Способ получения криолита Советский патент 1993 года по МПК C01F7/54 

Изобретение относится к производству фтористых солей.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предла- гаемому является способ получения крколита путем спекания обезвоженных фтс РИДОВ натрия и алюминия, имеющих одинаковую крупность взаимодействующих частиц (75-105 мкм), в мольном соотношение 3:1, при температуре 570:720°С. Время вза чмодействия реагентов до 3 ч.

Крупность криолита, полученного таким способом, составляет не более 105 мкм, а содержание основного вещества не более 94%.

Цель изобретения -улучшение качества получаемого продукта за счет повышения его крупности содержания основного вещества.

Поставленная цель достигается тем, что в способе получения криолита, включающем спекание шихты, состоящей из фторидов натрия и алюминия, при 500-700°С, исходную шихту готовят из фторида натрия крупностью 100-160 мкм и фторида алюминия крупностью 40-80 мкм.

Техническая сущность поясняется следующим.

Экспериментально установлено, что основой процесса образования криолита из фторидов натрия и алюминия является диффузия и внедрение частиц фторида алюминия в кристаллическую решетку ф торида натрия. При этом диффузия протекает через газовую фазу путем сублимации фторида алюминия, активность которой по мере уменьшения кристаллов фторида алюминия возрастает.

Кристаллы фторида натрия являются матрицей, на которой происходит криолито- образование, поэтому использование более крупных кристаллов NaF обусловливает крупность получаемого продукта.

Таким образом, на крупность получаемого криолита влияет крупность обоих реагентов.

Кроме того, выбранный интервал крупности реагентов позволяет получить продукт с более высоким содержанием основного вещества за счет увеличения степени взаимодействия реагентов, которая обеспечивается скоростью сублимации , соответствую(Л

С

VI

О

со

00

00

ей скорости взаимодействия фторидов атрия и алюминия.

Такое соответствие достигается выранным интервалом крупности.

Проведенный ранее кристаллооптиче- к ий анализ показал, что реакции криолито- брэзования диффузионного характера начинается с поверхности зерен реагента.

При использовании фторида натрия с размером зерна 160 мкм продукт представляет собой агрегат, центральная часть которого является непрореагировавшим фторидом натрия, а края довольно мелкими кристаллами криолита. В результате экранирования фторида натрия кристаллами криолита взаимодействие прекращается и зерна продукта не имеют возможности укрупняться, а Отслаиваясь, увеличивают содержание мелких фракций, .

При использовании фторида натрия с размером зерна 100 мкм, размер матрицы ограничивает образование более крупного продукта .: : ..:

При использовании фторида алюминия с крупностью зерна 80 мкм скорость сублимации нйже скорости взаимодействия ре- afe HTOB, что вызывает снижение степени взаимодействия реагентов,

При использовании фторида алюминия

с крупностью зерна 40. мкм скорость сублимации выше скорости взаимодействия

реагентов, что вызывает значительный пылеунос тонких фракций фторида алюминия.

Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что заявляемый способ отличается от известного тем, что исходную шихту готовят из фторида натрия крупностью 100-160 мкм и фторида алюминия крупностью 40-80 мкм,

Пример. Смесь, состоящую из 30 г фторида натрия и 20 г фторида алюминия, тщательно перемешивали в фарфоровой чашке, помещали в печь СНОЛ 1, 6.2, 1/9ИЗ и нагревали до 650°С. После этого полученный продукт вынимали из печи и охлаждали.

Результаты экспериментов с различным размером зерен исходных реагентов приведены в таблице.

Как следует из таблицы, наилучшие результаты получены при одновременном использовании фракции фторида натрия, равной 100-160 мкм, и фракции фторида

алюминия, равной 40-80 мкм.

Верхние и нижние пределы размеров зерен исходных реагентов ограничены как снижением крупности получаемого продукта, так и снижением содержания основного

вещества.

Таким образом, предлагаемый способ позволяет по сравнению с прототипом увеличить крупность криолита до 156 мкм с одновременным увеличением содержания

основного вещества до 99%.

Формула изобретен и я

Способ получения криолита, включаю- щий шихтование фторидов натрия и алюминия с контролируемой крупностью частиц и последующее спекание шихты при 500- 700°С, отличающийся тем, что, с целью повышения качества криолита за счетувели-, чения крупности его частиц и содержания основного вещества, тихтованию подвергают фторид натрия с крупностью 100-160 мкм и фторид алюминия с крупностью : 40-80 мкм..

Использование: касается фтористых солей алюминия для электролитического получения металла. 30 г фторида натрия с крупностью частиц 100-160 мкм и 20 г фторида алюминия с крупностью частиц 40-80 мкм перемешивают. Смесь помещают в печь и нагревают до 650°С. Образуется криолит со средней крупностью частиц 156 мкм и содержанием основного вещества 99%. 1 табл.