Способ получения криолита Советский патент 1981 года по МПК C01F7/54 

1

Изобретение относится к способу получения соедииений фтора и может быть использовано в производстве криолита из смеси плавиковой и кремнефтористоводородной кислот.

Известен способ получения криолита путем введения раствора фтористого алюминия в подкисленный раствор фторида натрия (1. Оба раствора предварительно нагревают до 80-95°С. Раствор NaF подкисляют соляной или азотной кислотой в количестве 0,2-0,6 моль на 1 моль NaF в зависимости от количества примесей кремниевой кислоты. После осаждения NasAlFs в смесь вводят NaCl. Полученный осадок криолита фильтруют и сушат. Наибольший выход (91%) получают при концентрации раствора AliFa 32,6 г/л и количестве НС1 0,23 мол на 1 моль AlFs.

Известный способ характеризуется недостаточно высоким выходом продукта (91%).

Паиболее близким по технической суш;ности и достигаемому результату к предлагаемому способу является способ получения криолита, включающий очистку плавиковой кислоты содой, взятой в стехиометрическом количестве, отделение от кислоты образовавшегося осадка кремнефтористого натрия, взаимодействие очищенной кислоты с гидроокисью алюминия и содой, отделение осадка криолита и его сушку 2.

Недостатками этого способа являются; невысокий выход продукта (94-96%) и недостаточно низкое содержание двуокиси кремния в продукте (0,5-1,5%).

Целью изобретения является повышение выхода продукта до 99,4-99,8% и снижение в нем содержания двуокиси кремния

до 0,04-0,33%.

Поставленная цель достигается тем, что по предлагаемому способу очистку плавиковой кислоты ведут до содер каНия в ней фтористого натрия 0,5-2,5%, а перед взаимодействием с гидроокисью алюминия и содой кислоту обрабатывают раствором: фтористого алюминия или криолита.

Отличительными признаками способа являются проведение очистки плавиковой

кислоты до содержания в ней фтористого натрия 0,5-2,5 7о и обработка кислоты перед взаимодействием с гидроокисью алюминия и содой раствором фтористого алюминия или криолита.

Сущность способа заключается в следующем.

К смеси плавиковой, кремнефтористоводородной и серной кислот добавляют раствор соды в количестве 160-180% от стехиометрически необходимого. Это количество обеспечивает содержание в растворе 0,5-2,5% NaF. Раствор отделяют от выпавшего осадка кремнефтористого натрия.

Натрийфторсодержащую плавиковую кислоту, в которой содержание двуокиси кремния составляет 0,15-0,04%, обрабатывают растворенным фтористым алюминием или криолитом в теченне 5-30 мин при 80-95°С. Полученную криолитсодер: ка1цу 0 плавиковую кислоту разлагают гидроокисью алюминия. Часть образовавшегося при этом растворениого фтористого алюминия направляют на обработку натрийфторсодержаш,ей нлавиковой кнслоты. Остальную часть нейтрализуют раствором соды. При этом образуется криолит. Часть суснеизии криолита может быть направлена взамен растворенного фтористого алюминия на обработку плавиковой кислоты, содержаш;ей растворенный фтористый натрий. Образовавшуюся суспензию криолита разделяют с получением продукта, который сушат при 100-150°С, и маточного раствора. Маточный раствор, содержан ий 0,1-0,2% F, направляют на приготовление раствора соды, используемого при очистке исходной смеси плавиковой и кремнефтористоводородной кислот и получение криолита.

При наличии фтористого натрия в илавиковой кислоте резко снижается растворимость кремнефтористого натрия за счет высаливающего эффекта. Однако в такой кислоте не растворяется гидроокись алюМИНИН из-за образования на реакционной поверхности твердого реагента криолита. Чтобы исключить пассивирующее действие фтористого натрия на растворение гидроокиси алюминия, кислоту предварительно очищают от фтористого натрия путем обработки ее растворенным фтористым алюминием или криолитом.

Содержание фтористого натрия в кислоте менее 0,5% не оказывает заметного влияния на растворимость кремнефтористого натрия и поэтому не приводит к снижению содержания двуокиси кремния в продукте. Повышение содержания фтористого натрия в кислоте более 2,5% не приводит к дальнейшему снижению содержания двуокиси кремния в продукте и поэтому нецелесообразно.

Пример. К 1000 кг смеси плавиковой, кремнефтористоводородной и серной кислот, содержащей 26% HF; 4,5% HaSiFe; 0,8% H2SO4, добавляют 200 кг 20%-ного раствора соды в течение 5-10 мин при 30-60°С. Образовавшийся кремнефтористый натрий отделяют от раствора, получая при этом 82 кг осадка, содержащего 9% HF; 65% NaaSiFe; 0,2% NaF. 1102 кг обескремненной кислоты состава, %: 23 HF; 0,5 NaF ;0,15 SiOs обрабатывают 52 кг. раствора фтористого алюминия. Криолитсодержащую плавиковую кислоту разлагают 186 кг гидроокиси алюминия, подаваемой в виде водной суспензии с весовым отношением Т :Ж 1 1. Часть образовавщегося раствора фтористого алюминия направляют на обработку натрийфторсодержашей плавиковой кислоты, остальную нейтрализуют 1485 кг 20%-ного раствора соды. Полученную суспензию криолита разделяют с получением 645 кг влажного осадка и 2191 кг маточного раствора состава, %: 0,15 F; 0,02 А1; 0,1 Na; 0,03 SiOa. После сушки осадок содержит (в %) 53,5 F; 29 Ма: 14,2 А1; 0,33 SiOg.

1348 кг маточного раствора направляют на приготовление раствора соды, используемого при очистке исходной смеси кислот и получении криолита. Избыточное количество маточного раствора выводят из нроцесса. Технологический выход фтора в продукт составляет 99,8%.

Пример 2. К 1000 кг смеси плавиковой, кремнефтористоводородной и серной кислот, содержащей 26% FIF; 4,5% H2SiF6; 0,8% H2SO4, добавляют 296 кг 20%-ного раствора соды в течение 5-10 мин при 30-60°С. Образовавшийся кремнефтористый натрий отделяют от раствора с получением 87 кг осадка, содержащего 9% nF; 65% N2SiF6; 0,5% NF. 1184,5 кг обескремненной кислоты состава, %: 20,5 HF; 1,7 NaF; 0,06 SiOa обрабатывают 203 кг раствора фтористого алюминия. Криолитсодержащую плавиковую кислоту разлагают 184 кг гидроокиси алюминия, подаваемой в виде водной суспензии с весовым отношением Т : Ж 1 : 1. Часть образовавшегося раствора фтористого алюминия направляют на обработку натрийфторсодержащей плавиковой кислоты, остальную - нейтрализуют 1375 кг 20%-ного раствора соды. Полученную суспензию криолита разделяют с получением 639 кг влажного осадка и 2171 кг маточного раствора состава, %; 0,12 F; 0,02 А1; 0,08 Na; 0,03 SiOg. После сущки осадок содержит 53,5% F; 29% Na; 14,2%А1; 0,1% SiOz1337 кг маточного раствора нанравляют на приготовление раствора соды, иснользуемого при очистке исходной смеси кислот и получении криолита. Избыточное количество маточного раствора выводят из процесса. Технологический выход фтора в продукт 99,40%.

П р и м е р 3. К 1000 кг смеси плавиковой, кремнефтористоводородной и серной кислот, содержащей 26% ПР; 4,5% HsSiFe; 0,8% П2504, добавляют 367,5 кг 20%-ного раствора соды в течение 5-10 мин при 30-60°С. Образовавшийся кремнефтористый натрий отделяют от раствора с получением 88 кг осадка состава, %: 9 HF; 65 NajSiFe; 1 NaF. 1249 кг обескремненной кислоты состава, %: 19 HF; 2,5 NaF; 0,04 SiO2 обрабатывают 327 кг раствора фтористого алюминия. Криолитсодержащую плавиковую кислоту разлагают 184 кг гидроокиси алюминия, подаваемой в виде водной суспензии с весовым отношением Т : Ж 1 : 1. Часть образовавшегося раствора фтористого алюминия направляют на обработку натрийфторсодержашей плавиковой кислоты, остальную - нейтрализуют 1300 кг 20%-ного раствора соды. Полученную суспензию криолита разделяют с получением 638 кг влажного осадка и 2171 кг маточного раствора состава, %: 0,1 F; 0,02 А1; 0,08 Na; 0,03 SiO2. После сушки осадок содержит 53,5% F; 29% Na; 14,2% 0,04% SiOa1334 кг маточного раствора направляют на приготовление раствора соды, используемого при очистке исходной смеси кислот и получении криолита. Избыточное количество маточного раствора выводят из процесса. Технологический выход фтора в продукт составляет 99,5%. Предлагаемый способ позволяет повысить выход продукта до 99,4-99,8%, снизить содержание двуокиси кремния в продукте до 0,04-0,33% н повысить модуль криолита с 1,8 до 2,0. Формула изобретения Способ получения криолита, включающий очистку плавиковой кислоты содой, отделение от кислоты образовавшегося осадка примесей, взаимодействие кислоты с гидроокисью алюминия и содой, отделение и сушку продукта, отличаюшийся тем, что, с целью повышения выхода продукта и в нем содержания двуокиси кремния, очистку плавиковой кислоты ведут до содержания в пей фтористого натрия 0,5-2,5%, а перед взаимодействием с гидроокисью алюминия и содой кислоту обрабатывают раствором фтористого алюминия или криолита. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Патент Австрии № 303684, кл. 12 В 15/05, опублик. 11.12.72. 2.Гузь С. Ю. и Барановская Р. Г. Производство криолита, фтористого алюминия и фтористого натрия. М., «Металлургия, 1964, с. 100-119.