氮氣的用途

　　氮氣是氣體工業(yè)中主要的產(chǎn)品之一，分為高純氮氣，純氮氣，液氮，工業(yè)氮氣。制氧裝置的氮氣一般作為副產(chǎn)品，而且氮氣量比氧氣量還大。隨著(zhù)經(jīng)濟的發(fā)展，氮氣的市場(chǎng)不斷擴大，銷(xiāo)售量逐年遞增。在空氣為原料的分離裝置中，由于氮氣在空氣中含量高，分離后有大量的氮氣。氮氣在化學(xué)工業(yè)行主要作為原料氣和保護氣使用。
 

　　1、氮氣在化學(xué)工業(yè)行業(yè)中作為保護氣
 

　　由于氮氣有很好的化學(xué)穩定性，價(jià)格便宜，作為無(wú)氧、干燥的惰性介質(zhì)，廣泛用做保護、吹除、充填等氣體，以使化學(xué)性質(zhì)活潑的物質(zhì)不受氧化，減少設備的腐蝕。
 

　　如在許多易燃物質(zhì)的反應器、貯罐中充入氮氣，不但可以保護物料不受氧化，保持產(chǎn)品質(zhì)量，還能保證**，防止燃燒、爆炸事故發(fā)生。在聚合反應中充入氮氣能保持催化劑的活性。在鋼材軋制和金屬熱處理時(shí)充入氮氣，可以減少金屬在高溫下的氧化，使表面光潔。在等離子電弧爐中充入氮氣，生產(chǎn)氮化高速工具鋼。在浮法玻璃生產(chǎn)過(guò)程中充入高純氮氣減少水汽污染，使表面光亮、蔬菜的代謝，使保存期增長(cháng)。
 

　　在有色金屬冶煉爐內充入氮氣，可除低含氧量和濕度，減少氧化，提高產(chǎn)品質(zhì)量。
 

　　在干燥劑與吸附劑再生時(shí)，用氮氣作為吹除氣可以在較高溫度下再生，且省時(shí)、效果好。在電子工業(yè)中用氮氣吹洗硅片，可保持硅片的干燥和清潔。氮氣還用于吹掃易燃物流過(guò)的管道和貯存設備。用氮氣吹除鋼水，使鋼中的氫含量降低低，使鋼強度大大提高。在高爐開(kāi)工時(shí)吹入氮氣(86%)，可降低焦炭消耗，延長(cháng)使用壽命。
 

　　2、氮氣在化學(xué)工業(yè)行業(yè)中作為原料氣
 

　　(1)用做生產(chǎn)石灰氮的原料石灰(calcium cy*)，又名氰氨(基)化鈣，碳氮化鈣，是重要的氮肥。純凈物為白色粉末或顆粒。含氮量約34%。含有雜質(zhì)的產(chǎn)品一般為灰黑色粉末或小球粒，含氮量20%~22%。與水作用生成氨和碳酸鈣。石灰氮是重要的氮肥，但不能直接被植物利用，必須經(jīng)過(guò)水與三氧化碳的的轉化作用才能被植物吸收。一般做基肥。適用于酸性土壤。石灰氮對植物亦有毒，能殺死種子，施在成長(cháng)植物的葉上，能使葉脫落，可用做脫液劑或除草劑。由氣體氮和碳化鈣在電爐中加熱到1000℃左右，結成塊狀物，冷卻后粉碎和研細，再用少量水處理使殘留的電石分解而制得。
 

　　(2)用做合成氨的原料
 

　　合成氨是重要的基本化工產(chǎn)品，是氮肥的源頭產(chǎn)品。氮是主要原料之一。在合成氨的工藝過(guò)程中，除少數情況外，大都不是使用純氮的，多數是在制造氫過(guò)程中引入空氣時(shí)帶入的。
 

　　(3)做合成金屬氮化物的原料氮氣雖然在通常條件下很穩定，但在一定溫度和壓力下，卻能和大多數元素結合形成相應的氮化物。其中Li3N**受工業(yè)界注目，它是當前所能提供成績(jì)的固體鋰電解質(zhì)之一。其突出優(yōu)點(diǎn)是制法簡(jiǎn)單，在潮濕的氣氛中穩定，而且只要溫度低于Li3N的熔點(diǎn)，它就能和固體或液體金屬鋰共存，這就有可能在鋰電池中以金屬鋰為陽(yáng)極，直接Li3N電解質(zhì)接觸。此外，在常溫下，Li3N的離子電導率高，而電子電導率極低，甚**可忽略不計，這些都表明氮化鋰是一種性能優(yōu)良的固體電解質(zhì)材料。當前，以L(fǎng)i3N做固體電解質(zhì)的鋰電池有Li/Li3/PbI2電池和Li/Li3N/TiS2電池等。Li3還是六方BN轉變?yōu)榱⒎紹N的有效催化劑。
 

　　(4)做合成金屬氰化物的原料
 

　　氰化鈉是重要的金屬氰化物。19世紀20年代中朝，布哈法先后在美國，荷蘭等國工業(yè)生產(chǎn)。該法以氮氣、木炭、碳酸鈉的原料，鐵為催化劑。反應溫度為800~1000℃，反應產(chǎn)物用液氨浸取，再過(guò)濾、濃縮、結晶得產(chǎn)品氰化鈉。該法原料易得，消耗不太高，但操作非常困難，生產(chǎn)規模較小。1947年以后已停止用該法生產(chǎn)。
 

　　(5)做合成氮化硅的原料
 

　　氮化硅是一種極其重要的類(lèi)金剛石型氮化物。它具有高強度、高硬度、耐氧化、耐腐蝕和抗熱沖擊等優(yōu)良性能。
 

　　制法：粒度小于10μm和純硅粉在NH3、N2-H2或N2氣氛中加熱1200~1450℃合成。反應得到的團塊經(jīng)破碎、研細即可。AIN粉末可由金屬鋁粉和氮氣在200℃下合成。
 

　　(6)用做包裹TiN涂層的載氣
 

　　工業(yè)上廣泛采用CVD法在鋼鐵、硬質(zhì)合金或燒結碳化部件表面包裹TiN涂層。TiN涂層呈金黃色，具有金屬光澤。涂層的生成就是氫氣還原TiCl4中和Ti，Ti與N2反應生成TiN。如在軟鋼上的化學(xué)沉積條件是，反應所用TiCl4-N2-H2混合氣中載氣N2=2：1，流速為0.3dm3/min；溫度為1000~1200℃。所用氣體要求較高的純度，氣體中含有微量的氧或水都會(huì )使涂層破壞。
 

　　3、用做生產(chǎn)石灰氮的原料
 

　　石灰(calcium cy*)，又名氰氨(基)化鈣，碳氮化鈣，是重要的氮肥。純凈物為白色粉末或顆粒。含氮量約34%。含有雜質(zhì)的產(chǎn)品一般為灰黑色粉末或小球粒，含氮量20%~22%。與水作用生成氨和碳酸鈣。
 

　　石灰氮是重要的氮肥，但不能直接被植物利用，必須經(jīng)過(guò)水與三氧化碳的的轉化作用才能被植物吸收。一般做基肥。適用于酸性土壤。石灰氮對植物亦有毒，能殺死種子，施在成長(cháng)植物的葉上，能使葉脫落，可用做脫液劑或除草劑。