Натрий металлический в слитках Na: технические характеристики и применение
Натрий металлический в слитках Na — щелочной металл технической чистоты, выпускаемый в форме отливок массой от 0,5 до 5 кг. Температура плавления — 97,8 C, плотность при 20 C — 0,968 г/см. Металл относится к группе щелочных, активно реагирует с водой и влагой воздуха, поэтому хранится и транспортируется под слоем минерального масла, керосина или в герметичной таре с инертной атмосферой (аргон, азот).
Марки и нормативная база
Слитковый натрий поставляется по ГОСТ 3273-75 и ТУ производителей. Основные марки:
- Na технический (марка А) — содержание основного вещества не менее 99,5 %;
- Na технический (марка Б) — не менее 99,0 %;
- Na реактивный (х.ч.) — не менее 99,9 % для лабораторного применения;
- Na особой чистоты (ос.ч.) — не менее 99,99 % для полупроводниковой и ядерной отраслей.
Лимитируемые примеси: калий, кальций, железо, кремний, хлор-ионы. Содержание калия в марке А не превышает 0,1 %, что критично для теплоносителей, где примесь К снижает температуру застывания эвтектики Na–K.
Физико-химические свойства
| Параметр | Значение | Условия измерения | Влияние на применение | Примечание |
|---|---|---|---|---|
| Температура плавления | 97,8 C | атм. давление | порог расплава в контуре | справочная величина |
| Температура кипения | 883 C | 101,3 кПа | ограничение по перегреву | — |
| Плотность | 0,968 г/см | 20 C | расчёт масс слитков | твёрдое состояние |
| Теплопроводность | 142 Вт/(мК) | 100 C | эффективность теплоотвода | жидкий Na |
| Теплота плавления | 113 кДж/кг | 97,8 C | расчёт плавильных ванн | — |
| Электропроводность | 2,110 См/м | 20 C | токоведущие элементы | твёрдый Na |
Области применения слиткового натрия
Металлический натрий в слитках востребован в следующих отраслях:
- Ядерная энергетика — теплоноситель первого контура реакторов на быстрых нейтронах (БН-600, БН-800), где жидкий Na обеспечивает отвод тепла при 400–550 C;
- Химический синтез — восстановитель в производстве титана, циркония, тантала методом натриетермии;
- Производство натрийорганических соединений — катализаторы полимеризации каучуков, синтез тетраэтилсвинца (исторически);
- Металлургия — раскисление и десульфурация специальных сталей и сплавов;
- Производство мыл и синтетических моющих средств — омыление жирных кислот;
- Лабораторная практика — осушитель органических растворителей, реагент для реакции Вюрца.
Условия хранения и обращения
Слитки Na хранят в герметичных стальных барабанах под слоем трансформаторного масла или в среде сухого аргона. При контакте с влагой воздуха металл окисляется с образованием гидроксида и выделением водорода, что создаёт пожаро- и взрывоопасную концентрацию. Работы проводят в перчаточных боксах с инертной атмосферой или в вытяжных шкафах. Температура хранения — от –20 до +30 C, влажность — не выше 60 %. Транспортировка — только в закрытой таре, исключающей контакт с водой и галогенами.
Вопросы и ответы
Какова температура плавления натрия металлического в слитках?
Температура плавления натрия — 97,8 C при атмосферном давлении. Это позволяет переводить слитки в жидкое состояние в стандартных плавильных ваннах с электрообогревом.
Как хранить слитки натрия, чтобы избежать возгорания?
Слитки хранят под слоем минерального масла, керосина или в герметичной таре с аргоном. Контакт с водой и влажным воздухом недопустим — реакция сопровождается выделением водорода и тепла.
Какие примеси ограничиваются в марке А по ГОСТ 3273-75?
Нормируется содержание калия (не более 0,1 %), кальция, железа, кремния и хлор-ионов. Суммарная доля примесей не превышает 0,5 %.
Можно ли использовать натрий в слитках как теплоноситель?
Да, жидкий натрий применяется в контурах реакторов на быстрых нейтронах и в системах охлаждения при рабочих температурах 400–550 C. Теплопроводность жидкого Na — 142 Вт/(мК) при 100 C.
