие использования его для обеспыливания грунто­вых и щебеночных дорог и при строительстве дорог.

Периодиче­ское (3 – 4 раза за летний сезон) нанесение раствора СаС12 устра­няет пылеобразование. При строительстве дорог СаС12 используют в качестве одного из компонентов цементо-грунта – подстилаю­щего слоя дороги.

При строительстве 1 км силикатированной до­роги расходуют ~3т 75% раствора СаС12.

Хлорид кальция можно применять для предотвращения пыления угля, в частности для предотвращения появления взрывоопас­ной угольной пыли в шахтах, а также в качестве гербицида для уничтожения сорняков на железнодорожных путях.

Хлорид кальция может быть использован для мелиорации солонцовых почв с большей эффективностью, чем гипс. Возможно также использование его раствора в качестве тяжелой жидкости при углеобогащении.

Хлорид кальция выпускают в виде раствора, плавленого про­дукта (порошкообразного, чешуйчатого или гранулированного), представляющего собой смесь двух- и четырехводного кристалло­гидратов, и в виде кальцинированного, обезвоженного продукта (порошкообразного или гранулированного).

Кальцинированный и плавленый хлорид кальция упа­ковывают в металлические барабаны, в полиэтиленовые или бу­мажные пятислойные битумированные мешки.

Предложено пере­возить его в железнодорожных цистернах, загружаемых горячим концентрированным раствором СаС12, затвердевающим при есте­ственном охлаждении.

Для разгрузки в цистерну необходимо по­дать воду или разбавленный раствор в количестве, требующемся для получения стандартного раствора.

3. СЫРЬЕ

Сырьем для производства плавленого хлорида кальция служат промышленные отходы растворов хлорида кальция, получающиеся в больших количествах на содовых заводах, при производстве хло­рата калия и др.

Дистиллерная жидкость, получающаяся в производстве соды по аммиачному способу при регенерации аммиака по реакции:

имеет плотность 1,12—1,13 г/см3 и содержит 9,2 – 11,3% СаС12, 4,7 – 5% NaCI и небольшие количества растворенных гипса, гидро­окиси кальция и аммиака в смеси с взвешенным осадком. Послед­ний состоит из СаСО3, Са(ОН)2 и CaSO4×2H2O; количество осадка равно 20 – 25 кг/м3. На каждую тонну производимой соды выбрасывается в дистиллерной жидкости более 1 т СаСІ2 и 0,6 – 0,8 т NaCI.

Этот щелок является отходом производства и выпускается в виде товарного продукта, применяемого для разных целей, в частности для производства хлорида бария.

Путем его выпари­вания получают твердый (плавленый) хлорид кальция.

Для производства хлорида кальция сырьем служат также со­ляная кислота и высококачественный известняк, содержащий малые количества примесей R2O3, MgO, SiO2, S и P.

В некоторых случаях хлорид кальция (22 – 25% раствор) полу­чают из хлормагниевого рассола, обрабатывая его гашеной из­вестью и отделяя на фильтре осадок гидроокиси магния1в.

Хлорид кальция образуется при хлорировании окиси кальция выше 600°С, а также при хлорировании сульфата кальция в среде расплавленного СаС12 в присутствии восстановителя выше 800°С. Эти способы получения СаС12 в промышленности не применяются.

4. ПОЛУЧЕНИЕ ПЛАВЛЕНОГО ХЛОРИДА КАЛЬЦИЯ ИЗ ДИСТИЛЛЕРНОЙ ЖИДКОСТИ СОДОВОГО ПРОИЗВОДСТВА

Получение товарного хлорида кальция из дистиллерной жид­кости содового производства заключается в последовательном выпаривании дистиллерной жидкости от концентрации ~ 10% СаС12 до 67%, требуемой условиями ГОСТ на плавленый продукт. Выпарку ведут в одиночных или батарейных плавильных котлах, обогреваемых топочными газами, в вакуум-выпарных аппаратах, обогреваемым паром, в распылительных сушилках и др.

Отстоявшуюся дистиллерную жидкость можно подвергнуть карбонизации и обработке хлоридом бария с последующим отстаива­нием для очистки жидкости от растворенных в ней извести и гипса. При наличии в растворе ионов может произойти загипсовывание греющих поверхностей выпарных аппаратов.

Очистка раствора с помощью ВаС12 приводит, однако, к увеличению производствен­ных издержек и не позволяет использовать выделяющуюся при выпарке поваренную соль в качестве пищевого продукта. Поэтому карбонизацию дистиллерной жидкости и обработку ее хлоридом бария часто не производят.

При выпаривании не очищенной от ионов и дистил­лерной жидкости в выпарном аппарате с естественной Цирку­ляцией коэффициент теплопередачи за 92 ч снижается на 40% от своего первоначального значения. Опыт был выполнен с ди­стиллерной жидкостью следующего состава (в г/л): 122,7 – СаС12, 62,84 – NaCl, 0,93 – CaSO4, 1,21– Ca(OH)2; плотность 1,134 г/см3.

Интенсивность зарастания греющей поверхности и твердость образующейся корки сульфатов (состоящей из гипса, полугидрата сульфата кальция или ангидрита) сильно зависит от температурного режима выпарки.

На некоторых содовых заводах выпаривают неочищенную дистиллерную жидкость, останавливая аппарат для удаления инкрустаций после 25 – 35 суток непрерывной работы.