Свойства криолита и других фтористых солей, требования, предъявляемые к ним

Криолит представляет собой двойную соль фтористого натрия и фтористого алюминия. Формула криолита — 3NaF.AlF3, или Na3AlF6. Химически чистый криолит содержит 54,4% F; 32,8% Na и 12,8% Al или, соответственно, 60% фтористого натрия и 40% фтористого алюминия. Молекулярное отношение фтористого натрия к фтористому алюминию называют криолитовым отношением, которое в криолите теоретического состава равно 3.
Первые образцы природного криолита были найдены в 1800 г. Название «криолит» взято с греческого и означает «ледяной камень». Своим названием он обязан внешнему сходству со льдом, особенно во влажном состоянии. Помещенный в воду минерал делается почти незаметным благодаря близости показателей преломления криолита и воды.
Единственное промышленное месторождение криолита находится в Гренландии, где его раньше добывали открытым способом, а сейчас — с глубины до 50—60 м. В России залежи естественного криолита были обнаружены в небольших количествах на Урале в районе Миаса в топазной копи Ильменских гор. В первый период развития алюминиевого производства применяли исключительно природный криолит. В настоящее же время, в связи с бурным ростом производства алюминия, криолит и фтористые натрий и алюминий получают искусственно.
Искусственный криолит готовят обычно с избытком фтористого алюминия по сравнению с его теоретической формулой, вплоть до состава 5NaF.3AlF3 (или NasAl3F14), т. е. соответствующего составу природного минерала хаолита (молекулярное отношение NaF:AlF3 у него равно 1,66) «Криолит» такого состава (хиолит) по причинам, излагаемым ниже, часто является более удобным при производстве алюминия электролитическим способом, чем криолит с молекулярным отношением 3.
В природе криолит встречается в виде пластинчатых и плотных агрегатов, бесцветных или чаще снежно-белого цвета; реже они имеют розоватую, кирпично-красную и черную окраску. Плотность криолита 2,95, твердость 2,5; плавится он при 1000 °С. Расплавленный криолит имеет удельный вес около 2,02 г/см3.
Искусственный криолит представляет собой тускло-белый порошок, слегка слипающийся в руке; в воде растворяется очень слабо.
Фтористый алюминий (AlF3) представляет собой кристаллическую соль, содержащую 32,14% Al и 67,86% F. Технический фтористый алюминий — белый мелкий порошок удельного веса 2,88, хорошо растворяется в воде.
При нагревании химически чистый фтористый алюминий не плавится, а возгоняется. При возгоне фтористого алюминия упругость паров его достигает 760 мм рт. ст. при температуре 1260°. Вследствие этого фтористый алюминий является наиболее летучим компонентом электролита алюминиевой ванны.
Фтористый натрий (NaF) — соль, содержащая 54,79% Na и 45,21 % F. Относится он к ядовитым веществам, поэтому с ним надо обращаться весьма осторожно.
Технический фтористый натрий — белый порошок, довольно слабо растворимый в воде.
Химически чистый фтористый натрий имеет в твердом состоянии удельный вес 2,73; плавится при температуре 990° и кипит при 1695°; удельный вес при температуре 1000° равен 1,942.
Требования, предъявляемые алюминиевой промышленностью к криолиту, регламентируются техническими условиями (ЦМТУ 952 — 41), согласно которым искусственный криолит выпускается двух марок: K1 и К2 (табл. 6).

Фтористый алюминий и фтористый натрий по своему качеству должны удовлетворять требованиям, приведенным в табл. 7 и 8.

Чистота криолита и других фтористых солей, применяемых при электролитическом получении алюминия, имеет очень важное значение и в значительной мере определяет технологический процесс их производства.