MiningEdit
Trona, hydrogénocarbonate dihydraté trisodique (Na3HCO3CO3·2H2O), est extrait dans plusieurs régions des États-Unis et fournit presque toute la consommation intérieure de carbonate de sodium. Les grands gisements naturels découverts en 1938, comme celui près de Green River, dans le Wyoming, ont rendu l’exploitation minière plus économique que la production industrielle en Amérique du Nord.Il existe d’importantes réserves de trona en Turquie; deux millions de tonnes de carbonate de sodium ont été extraites des réserves près de Ankara.It est également extrait de certains lacs alcalins tels que le lac Magadi au Kenya par dragage., Les sources salines chaudes réapprovisionnent continuellement le sel dans le lac de sorte que, à condition que le taux de dragage ne soit pas supérieur au taux de réapprovisionnement, la source est entièrement durable.
Barilla et kelpEdit
Plusieurs espèces de plantes et d’algues « halophytes » (tolérantes au sel) peuvent être transformées pour produire une forme impure de carbonate de sodium, et ces sources ont prédominé en Europe et ailleurs jusqu’au début du 19e siècle. Les plantes terrestres (généralement des verrières ou des salines) ou les algues (généralement des espèces de Fucus) ont été récoltées, séchées et brûlées., Les cendres ont ensuite été « lixiviées » (lavées à l’eau) pour former une solution alcaline. Cette solution a été bouillie à sec pour créer le produit final, qui a été appelé » carbonate de soude »; ce nom très ancien se réfère dérive du mot arabe soda, à son tour appliqué à la soude salsola, l’une des nombreuses espèces de plantes de bord de mer récoltées pour la production. « Barilla » est un terme commercial appliqué à une forme impure de potasse obtenue à partir de plantes côtières ou de varech.,
la concentration de carbonate de sodium dans le carbonate de soude variait très largement, de 2-3 pour cent pour la forme dérivée d’algues (« varech »), à 30 pour cent pour la meilleure barilla produite à partir de plantes de salicorne en Espagne. Les sources végétales et d’algues pour le carbonate de sodium, ainsi que pour la « potasse » alcaline connexe, sont devenues de plus en plus inadéquates à la fin du 18ème siècle, et la recherche de voies commercialement viables pour synthétiser le carbonate de sodium à partir de sel et d’autres produits chimiques s’est intensifiée.,
procédé Leblanc
en 1792, le chimiste français Nicolas Leblanc breveta un procédé de production de carbonate de sodium à partir de sel, d’acide sulfurique, de calcaire et de charbon. Dans la première étape, le chlorure de sodium est traité avec de l’acide sulfurique dans le processus de Mannheim. Cette réaction produit du sulfate de sodium (gâteau de sel) et du chlorure d’hydrogène:
2NaCl + H2SO4 → Na2SO4 + 2HCl
le gâteau de sel et le calcaire concassé (carbonate de calcium) ont été réduits par chauffage au charbon. Cette conversion comporte deux parties., La première est la réaction carbothermique par laquelle le charbon, source de carbone, réduit le sulfate en sulfure:
Na2SO4 + 2C → Na2S + 2CO2
la deuxième étape est la réaction pour produire du carbonate de sodium et du sulfure de calcium:
Na2S + CaCO3 → Na2CO3 + CaS
Ce mélange est appelé cendres noires. Le carbonate de sodium est extrait de la cendre noire avec de l’eau. L’évaporation de cet extrait donne du carbonate de sodium solide. Ce processus d’extraction a été appelé lixiviation.,
L’acide chlorhydrique produit par le procédé Leblanc était une source importante de pollution atmosphérique, et le sous-produit du sulfure de calcium posait également des problèmes d’élimination des déchets. Cependant, il est resté la principale méthode de production de carbonate de sodium jusqu’à la fin des années 1880.,d pour fabriquer du carbonate de sodium en faisant d’abord réagir du chlorure de sodium, de l’ammoniac, de l’eau et du dioxyde de carbone pour générer du bicarbonate de sodium et du chlorure d’ammonium:
NaCl + NH3 + CO2 + H2O → NaHCO3 + NH4Cl
le bicarbonate de sodium résultant a ensuite été converti en carbonate de sodium en le chauffant, libérant de l’eau et du dioxyde de carbone:
2nahco3 → Na2CO3 + H2O + CO2
pendant ce temps, l’ammoniac a été régénéré à partir du sous-produit du chlorure d’ammonium en le traitant avec la chaux (calcium
2nh4cl + CAO → 2nh3 + CaCl2 + H2O
le procédé Solvay recycle son ammoniac., Il ne consomme que de la saumure et du calcaire, et le chlorure de calcium est son seul déchet. Le procédé est beaucoup plus économique que le procédé Leblanc, qui génère deux déchets, le sulfure de calcium et le chlorure d’hydrogène. Le procédé Solvay a rapidement dominé la production de carbonate de sodium dans le monde entier. En 1900, 90% du carbonate de sodium était produit par le procédé Solvay, et la dernière usine de traitement Leblanc ferma ses portes au début des années 1920.,
la deuxième étape du procédé Solvay, le chauffage du bicarbonate de sodium, est utilisée à petite échelle par les cuisiniers à domicile et dans les restaurants pour fabriquer du carbonate de sodium à des fins culinaires (y compris les bretzels et les nouilles alcalines). La méthode est attrayante pour ces utilisateurs parce que le bicarbonate de sodium est largement vendu comme bicarbonate de soude, et les températures requises (250 °F (121 °C) à 300 °F (149 °C)) pour convertir le bicarbonate de soude en carbonate de sodium sont facilement obtenues dans les fours de cuisine conventionnels.
Hou processEdit
ce procédé a été développé par le chimiste Chinois Hou Debang dans les années 1930., Le dioxyde de carbone, sous-produit de reformage à la vapeur antérieur, a été pompé à travers une solution saturée de chlorure de sodium et d’ammoniac pour produire du bicarbonate de sodium par ces réactions:
CH4 + 2H2O → CO2 + 4H2 3H2 + N2 → 2NH3 NH3 + CO2 + H2O → NH4HCO3 NH4HCO3 + NaCl → NH4Cl + NaHCO3
le bicarbonate de sodium a été recueilli sous forme de précipité en raison de sa faible solubilité, puis chauffé jusqu’à environ 80 °C (176 °F) ou 95 °C (203 °F) pour obtenir du carbonate de sodium pur similaire à la dernière étape du procédé Solvay., Plus de chlorure de sodium est ajouté à la solution restante de chlorures d’ammonium et de sodium; en outre, plus d’ammoniac est pompé à 30-40 °C vers cette solution. La température de la solution est ensuite abaissée à moins de 10 °C. La solubilité du chlorure d’ammonium est supérieure à celle du chlorure de sodium à 30 °C et inférieure à 10 °C. En Raison de cette différence de solubilité dépendante de la température et de l’effet ionique commun, le chlorure d’ammonium est précipité dans une solution,
le nom chinois du processus de Hou, lianhe zhijian fa (联合制碱法), signifie « méthode alcaline de fabrication couplée »: le processus de HOU est couplé au processus Haber et offre une meilleure économie atomique en éliminant la production de chlorure de calcium, car l’ammoniac n’a plus besoin d’être régénéré. Le chlorure d’ammonium sous-produit peut être vendu comme engrais.