PL109148B1 - Method of producing cryolite and mixtures thereof with aluminium oxide and aluminium fluoride - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarza¬ nia kriolitu i jego mieszanin z tlenkiem glinowym lub z tlenkiem i fluorkiem glinowym, które znaj¬ duja zastosowanie szczególnie do wytwarzania alu¬ minium metoda elektrolityczna. Mieszaniny tych zwiazków moga ibyc równiez stosowane w prze¬ mysle ceramicznym.Dotychczas znanych jest wiele sposobów otrzy¬ mywania kriolitu ze zwiazków glinu, fluoru i so¬ du. Najbardziej zblizony do wynalazku jest sposób przedstawiony w opisie patentowym NRD nr 9988, polegajacy na dzialaniu wodorotlenku sodu na za¬ sadowy fluorek glinowy Al2(OH)3F3 otrzymany z mineralu fluorytu w reakcji z A1C13 i Ca(OH)2.W literaturze wskazano równiez mozliwosc uzy¬ skania kriolitu w reakcji zasadowego fluorku gli¬ nowego Al2(OH)3F3 z HF, NH4HF2 lub KHF2 a na¬ stepnie z NaOH.Sposób wedlug wynalazku polega na tym, ze za¬ sadowy fluorek glinowy o skladzie zblizonym do Al(OH)F2H20, poddaje sie reakcji z roztworem NaF lub NaOH lub Na2003 w temperaturze 50— 100°C w czasie od 30 minut do 5 godzin, zacho¬ wujac stosunek molowy Na/Al od 0,5 do 4 i pH roztworu w zakresie 3^6.Reakcje z fluorkiem sodowym mozna wyrazic ogólnym równaniem: 6 Ali(OH)F2.H20 + 6 x NaF -+ - (x+2) Na3AlF6 + (4^-x) Al{OH)3 + (1) + 3(x—2) NaOH + eH2Q 15 20 25 30 2 Zaleznie od stosunku molowego reagentów, w reakcji (1) powstaje czysty kriolit przy x=4 lub mieszanina z Al(OH)3 przy 2 ^ x < 4, którego za¬ wartosc moze dochodzic do 16% wagowych. Przy wartosciach x < 2 produkty reakcji zawieraja od¬ powiednia ilosc nieprzereagowanego Al(OH)F2H20.Przy x 2 obok wodorotlenku glinowego powstaje równiez wodorotlenek sodowy, który podwyzsza pH roztworu i rozpuszcza Al(OH)3 z wytworzeniem glinianu sodu. Zasadowosc roztworu mozna obnizyc przez dodatek odpowiedniej ilosci kwasu mineral¬ nego korzystnie HC1 lub H2SO4.W praktyce celowe jest prowadzenie reakcji w zakresie pH = 3—6, aby zapobiec wytracaniu sie szkodliwych zanieczyszczen jak Si02, P205 i Fe203.Analogicznie do reakcji (1), nastepuje wytraca¬ nie mieszaniny kriolitu z wodorotlenkiem glino¬ wym w reakcji zasadowego fluorku glinowego z wodorotlenkiem lub weglanem sodowym: 3 Al(OH)F2.H20 + 3NaOH - -+ Na3AlF6 + 2Al,(OH)3 + 3H20 (2) 6 Al(OH)F2.H20 + 3Na2C03 + 6H20 -+ -+ 2Na3AlF6 + 4Al(OH)3 + 3C02 (3) W reakcjach (2) i (3) korzystnie jest zachowac stosunek molowy Na/Al w zakresie 0,5—2 i kwas mineralny wprowadzic do zawiesiny poreakcyjnej przed odsaczeniem osadu. Stale produkty reakcji, po odsaczeniu od roztworu macierzystego, suszy sie i kalcynuje w temperaturze 400—600°C. W wy- 109 148109 148 niku kalcynacji wodorotlenek glinowy przechodzi w tlenek, a obecny w nadmiarze zasadowy fluorek glinowy — w mieszanine tlenku i fluorku glino¬ wego.Zaleta wynalazku jest mozliwosc latwego otrzy¬ mania czystego kriolitu (Na3AlF6) oraz jego mie¬ szanin z A1203 lub z A1203 i A1F3 o stosunku mo¬ lowym Na/Al w zakresie od 0,5 do 3,0 i F/Al od 2 do 6, przy uzyciu latwo dostepnych pólproduktów sodowych. Proces jest wydajny w zasadzie bezscie- kowy lub jesli dostarcza scieki to w postaci latwej do zagospodarowania.Przyklad 1. Do 1 litra roztworu NaF o ste¬ zeniu 42 g/l i temperaturze 95°C wprowadzono 33,2 g Al(OH)F2.iH20 (Na/Al = 3), po czym calosc mieszano w ciagu 30 minut. Po uplywie tego czasu roztwór macierzysty zawieral NaOH 5,6 g/l oraz NaF 5,4 g/l i posiadal pH 11. Nastepnie zawiesine reakcyjna zakwaszono kwasem solnym do pH 6 i mieszano przez dalsze 15 minut. Po odsaczeniu otrzymano roztwór pofiltracyjny o zawartosci NaF 0,2 g/l oraz 90 g osadu o zawartosci 35,5% wilgotnosci. Po wysuszeniu w temperaturze 100°C osad posiadal sklad: Na 29,9%, Al 13,2%, F 49,0% i stanowil mieszanine okolo 91% Na3AlF6 i okolo 7% Al(OH)3.Przyklad II. Do 1 litra roztworu NaOH o za¬ wartosci 28 g/l i temperaturze 50^C wsypano 30 g AKOHJFa.HjjO (stosunku atomowym Na/Al = 2,3 a nastepnie calosc mieszano w ciagu 120 minut.Otrzymano 30 g osadu kriolitu o zawartosci 54,6% wilgoci. Roztwór pofiltracyjny zawieral NaOH 15 20 25 12,2 g/l (w postaci glinianu sodowego) oraz NaF 11,5 g/l. Moze on byc ponownie wykorzystany w reakcji 2.Przyklad III. Do 1 1 roztworu Na2C03 o ste¬ zeniu 26,5 g/l i temperaturze 80°C wsypano porcja¬ mi 50 g Al(OH)F2.H20 (stosunku molowym Na/Al = 1 przy ciaglym mieszaniu w czasie 60 mi¬ nut. Nastepnie otrzymany osad odsaczono, wysu¬ szono i wyprazono w 6009C w ciagu 1 godziny.Otrzymano 5-0 g produktu .bedacego mieszanina okolo 67% Na3AlF6 i okolo 33% A1203 o zawartosci Na 24,5%, Al 24% i F 35,5%.Zastrzezenia patentowe 1. Sposób wytwarzania kriolitu i jego mieszanin z tlenkiem glinowym lub tlenkiem i fluorkiem gli¬ nowym, znamienny tym, ze zasadowy fluorek gli¬ nowy o skladzie zblizonym do Al(OH)F2.H20, pod¬ daje sie reakcji z roztworem NaF lub NaOH lub Na2C03 w temperaturze 50—100^C w czasie od 30 minut do 5 godzin, zachowujac stosunek molowy Na/Al od 0,5 do 4 i «pH roztworu w zakresie 3—6 przez wprowadzenie kwasu mineralnego, korzystnie HC1 lub H2S04, a po wytraceniu stale produkty od¬ sacza sie od roztworu macierzystego, suszy i kal- cynuje w temperaturze 400—600°C. 2. Sposób wedlug za&trz. 1, znamienny tym, ze prowadzac reakcje z wodorotlenkiem sodowym lub weglanem sodowym zachowuje sie stosunek mo¬ lowy Na/Al w zakresie 0,5—2 i kwas mineralny wprowadza do zawiesiny poreakcyjnej przed od¬ saczeniem osadu.Druk WZKart. G-5348 Cena 45 zl,— PL

Claims (2)

1. Zastrzezenia patentowe 1. Sposób wytwarzania kriolitu i jego mieszanin z tlenkiem glinowym lub tlenkiem i fluorkiem gli¬ nowym, znamienny tym, ze zasadowy fluorek gli¬ nowy o skladzie zblizonym do Al(OH)F2.H20, pod¬ daje sie reakcji z roztworem NaF lub NaOH lub Na2C03 w temperaturze 50—100^C w czasie od 30 minut do 5 godzin, zachowujac stosunek molowy Na/Al od 0,5 do 4 i «pH roztworu w zakresie 3—6 przez wprowadzenie kwasu mineralnego, korzystnie HC1 lub H2S04, a po wytraceniu stale produkty od¬ sacza sie od roztworu macierzystego, suszy i kal- cynuje w temperaturze 400—600°C.
2. 2. Sposób wedlug za&trz. 1, znamienny tym, ze prowadzac reakcje z wodorotlenkiem sodowym lub weglanem sodowym zachowuje sie stosunek mo¬ lowy Na/Al w zakresie 0,5—2 i kwas mineralny wprowadza do zawiesiny poreakcyjnej przed od¬ saczeniem osadu. Druk WZKart. G-5348 Cena 45 zl,— PL