Получение криолита щелочным способом

Старинный кислотный способ получения криолита имеет много недостатков, которых нет у сравнительно нового щелочного способа. Для получения криолита щелочным способом используют следующее сырьё:

- плавиковый шпат, содержащий 70–75 % CaF₂,

- трепел (аморфный кремнезём), содержащий около 80% SiO₂,

- соду Na₂CO₃.

Исходное сырьё дозируют в таких количествах, чтобы обеспечить молекулярные соотношения:

          

Шихту смешивают, размалывают в шаровой мельнице, затем спекают в ТВП при 850–875 ^оС. Сначала сода связывает примеси в силикат и феррит натрия:

SiO₂ + Na₂CO₃ = Na₂SiO₃ + CO₂

Fe₂O₃ + Na₂CO₃ = 2NaFeO₂ + CO₂

Затем соли натрия реагируют с плавиковым шпатом, образуя силикат и феррит кальция и фтористый натрий:

Na₂SiO₃ + CaF₂ = CaSiO₃ + 2NaF

2NaFeO₂ + CaF₂ = Ca(FeO₂)₂ + 2NaF

Полученный спек, дробят, размалывают и выщелачивают фтористый натрий водой 40 минут при t = 55 °С. Шлам отфильтровывают. В раствор с содержащимся NaF добавляют NaAlO₂ (алюминат натрия) в количестве, соответствующем криолитовой формуле. Смесь растворов подают на карбонизацию, т.е. пропускают углекислый газ через раствор в течение 7-8 часов при t»75 °С. В результате криолит выпадает в осадок:

6NaF + NaAlO₂ + 2CO₂ = ¯Na₃AlF₆ + 2Na₂CO₃

Криолит отфильтровывают, промывают, сушат при 130–140 ^оС. В продукте содержится до 15% Al₂O₃. Оборотный раствор соды выпаривают, кальцинируют и возвращают в процесс.

Получение криолита из отходящих газов суперфосфатного производства

Способ получения криолита из отходящих газов суперфосфатного производства экологически и экономически выгоден, т.к. при получении 1 тонны суперфосфата выделяется 6 кг фтора в виде SiF₄.

Отходящие газы промывают водой и улавливают SiF₄:

3SiF₄ + 2H₂O = 2H₂SiF₆ + SiO₂

Затем кремнефтористую кислоту нейтрализуют гидроокисью алюминия и получают раствор AlF₃:

H₂SiF₆ + 2Al(OH)₃ = 2AlF₃ + SiO₂ + 4H₂O

Для лучшего отделения двуокиси SiO₂, которая в растворе находится в виде геля, раствор AlF₃ должен быть пересыщенным. Гель отделяют фильтрацией, промывают и удаляют в отвал. Промывные воды смешивают с основным раствором AlF₃ и раствором NaF в нужном соотношении, затем выпаривают воду и получают криолит:

AlF₃ + 3NaF  = Na₃AlF₆

Контрольные вопросы

1. Зачем нужны фтористые соли при электролизе алюминия?

2. Характерные свойства фторсолей.

3. Что понимают под криолитовым отношением? Что показывает КО? Что означает, если КО = 3; 3,2; 2,3?

4. Зачем нужен плавиковый шпат? Его подготовка.

5. Перечислить операции производства криолита кислотным способом.

6. Назначение переделов обогащения, обжига в ТВП, очистки в осадительных башнях.

7. От чего и зачем очищают газообразный HF, а затем плавиковую кислоту?

8. Зачем нужна плавиковая кислота?

9. Почему процесс называют «варкой» криолита? Написать реакции.

10. Оборудование для производства криолита

11. Недостатки кислотного способа

12. Почему для получения фторсолей используют только карбонаты соответствующих металлов?

13. Способы получения AlF₃, их особенности. Какой лучше?

14. Почему отличаются температуры сушки фторсолей?

15. Преимущества щелочного способа получения криолита перед кислотным

16. Сырьё и основы щелочного способа получения криолита.

17. Перечислить оборудование для производства криолита щелочным способом.

18. Объяснить процессы: сушка, кальцинация, абсорбция, адсорбция, флотация, обескремнивание, барботаж, выщелачивание, карбонизация, спекание

19. Зачем нужен криолит?

20. Почему Na₃AlF₆, NaF, AlF₃ стандартизируют?

 

 

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.