RU2036840C1 - Способ получения криолита - Google Patents
Способ получения криолита Download PDFInfo
- Publication number
- RU2036840C1 RU2036840C1 RU93003204A RU93003204A RU2036840C1 RU 2036840 C1 RU2036840 C1 RU 2036840C1 RU 93003204 A RU93003204 A RU 93003204A RU 93003204 A RU93003204 A RU 93003204A RU 2036840 C1 RU2036840 C1 RU 2036840C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- sodium
- cryolite
- solution
- silicofluoride
- production
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Electrolytic Production Of Metals (AREA)
- Compounds Of Alkaline-Earth Elements, Aluminum Or Rare-Earth Metals (AREA)
Abstract
Изобретение относится к производству фтористых солей, в частности к способам получения криолита, используемого в процессе электролитического получения алюминия. Кремнефторид натрия (КФН) обрабатывают водным раствором карбоната натрия при массовом соотношении КФН: Na2CO3 = 1 : (2,25 - 2,37), температуре процесса 50 - 60°С в течение 30 - 60 мин. Диоксид кремния отделяют от раствора, при этом концентрацию фторида натрия в растворе поддерживают 37-38 дм3. Из раствора криолит осаждают алюминатом натрия. Способ позволяет использовать кремнефторид натрия, являющийся побочным продуктом суперфосфатных и криолитовых заводов, для получения криолита улучшенного качества. 2 табл.
Description
Изобретение относится к производству фтористых солей, в частности к способам получения криолита, используемого в процессе электролитического получения алюминия.
В настоящее время на суперфосфатных и криолитовых заводах в качестве побочного продукта образуется около 100 тыс.т кремнефторида натрия (КФН), сбыт которого ограничен. Высокое содержание фтора ( ≈60%) в КФН делает его ценным сырьем для получения криолита.
Переработка КФН на криолит идет в основном по двум направлениям:
твердофазные способы, включающие спекание КФН с оксидами алюминия;
гидрохимические способы, основанные на разложении КФН растворами карбонатной или каустической соды с получением растворов или суспензий фторида натрия, протекающие по реакциям:
Na2SiF6+2Na2CO3= 6NaF + 2CO2+SiO;
Na2SiF6+4NaOH 6NaF + SiO + 2H2O
При этом реагенты берут в таком количестве, чтобы фторид натрия выпал в осадок (NaF= 72-75% SiO2=16-19%), затем осадок обрабатывают водой для перевода NaF в раствор, который добавляют к раствору фтористого алюминия для выделения криолита.
твердофазные способы, включающие спекание КФН с оксидами алюминия;
гидрохимические способы, основанные на разложении КФН растворами карбонатной или каустической соды с получением растворов или суспензий фторида натрия, протекающие по реакциям:
Na2SiF6+2Na2CO3= 6NaF + 2CO2+SiO;
Na2SiF6+4NaOH 6NaF + SiO + 2H2O
При этом реагенты берут в таком количестве, чтобы фторид натрия выпал в осадок (NaF= 72-75% SiO2=16-19%), затем осадок обрабатывают водой для перевода NaF в раствор, который добавляют к раствору фтористого алюминия для выделения криолита.
Известен способ получения криолита из фторидных растворов, содержащих растворенную SiO2, и водного раствора алюмината натрия. Реакционную смесь поддерживают при температуре ≥ 60оС в присутствии карбонат-ионов с концентрацией 1-20 г/л (в виде СО2) [1]
Известен также способ получения криолита [2] из раствора фторида натрия, полученного путем взаимодействия пульпы кремнефторида натрия с содой в течение 1 ч в две стадии: при 50-65оС; при 65-90оС, в котором через смесь фторида и алюмината натрия для выделения криолита пропускают углекислый газ по реакции:
NaAlO2+ 6NaF + 2CO2= AlF3·3NaF + 2Na2CO3
Недостатком известных способов является невозможность использования получаемого продукта в производстве алюминия из-за высокого содержания в нем SiO2.
Известен также способ получения криолита [2] из раствора фторида натрия, полученного путем взаимодействия пульпы кремнефторида натрия с содой в течение 1 ч в две стадии: при 50-65оС; при 65-90оС, в котором через смесь фторида и алюмината натрия для выделения криолита пропускают углекислый газ по реакции:
NaAlO2+ 6NaF + 2CO2= AlF3·3NaF + 2Na2CO3
Недостатком известных способов является невозможность использования получаемого продукта в производстве алюминия из-за высокого содержания в нем SiO2.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому является способ [3] согласно которому кремнефторид натрия непрерывно подают в зону реакции, куда одновременно поступает поток разбавленного раствора карбоната натрия (маточного раствора) с содержанием от 0,25 до 1,5 моль ионов натрия на 1 л раствора при избытке 5-8% соды против стехиометрии по реакции:
Na2SiF6+2Na2CO3=6NaF+SiO2+2CO2. Такое содержание соды соответствует массовому отношению
КФН:Na2CO3=1:(1,18-1,20).
Na2SiF6+2Na2CO3=6NaF+SiO2+2CO2. Такое содержание соды соответствует массовому отношению
КФН:Na2CO3=1:(1,18-1,20).
Процесс осуществляют при температуре 60-95оС в течение 1-1,5 ч до конечного рН 7-8. Далее раствор фторида натрия смешивают с раствором алюмината натрия в стехиометрическом отношении, а смесь обрабатывают углекислым газом для выделения криолита.
Криолит, полученный по этому способу, также непригоден для использования в электролизе алюминия, поскольку содержание в нем SiO2превышает ПДК.
Целью изобретения является повышение качества криолита.
Достигается это тем, что в способе получения криолита, включающем разложение кремнефторида натрия водным раствором карбоната натрия, отделение диоксида кремния и осаждение криолита алюминатом натрия, разложение кремнефтористого натрия проводят при массовом отношении кремнефторида и карбоната натрия, равном 1:(2,25-2,37), температуре процесса 50-60оС, в течение 30-60 мин, а концентрацию фторида натрия при отделении диоксида кремния поддерживают 37-38 г/дм3.
Техническая сущность поясняется следующим.
На алюминиевых заводах криолит получают из фторбикарбонатного раствора газоочистки путем добавки к нему алюмината натрия по реакции:
12NaF+ αкNa2O . Al2O3+
+ (6+2 αк)NaHCO3=
2Na2AlF6+(6+2 αк)Na2CO3+
+ (3+ αк)H2O, где αк каустический модуль алюминатного раствора.
12NaF+ αкNa2O . Al2O3+
+ (6+2 αк)NaHCO3=
2Na2AlF6+(6+2 αк)Na2CO3+
+ (3+ αк)H2O, где αк каустический модуль алюминатного раствора.
Для протекания реакции криолитообразования соотношение NaHCO3:NaF в растворах газоочистки поддерживают равным 1,4-1,9.
При разложении КФН содовым раствором с массовым соотношением КФН и карбоната натрия равным 1:(2,25-2,37) протекает следующая реакция:
Na2SiF6+4Na2CO3+2H2O=
6NaF+4NaHCO3+SiO2. При этом соотношение NaHCO3:NaF в растворах от разложения равно 1,4, т. е. такое соотношение позволяет вести совместную варку криолита из растворов газоочистки и растворов от разложения КФН. Кроме того, дозировку реагентов необходимо поддерживать таким образом, чтобы концентрация фторида натрия соответствовала 37-38 г/дм3, поскольку при получении концентрации фторида натрия менее 37 г/дм3 величина кремниевого модуля раствора = опускается ниже минимально допустимого предела (139), что повышает содержание кремния в готовом продукте. При концентрации фторида натрия более 38 г/дм3 возрастает концентрация бикарбоната натрия, которая оказывает подавляющее действие на растворимость фторида натрия.
Na2SiF6+4Na2CO3+2H2O=
6NaF+4NaHCO3+SiO2. При этом соотношение NaHCO3:NaF в растворах от разложения равно 1,4, т. е. такое соотношение позволяет вести совместную варку криолита из растворов газоочистки и растворов от разложения КФН. Кроме того, дозировку реагентов необходимо поддерживать таким образом, чтобы концентрация фторида натрия соответствовала 37-38 г/дм3, поскольку при получении концентрации фторида натрия менее 37 г/дм3 величина кремниевого модуля раствора = опускается ниже минимально допустимого предела (139), что повышает содержание кремния в готовом продукте. При концентрации фторида натрия более 38 г/дм3 возрастает концентрация бикарбоната натрия, которая оказывает подавляющее действие на растворимость фторида натрия.
Повышение температуры выше 60оС приводит к увеличению растворимости диоксида кремния, что также ведет к повышению содержания кремния в криолите, а также способствует разложению бикарбоната натрия, ухудшая отношение в растворах, подаваемых на варку криолита.
Увеличение времени разложения практически не сказывается на содержании фторида натрия в растворе, однако, способствует разложению бикарбоната натрия, ухудшая отношение NaHCO3:NaF в растворах, подаваемых на варку криолита.
Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что предлагаемый способ отличается от известного тем, что разложение кремнефторида натрия проводят при массовом соотношении КФН:NaF=1:(2,25-2,37), температуре 50-60оС, в течение 30-60 мин, при этом концентрацию фторида натрия при отделении кремния поддерживают равной 37-38 г/дм3.
Таким образом, заявляемый способ соответствует критерию изобретения "новизна".
Анализ известных технических решений не выявил признаков, сходных с отличительными. Совокупность известных ранее и вновь выявленных признаков позволяет получить из побочного продукта криолитовых и суперфосфатных заводов (КФН) криолит, пригодный для электролизного производства алюминия. Поэтому заявляемая совокупность признаков соответствует критерию "изобретательский уровень".
П р и м е р. 1 л содового раствора концентрацией Na2CO3=67,3 г/дм3помещают в термостатированный полиэтиленовый реактор, снабженный перемешивающим устройством, нагревают до 60оС, затем загружают 28,36 г кремнефторида натрия, в результате чего получают концентрацию фторида натрия в растворе 38 г/дм3, при этом массовое соотношение кремнефторида натрия к карбонату натрия составляет 1:2,37. Пульпу перемешивают в течение 1 ч, осадок отфильтровывают, а фильтрат направляют совместно с растворами газоочистки на варку криолита.
Процесс осаждения криолита ведут алюминатом натрия по существующей в цехах регенерации фторсолей технологии.
Результаты экспериментов приведены в табл. 1.
Как следует из данных табл. 1, увеличение соотношения Na2CO3:КФН выше 2,37 приводит к снижению кремниевого модуля при всех температурах и концентрациях фторида натрия. При снижении соотношения Na2CO3:КФН менее 2,25 происходит разложение карбоната натрия до СО2, что противоречит технической сущности предполагаемого изобретения, поэтому примеры на эти соотношения не приведены в табл. 1.
Наилучшие показатели кремниевого модуля, извлечения фтора и отношения получены при концентрации фторида натрия, равной 37-38 г/дм3.
С увеличением температуры извлечение фтора в раствор возрастает, однако, значение кремниевого модуля при этом находится ниже предельно допустимого значения, поскольку при этом также возрастает растворимость SiO2, кроме того ухудшаются отношение вследствие разложения бикарбоната натрия.
В таблице 2 приведены результаты экспериментов по влиянию продолжительности разложения КФН на технологические показатели. Опыты проводились при температуре 60оС, с использованием раствора соды и КФН с массовым отношением 2,37 и концентрацией NaF=38 г/дм3.
Как следует из данных табл. 2, при продолжительности менее 30 мин процесс разложения идет не полно, поэтому извлечение фтора в раствор снижается. Увеличивать длительность процесса более 60 мин нецелесообразно, поскольку, несмотря на рост кремниевого модуля, извлечение фтора практически не меняется и снижается отношение .
Таким образом, предлагаемый способ позволяет использовать кремнефторид натрия, являющийся побочным продуктом фосфатных и криолитовых заводов совместно с растворами газоочистки алюминиевых заводов, для производства криолита, используемого в электролизе алюминия.
Claims (1)
- СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ КРИОЛИТА, включающий разложение кремнефторида натрия водным раствором карбоната натрия, отделение диоксида кремния от раствора и осаждение из раствора криолита алюминатом натрия, отличающийся тем, что разложение кремнефторида натрия проводят при массовом соотношении кремнефторида и карбоната натрия 1 2,25 2,37 при 50 60oС в течение 30 60 мин, а концентрацию фторида натрия в растворе при отделении диоксида кремния поддерживают 37 38 г/дм3.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU93003204A RU2036840C1 (ru) | 1993-01-18 | 1993-01-18 | Способ получения криолита |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU93003204A RU2036840C1 (ru) | 1993-01-18 | 1993-01-18 | Способ получения криолита |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2036840C1 true RU2036840C1 (ru) | 1995-06-09 |
RU93003204A RU93003204A (ru) | 1996-01-20 |
Family
ID=20135926
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU93003204A RU2036840C1 (ru) | 1993-01-18 | 1993-01-18 | Способ получения криолита |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2036840C1 (ru) |
-
1993
- 1993-01-18 RU RU93003204A patent/RU2036840C1/ru active
Non-Patent Citations (3)
Title |
---|
Авторское свидетельство СССР N 124929, кл. C 01B 9/00, 1959. * |
Патент США N 2994582, кл. C 01F 7/50, опублик.1961. * |
Патент США N 4251501, кл. C 01F 7/50, опублик.1979. * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US4243643A (en) | Metallic ion removal from phosphoric acid | |
JPH01123087A (ja) | 隔膜セル内で塩化アルカリ水溶液を電気分解することにより水酸化アルカリと塩素と水素とを製造する方法 | |
GB1589410A (en) | Method for the manufacture of crystals of sodium carbonate monohydrate | |
US3842161A (en) | Method of refining the fluorine obtained as a by-product in the fertilizer industry | |
RU2036840C1 (ru) | Способ получения криолита | |
US6214313B1 (en) | High-purity magnesium hydroxide and process for its production | |
CN109809377B (zh) | 一种硫酸法湿法磷酸高效除杂的方法 | |
US3506394A (en) | Method for producing sodium silicofluoride from wet process phosphoric acid | |
US3755532A (en) | Method of making naf or naf/aif3involving the reaction of sodium sulfate with fluosilicic acid | |
CA2181613C (en) | Impurity removal from sodium chlorate | |
US4455284A (en) | Process for desilication of aluminate solution | |
US2994582A (en) | Production of cryolite | |
US4264563A (en) | Preparation of calcium fluoride from fluosilicic acid solutions | |
JP2007137716A (ja) | ゼオライトの製造方法 | |
EP0085287A1 (en) | A method for recovering useful products from waste products obtained when manufacturing aluminium fluoride | |
US3061411A (en) | Improvement in a process for producing synthetic cryolite | |
US4089936A (en) | Production of hydrogen fluoride | |
EP0560316A2 (en) | Method for producing alkaline metal hydroxide | |
US3056650A (en) | Preparation of fluorine compounds | |
US3825659A (en) | Method of preparing sodium-aluminum fluoride | |
SU882929A1 (ru) | Способ получени фторалюминатов | |
US3457150A (en) | Beneficiation of cryolite material | |
RU2742987C1 (ru) | Способ обесфторивания и выделения безводного сульфата натрия из оборотных растворов газоочистки алюминиевых электролизеров | |
RU2013373C1 (ru) | Способ переработки алунитовой руды на алюмокалиевые квасцы и сернокислый алюминий | |
US4946565A (en) | Process for the production of alkali metal chlorate |