NO121492B - - Google Patents

Description

Fremgangsmåte for fremstilling av kryolitt ved

opphetning av Na-fluorsilikat og hydratisert

Al-fluorid under tilstedeværelse av fluor-avgivende stoffer.

Foreliggende oppfinnelse angår en fremgangsmåte for fremstilling av kryolitt.

Det er kjent å omsette aluminiumfluorid og natriumfluorsilikat på folgende måte:

Da det dannede silisiumfluorid er flyktig, fås kryolitt (Na^AlFg).

Imidlertid viser det ovennevnte reaksjonsskjema (I) kun reaksjonsprinsippet, idet man ved utforelsen av omsetningen stoter på mange vanskeligheter, i det minste hvis man prover å oppnå ren kryolitt, altså kryolitt som er fri for kiselsyreanhydrid og eventuelt aluminiumoksyd.

Det er kjent at aluminiumfluorid kan oppnås ad torr vei ved omsetning av gassformet fluss-syre og pulverformet aluminiumoksyd ved 350 - 650°C, eller ad våt vei ved omsetning av fluss-syre i gassform eller i opplosning med aluminiumoksydtrihydrat i vanlig miljo, hvorved man oppnår aluminiumfluoridtrihydrat. Den sistnevnte metode har betydning utfra et okonomisk synspunkt, når det anvendes fortynnet gassformet HF. Natriumfluorsilikat oppnås på sin side i vandig medium ved omsetning mellom en fluor-kiselsyreopplosning og en sodaopplosning etterfulgt av torring ved relativt lav temperatur, for eksempel 150°C.

For å unngå sekundære reaksjoner, hvilke foregår når omsetningen (I) forsokes utfort under tilstedeværelse av vann, er det foreslått å utfore omsetningen ved hjelp av torre utøngsstoffer. I dette tilfelle er det imidlertid nodvendig å anvende et torreapparat som krever plass, samt å tilfore den energi som forbrukes ved dehydratiseringen. Ennvidere kan ikke fullstendig forhindres at det under dehydratiseringen foregår en delvis hydrolyse av AlF^ under dannelse av A^O^, som er uopploselig i vann, og som ved avslutningen av omsetningen ikke kan skilles fra kryolitt, som også er uopploselig i vann. Av litteraturen fremgår det at det er oppnådd tilfredsstillende resultater på denne måte, men foretatte prover har vært i uoverensstemmelse med de angitte resultater. Særlig kan det ved anvendelse av en sådan mengde AlF^ som i vesentlig grad overstiger den stokiometriske mengde

ved omsetningen, og ved oppvarming til en hby temperatur, i det mest gunstige tilfelle bare oppnås en blanding av kiolitt (3 AlF^5NaF), kryolitt og aluminiumfluorid, og alle produktene i denne blanding er uoppløselige i vann og kan ikke skilles fra hverandre på enkel måte, som f.eks. ved opplosning i vann.

Hvis omsetningen (I) forsokes utfort ved å gå ut fra fuktige utgangsstoffer, er den fremstilte kryolitt forurenset av produkter som resulterer fra to sekundære omsetninger, for det forste ved hydrolyse av aluminiumfluorid og for det annet ved hydrolyse av silisiumtetrafluorid under dannelse av kiselsyreanhydrid i det resulterende produkt. Der er forskjellige ulemper forbundet med tilstedeværelsen av en bemerkbar mengde kiselsyreanhydrid i det fremstilte produkt.

Det er nå funnet at det er mulig å utfore omsetningen (I) ved anvendelse av hydratiserte produkter, og hvor man kan oppnå kryolitt som er fri for kiselsyreanhydrid, eller som inneholder bare en meget liten mengde kiselsyreanhydrid. For prosessen er det ikke avgjorende om fluorsilikatet er tort eller fuktig. Det er nodvendig at miljoet er fuktig, men denne fuktighet kan innfores av aluminiumfluoridet. I praksis oppnås det pulveriserte Na-fluorsilikat ut fra en opplosning, og det er altså i alminnelighet fuktig, men dets fuktighetsgrad er ikke kritisk.

Oppfinnelsen angår således en fremgangsmåte for fremstilling av kryolitt (Na^AlF^) ved opphetning av Na-fluorsilikat og aluminiumfluorid, og det særegne ved fremgangsmåten i henhold til oppfinnelsen er at det fremstilles en blanding av finkornet Na-fluorsilikat, som eventuelt er fuktig, finkornet hydratisert aluminiumfluorid i stokiometriske mengder og et produkt, som bevirker tilstedeværelse av fri flussyre i en mengde på mellom 2 og 10 vekt$ av den totale mengde av reaksjonskomponentgne, og at blandingen oppvarmes til en temperatur mellom 500 og 800 C.

Andre trekk ved fremgangsmåten i henhold til oppfinnelsen fremgår av patentkravene.

Eksempler på stoffer, som bevirker tilstedeværelsen av fri

flussyre i reaksjonsmediet, er vandige losninger av flussyre, fluorkiselsyre, fluoraluminiumsyre eller fluorholdige forbindelser såsom natriumhydrogenfluorid eller ammoniumhydrogenfluorid, enten i fast form eller i form av en vandig losning.

Som hydratisert aluminiumfluorid kan anvendes aluminiumfluoridtrihydrat. Det kan være fordelaktig å anvende delvis dehydratiserte fluorider, f.eks. fluorid med en hydratiseringsgrad på omtrent 0,5 mol vann pr. mol oppnådd A1F-., f.eks. ved oppvarming av trihydratet til temperaturer mell-* om 100 og 350 oC. Anvendelsen av relativt hbye temperaturer innenfor det nevnte området reduserer varigheten av den onskede delvise dehydratisering.

Man kan således gå ut fra aluminiumfluoridtrihydrat, omdanne dette til hemihydratet AlF^, -gf^O ved oppvarming under 350°C og å

blande dette med fluorsilikat, som også er delvis tbrret, og begge stoffer pulveriseres til fine partikler for eller etter deres sammenblanding.

De to hydratiserte produkter kan også blandes, og denne blanding kan oppvarmes til den valgte temperatur under 350°C, og knusingen til fine partikler kan utfores på ethvert tidspunkt under de suksessive operasjoner.

Torringen kan også utfores etter blandingen i et reaksjonskammer, hvori stoffene omsettes ved oppvarming til reaksjonstemperaturen. I dette tilfelle spares energiforbruket ved en mellomliggende kjoling.

Fremgangsmåten i henhold til oppfinnelsen skal forklares nærmere ved de folgende utforelseseksempler.

EKSEMPEL 1

Fbrst torres partikler av natriumfluorsilikat, hvor partikkel-storrelsen er mindre enn 75 p, til et vanninnhold på 7 vekt$,

og til oppnåelse herav oppvarmes partiklene til 159°C i fri luft.

Deretter fremskaffes partikler åv krystallisert aluminiumfluorid med en partikkelstorrelse mindre enn 75 M °g med et bundet vanninnhold og knitringsvanninnhold på 39, 2%.

.873 g av det delvis torre de silikat blandes deretter med h27 g av det hydratiserte fluorid. Denne blanding fuktes med 500 cm^ fluorkiselsyrelosning inneholdende 350 g/l. Blandingen anbringes i en lukket ovn, som er forbundet med et apparat for opptagelse av de frembragte SiF^-damper. Etter oppvarming ved 800°C i en time

fås 650 g kryolitt med et innhold på 0,6$ silisiumdioksyd.

EKSEMPEL 2

Natriumfluorsilikat med et vanninnhold på 7 vekt$ blandes med krystallisert aluminiumfluorid med et bundet vanninnhold og et knitrings vanninnhold på 39 5 2$. Denne blanding fuktes med 25 cm^ (pr. 100 g av blandingen) fluorkiselsyrelosning med et innhold på ca. 350 g/l. Blandingen plasseres i en lukket ovn, som er forbundet med et apparat hvori de fremstilte SiF^-damper elimineres.

Blandingen utsettes for en jevnt progressiv oppvarming til 800°C i lopet av 5 timer. Deretter holdes reaksjonsblandingen ved 800°C i 30 min. Det oppnås derved kryolitt i stokiometrisk mengde og som bare inneholder 0,26$ Si02.

Claims (5)

1. Fremgangsmåte for fremstilling av kryolitt (Na^AlFg), ved opphetning av Na-fluorsilikat og aluminiumfluorid, karakterisert ved at det fremstilles en blanding av finkornet Na-fluorsilikat, som eventuelt er fuktig, finkornet hydratisert aluminiumfluorid i stokiometriske mengder og et produkt, som bevirker tilstedeværelse av fri flussyre i en mengde på mellom 2 og 10 vekt$ av den totale mengde av reaksjonskomponentene, og at blandingen oppvarmes til en temperatur mellom 500 og 800°C.

2. Fremgangsmåte som angitt i krav 1,karakterisert ved at reaksjonsstoffene for eller etter blandingen pulveriseres til en midlere kornstorrelse under 75 ft.

3. Fremgangsmåte som angitt i krav 1 og 2, karakterisert ved at det som det produkt, som bevirker tilstedeværelse av fri flussyre, anvendes en vandig losning av flussyre, fluorkiselsyre, fluoraluminiumsyre eller fluorholdige forbindelser, såsom hydrogenfluorider av natrium eller ammonium. h.

Fremgangsmåte som angitt i krav 1 -3? karakterisert ved at det som aluminiumfluorid-utgangsstoff anvendes aluminiumfluoridtrihydrat.

5. Fremgangsmåte som angitt i krav 1 - *f, karakterisert ved at aluminiumfluoridtrihydratet for eller etter blandingen omdannes til hemihydrat ved oppvarming under 350°C.