Страны, имеющие запасы природного содового сырья (США, Бельгия, Бразилия, Мексика, Индия, Пакистан, Китай и др.), производят основное количество кальцинированной соды из природного сырья в виде нахколита (NаНСО₃ ) и даусонита |NаА1 (ОН) ₂ СО₃ ]. Нахколит является потенциально самым крупным источником получения кальцинированной соды. Например, в США доля природной соды в производстве Nа₂ СО₃ достигает 90%. Третий по значимости из промышленных способов получения соды - комплексная переработка нефелинов на глинозем, кальцинированную соду, поташ и цемент. Этот способ, разработанный в России, применяется только в нашей стране.

Комплексная переработка нефелинов выгодна, так как дает возможность экономить примерно 15 % капиталовложений и 20 % эксплуатационных затрат по сравнению с самостоятельными производствами тех же продуктов из традиционного сырья. Качество технической кальцинированной соды, используемой в производстве криолита, должно соответствовать требованиям, приведенным в табл.5.

Таблица 5. Химический состав кальцинированной соды

Показатель	Массовая доля, %
1. Углекислый натрий (Nа2 СО3 )	не менее 99,0
2. Потеси при прокаливании	не более 1.5
3. Хлориды в пересчете на NаС1	не более 0,8
4. Вещества, нерастворимые в воде	не более 0,08

В производстве криолита допускается использование кальцинированной соды, полученной из нефелинового сырья. По качеству соответствующей требованиям ГОСТ 10689-75, приведенным в табл.6.

Таблица 6. Химический состав кальцинированной соды

Показатель	Массовая доля, %
Углекислый натрий (Nа2 СО3 ), не менее	91.5
Углекислый калий, не более	5.0
Соединения серы в пересчете на K2 SO4	не более 4.4
Нерастворимый в воде остаток	не более 0.1

Плавиковая кислота

Фтороводородную кислоту получают абсорбцией образующегося при разложении фторсодержащего сырья фтороводородного газа. Техническая фтороводородная кислота представляет собой раствор газообразного фтороводорода в воде и содержит примеси H₂ SO₄ и H₂ SiF₆ . По внешнему виду бесцветная жидкость с резким запахом и следующими свойствами:

· Химическая формула HF

· Молекулярная масса - 20,01 г/л

· Температура кипения - 19,75⁰ С

· Критическая температура - 188⁰ C

· Критическое давление 6,492 МПа

· Критическая плотность - 290 кг/м³

Многие неорганические соединения хорошо растворимы в жидкой HF.

Жидкий фтороводород смешивается с водой во всех отношениях

2.3.2 Физико-химические характеристики основных стадий процесса

В основе получения ЗNаF-А1F₃ лежит гидрохимический непрерывный процесс криолитообразования из плавиковой кислоты при нейтрализации ее гидроксидом алюминия и содой. Сырьем являются очищенная фтороводородная кислота (состав и способ получения приведены в главе 5), суспензия гидроксида алюминия (процесс приготовления описан в главе 4) и раствор кальцинированной соды с концентрацией 250-300 г/л.

Химические процессы образования криолита описываются уравнениями реакций 1, 2, 3.

Получение гексафторалюминиевой кислоты:

А1 (ОН) ₃ +6НF= Н₃ А1F₆ +ЗН₂ O. (1)

Образование криолита:

2Н₃ А1F₆ +ЗNа₂ СО₃ = 2Nа₃ А1F₆ +ЗСО₂ +ЗН₂ O (2)

Суммарное уравнение реакций:

12НF+2А1 (ОН) ₃ +ЗNа₂ СО₃ = 2Nа₃ А1F₆ +ЗСO₂ +ЗН₂ O (3)

Процесс ведется на установке непрерывной варки криолита, состоящей из четырех последовательно соединенных и каскадно установленных реакторов, снабженных пропеллерными мешалками.

Реакция (1) образования гексафторалюминиевой кислоты протекает в первом реакторе с выделением тепла, в связи с чем температура в реакторе достигает 85-90°С, и в этих пределах поддерживается в процессе. Суспензию А1 (ОН) ₃ загружают постепенно во избежание выброса реакционной массы. При этом общую кислотность сохраняют в пределах 70-90 г/дм³ в пересчёте на НF. Нейтрализацию гексафторалюминиевой кислоты содой ведут во втором реакторе до достижения остаточной кислотности в пересчёте на НF10-15 г/дм³ . В третьем реакторе каскада нейтрализацию содовым раствором продолжают до достижения остаточной кислотности 2 г/дм³ .

Основным методом контроля за процессом нейтрализации является аналитическое определение кислотности.