Производство фтористых сол ей

Производство фтористых сол ей

Алюминий является очень электроотрицательным металлом, поэтому получить его возможно только электролизом из расплава. Самый распространённый металл на земле, алюминий находится в природе в виде окисла Al₂O₃ с температурой плавления 2050 ºС. Почти 150 лет промышленным способом получения алюминия служит электролиз его оксида, растворённого в криолите.

1 Свойства фторсолей и технические требования к ним

Криолит – двойная соль фторида натрия и фторида алюминия 3NaF*AlF₃ или Na₃AlF₆. Чистый криолит содержит 54,4% F, 32,8% Na и 12,8% Al или 60% NaF и 40% AlF₃. Криолит служит расплавленной средой – электролитом, в котором осуществляется электролиз глинозёма. Для улучшения свойств криолита и корректировки состава электролита в него вводят AlF_3, CaF₂, LiF и другие фтористые соли.

Молярное отношение NaF к AlF₃ называют криолитовым отношением,

которое для чистого криолита равно: КО =

В переводе с греческого криолит значит “ледяной камень”, так как по внешнему виду сходен со льдом. Естественный криолит в природе распространён ограниченно. Единственное в мире промышленное месторождение криолита находится в Гренландии. В нашей стране небольшое месторождение есть на Урале. Поэтому весь криолит для электролиза алюминия получают искусственным путём. Искусственный криолит готовят обычно с избытком AlF₃ против его теоретической формулы, вплоть до состава 5NaF*3AlF₃ (или Na₅Al₃F₁₄), что соответствует составу природного минерала хиолита с молекулярным отношением NaF/AlF₃ = 1,66.

Криолит – серовато-белый порошок, плохо растворим в воде. Плотность его при 20 °С равна 2,95 г/см³. Плавится при t=1010 °С, плотность расплава криолита 2,09 г/см³, электропроводность 2,67 Ом^-1*см^-1 (См/см).

Фтористый алюминий AlF₃ – кристаллическая соль, бело-розоватый порошок, плотностью 2,88 г/см³, плохо растворим в воде. Кристаллический AlF₃ при нагревании не плавится, а сублимирует. При t = 1260 ^оС полностью переходит в пар. Является наиболее летучим компонентом электролита.

Фтористый натрий NaF – кристаллическая соль, ядовитое вещество, плохо растворим в воде. При 20 °С имеет плотность 2,73 г/см³. Плавится при t = 992 ^оС, кипит при t = 1695^оС, плотность при 1000 ^оС равна 1,942 г/см ³.

Чтобы получаемый алюминий был необходимой чистоты, криолит и фторсоли должны содержать минимальное количество примесей элементов с более электроположительным потенциалом, чем потенциал алюминия. А для лучшего протекания процесса электролиза фторсоли должны содержать минимальное количество влаги и сульфатов, приводящих к разложению расплавленного криолита.

Эти требования, предъявляемые алюминиевой промышленностью к искусственному криолиту и фторсолям, регламентируются техническими условиями:

-  На криолит искусственный технический ГОСТ 10561-80.

-  На алюминий фтористый технический ГОСТ 19181-78.

-  На натрий фтористый технический ТУ 113-08-586-86.

-  На соду ГОСТ 5100-85.

Исходный криолит может быть получен кислотным, щелочным способом, а также из отходов газов суперфосфатного производства.

Задание

Изучить приведённый материал и составить отдельные аппаратурно-технологические схемы (АТС) получения криолита и фторсолей.

Контрольные вопросы помогут вам учесть тонкости технологий.

Схемы составляйте аккуратно, т.к. они будут нам нужны в дальнейшем.

Не списывайте друг у друга, принимать такие схемы не буду!

 

Схемы представить на занятия 18 янв.

Производство фтористых сол ей

Алюминий является очень электроотрицательным металлом, поэтому получить его возможно только электролизом из расплава. Самый распространённый металл на земле, алюминий находится в природе в виде окисла Al₂O₃ с температурой плавления 2050 ºС. Почти 150 лет промышленным способом получения алюминия служит электролиз его оксида, растворённого в криолите.

1 Свойства фторсолей и технические требования к ним

Криолит – двойная соль фторида натрия и фторида алюминия 3NaF*AlF₃ или Na₃AlF₆. Чистый криолит содержит 54,4% F, 32,8% Na и 12,8% Al или 60% NaF и 40% AlF₃. Криолит служит расплавленной средой – электролитом, в котором осуществляется электролиз глинозёма. Для улучшения свойств криолита и корректировки состава электролита в него вводят AlF_3, CaF₂, LiF и другие фтористые соли.

Молярное отношение NaF к AlF₃ называют криолитовым отношением,

которое для чистого криолита равно: КО =

В переводе с греческого криолит значит “ледяной камень”, так как по внешнему виду сходен со льдом. Естественный криолит в природе распространён ограниченно. Единственное в мире промышленное месторождение криолита находится в Гренландии. В нашей стране небольшое месторождение есть на Урале. Поэтому весь криолит для электролиза алюминия получают искусственным путём. Искусственный криолит готовят обычно с избытком AlF₃ против его теоретической формулы, вплоть до состава 5NaF*3AlF₃ (или Na₅Al₃F₁₄), что соответствует составу природного минерала хиолита с молекулярным отношением NaF/AlF₃ = 1,66.

Криолит – серовато-белый порошок, плохо растворим в воде. Плотность его при 20 °С равна 2,95 г/см³. Плавится при t=1010 °С, плотность расплава криолита 2,09 г/см³, электропроводность 2,67 Ом^-1*см^-1 (См/см).

Фтористый алюминий AlF₃ – кристаллическая соль, бело-розоватый порошок, плотностью 2,88 г/см³, плохо растворим в воде. Кристаллический AlF₃ при нагревании не плавится, а сублимирует. При t = 1260 ^оС полностью переходит в пар. Является наиболее летучим компонентом электролита.

Фтористый натрий NaF – кристаллическая соль, ядовитое вещество, плохо растворим в воде. При 20 °С имеет плотность 2,73 г/см³. Плавится при t = 992 ^оС, кипит при t = 1695^оС, плотность при 1000 ^оС равна 1,942 г/см ³.

Чтобы получаемый алюминий был необходимой чистоты, криолит и фторсоли должны содержать минимальное количество примесей элементов с более электроположительным потенциалом, чем потенциал алюминия. А для лучшего протекания процесса электролиза фторсоли должны содержать минимальное количество влаги и сульфатов, приводящих к разложению расплавленного криолита.

Эти требования, предъявляемые алюминиевой промышленностью к искусственному криолиту и фторсолям, регламентируются техническими условиями:

-  На криолит искусственный технический ГОСТ 10561-80.

-  На алюминий фтористый технический ГОСТ 19181-78.

-  На натрий фтористый технический ТУ 113-08-586-86.

-  На соду ГОСТ 5100-85.

Исходный криолит может быть получен кислотным, щелочным способом, а также из отходов газов суперфосфатного производства.