Курсовая работа: Производство криолита
промывка кремнегеля.
Отработанные маточные растворы нейтрализуют известковым молоком до рН = 8-10 и содержания F - 20-50, А1 - 20-30 и Nа - 500-1000 мг/л.
Известен способ получения криолита (рис 1) из раствора А1F3 и кристаллического NаF. Применение кристаллического NаFболее перспективно, так как сокращаются объемы перерабатываемых суспензий и потери фтора. Кроме того, получаемый в этих условиях криолит характеризуется лучшим! морфологическими свойствами, обеспечивающими более высокую скорость осаждения и фильтрации по сравнению с криолитом, получаемым из растворов обеих солей. При получении криолита, кондиционного по содержанию SiO2 достаточно, чтобы раствор фторида алюминия содержи не более 4 г/л Н2 SiF6 , а кристаллический NаF - не более 1,7% мас. SiO2 . Кроме того, показано, что можно использовать NаFсодержащий SiO2 до 2,0-3,3% мас. в случае предварительной обработки фторида натрия щелочью или подкисляя суспензию NаFдо рН не более 3,5.
Рисунок 1. Технологическая схема получения криолита с использованием кристаллического NаF
Качество криолита, получаемого из кремнефтороводородной кислоты, соответствует требованиям лишь при его синтезе с модулем =1,5-1,7. С повышением мольного отношения NаF: А1F3 , в продукте содержание SiO2 возрастает до 2-3% мас. Установлено, что повышение содержания SiO2 в криолите при возрастании модуля от 1,6 до 2,0 происходит за счет адсорбции гексафторсиликат-ионов из раствора на поверхности кристаллов фторалюмината натрия. При дальнейшем повышении модуля, когда концентрация гексафторсиликат-ионов становится незначительной, на поверхности криолита начинают адсорбироваться сульфат-ионы.
Для получения высокомодульного криолита из Н2 SiF6 , взаимодействием растворов А1F3 и NаFпредложена технологическая схема, основанная на известном способе с включением ряда дополнительных операций и изменением аппаратурного оформления процессов разложения суспензий.
Разработанный способ отличается следующим:
— расход А1 (ОН) 3 100-102% от стехиометрически необходимого количества;
— гидроксид алюминия загружают в две стадии: 70-90% и 30-20% от стехиометрически необходимого количества;
— кристаллизация криолита в две ступени: с модулем М=1,5-1,6, затем с модулем М=2,0-2,5 и выше;
— разделение суспензии криолита ведут под давлением на фильтрах погружного типа при температуре 60-70°С.
В промышленности реализован процесс получения криолита из растворов фторида алюминия и карбоната натрия описываемый уравнением:
М/2Nа2 СО3 +2А1F3 +М/2Н2 O= М*NаF*А1F3 +А1F3- M (ОН) M +М/2СО2 (7)
где М - модуль криолита.
Основными кристаллическими фазами в получаемом продукте являются хиолит, криолит и гидроксидфторид алюминия.
Известен способ получения криолита из загрязненной кремнеф-тороводородной кислоты посредством обработки ее А1 (ОН) 3 и Nа2 СО3 , которые поступают в виде нефелина. Получаемый при этом криолит является высококремнистым. Для производства высококремнистого криолита можно использовать маточные растворы производства А1F3 и фторалюминиевую кислоту, получаемую из НFпри обезвреживании отходящих газов производства кормовых фосфатов. В данном случае кислоту нейтрализуют содой в две стадии: до рН=4-5 и до рН=5-7 после введения кремнегеля, содержащего алюминий и фтор. Аналогично натриевой соли можно получать калиевый криолит: 2КF*А1F3 *Н2 О, который используется в составе рафинирующих флюсов.
При аммиачном способе абсорбции фторсодержащих газов из фосфатного сырья процесс получения криолита осуществляется через аммиачные соли в виде NН4 Fи NН4 НF2 . При добавлении к растворам этих солей после предварительного отделения кремнегеля смешанного раствора сульфатов натрия и алюминия получают криолит и побочный продукт (NН4 ) 2 SO4 .
Процесс осуществляется при температуре 60-90°С по реакции:
12NН4 F +ЗNа2 SO4 +А12 (SO4 ) 3 = 2Nа3 А1F6 +6 (NН4 ) 2 SO4 (8)
Криолитможно получить взаимодействием раствора фторида аммония и алюминатов натрия по реакции:
Nа3 А1O3 +6NН4 F = Nа3 AlF6 +бNН3 +ЗН2 O (9)
Реакция протекает при 70-90°С в течение 4-5 часов с получением высокомодульного криолита (М=2,9). Выделяющийсяаммиак вновь используют для нейтрализации Н3 AlF6 .
Получение криолита возможно осуществить при обработке раствора NН4 Fв несколько стадий (рис.2) с получением побочного продукта - кремниевой кислоты и регенерацией аммиака, который в виде NН4 Fвозвращают на синтез криолита.
Рисунок 2. Аммиачный способ получения криолита и активной кремниевой кислоты
Известен способ получения криолита,основанный на использовании всего количества фтора, содержащегосяв кремнефториде натрия. Процесс протекает по реакции:
4NН4 F+2NаF+NаАlO2 = Nа3 А1F6 +4NН3 +2Н2 O ( 10)
При этом фториды аммония и натрия получают при разложении кремнефторида натрия раствором аммиака. В процессе можно применять кристаллический NаF, не содержащий диоксида кремния, и концентрированный раствор NН4 F (150-250 г/л). Замена тринатрийалюмината на NаАlO2 , дает возможность уменьшить примерно в три раза расход гидроксида натрия. Для образования крупнокристаллического осадка фторалюмината натрия (скорость осаждения 10 м/ч) рекомендуют вводить в интенсивно перемешиваемую реакционную массу растворы NН4 Fи NаАlO2 .