Способ получения криолита
Владельцы патента RU 2361816:
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Томский политехнический университет (RU)
Изобретение относится к области неорганической химии и может быть использовано в производстве фтористых солей, в частности при получении криолита, используемого в процессе электролитического получения алюминия. Криолит получают смешиванием в стехиометрическом соотношении оксида алюминия, хлорида натрия и фторида или гидродифторида аммония, взятом в избытке до 20% от стехиометрического соотношения. Полученную шихту нагревают на первой стадии до температуры 240°С и выдерживают при этой температуре до полного отделения газообразного аммиака и воды, а на второй стадии - до 400°С и выдерживают до полного сублимационного удаления хлорида аммония. Изобретение позволяет получать криолит одновременно с хлоридом аммония.
Изобретение относится к производству фтористых солей, в частности к способам получения криолита, используемого в процессе электролитического получения алюминия.
Известен способ получения криолита взаимодействием карбоната натрия или фторида натрия на раствор гидроксида алюминия или оксида алюминия в фтороводороде [Химическая энциклопедия: В 5 т.: т.1 / Ред. - кол.: Кнунянц И.Л. (гл. ред) и др. - М.: Сов. энцикл. 1988. - 623 с. (Статья «Алюминия фторид» на стр.121)]. Недостатком данного способа является образование большого количества сбросных вод.
Известен способ получения криолита взаимодействием фторида натрия и сульфата алюминия [Ахметов Т.Г., Порфирьева Р.Т., Гайсин Л.Г., Хацринов А.И. «Химическая технология неорганических веществ». В 2 кн. Кн. 1. - М.: «Высшая школа». 2002. - 688 с.]. Недостатком данного способа является загрязненность полученного криолита сульфатом натрия.
Известен способ, прототип, получения криолита, предусматривающий взаимодействие кремнефтористоводородной кислоты с карбонатом натрия, сгущение образовавшейся суспензии кремнефторида натрия, отделение осадка кремнефторида натрия от сгущенной суспензии фильтрованием, обработку осадка кремнефторида натрия карбонатом натрия с получением суспензии, содержащей фторид натрия в жидкой фазе и кремнегель в твердой фазе, сгущение и фильтрацию суспензии с получением осветленного раствора фторида натрия и осадка кремнегеля, смешивание полученного раствора фторида натрия и раствора фторида алюминия с получением в осадке криолита [заявка RU 98104994]. Недостатком данного способа является многостадийность; образование большого количества сбросных вод.
Задачей настоящего изобретения является разработка промышленного способа получения криолита.
Поставленная задача достигается тем, что смешивают в стехиометрическом соотношении оксид алюминия, хлорид натрия и избыток до 20% от стехиометрического соотношения фторид - гидродифторид аммония. Процесс протекает согласно реакции
6NaCl+Аl2O3+12NH4F=2Nа3АlF6+6NH4Cl+6NH3+3Н2О.
Процесс ведут в две стадии: на первой стадии полученную шихту нагревают до 240°С, в результате чего происходит гидрофторирование исходных компонентов и отделение газообразных аммиака и воды; на второй стадии температуру повышают до 400°С до полного сублимационного удаления хлорида аммония, который улавливается и также является товарной продукцией.
Преимуществом разработанного способа является уменьшение количества стадий получения криолита, использование доступных, твердых, не требующих дополнительной обработки реагентов.
Пример 1
Навеску, состоящую из 5 г NaCl, 1,45 г Аl2О3 и 7,6 г NH4F (~20% избыток от стехиометрического соотношения), помещают в платиновый тигель и нагревают до 240°С, и выдерживают при этой температуре до полного отделения газообразных аммиака и воды; далее смесь нагревают до 400°С и выдерживают при этой температуре до полного отделения хлорида аммония, который улавливают. Масса полученного криолита составила 5,87 г (98,2% от теоретически возможного выхода), масса полученного хлорида аммония составила 4,46 (97,6% от теоретически возможного выхода).
Пример 2
Отличается от примера 1 тем, что в качестве фторирующего реагента использовали гидродифторид аммония массой 5,85 г (~20% избыток от стехиометрического соотношения). Масса полученного криолита составила 5,92 г (99% от теоретически возможного выхода), масса полученного хлорида аммония составила 4,51 (98,7% от теоретически возможного выхода).
Способ получения криолита, отличающийся тем, что смешивают в стехиометрическом соотношении оксид алюминия, хлорид натрия и фторид или гидродифторид аммония в избытке до 20% от стехиометрического соотношения, полученную шихту нагревают на первой стадии до температуры 240°С и выдерживают при этой температуре до полного отделения газообразного аммиака и воды, а на второй стадии - до 400°C и выдерживают до полного сублимационного удаления хлорида аммония.
