Получение фтористого алюминия и фтористого натрия

29.01.2017

Фтористый алюминий получают путем нейтрализации чистой плавиковой кислоты одной только гидроокисью алюминия по реакции
3HF + Al(OH)3 = AlF3 + ЗН2O.

Операция получения фтористого алюминия осуществляется в две стадии: 1) растворением гидрата окиси алюминия в плавиковой кислоте и 2) кристаллизация фтористого алюминия в виде AlF3*3H2O.
Гидроокись алюминия загружают в плавиковую кислоту в виде пульпы. Мешалка, установленная в реакторе, производит непрерывное перемешивание пульпы. Для ускорения кристаллизации AlF3. ЗН2O температуру раствора в этой стадии поддерживают в пределах 85—90°, процесс ведут в течение 2,5 часов. Наблюдающуюся иногда замедленную кристаллизацию AlF3. ЗН2O устраняют повышением температуры раствора и введением в него фтористого алюминия, взятого в виде пульпы из другой мешалки.
Образовавшийся в мешалке осадок фтористого алюминия отстаивают, маточный раствор декантируют, а осадок направляют на фильтрацию.
Отфильтрованный фтористый алюминий, содержащий 25—30% AlF3, 30—35% гидратной влаги и 40% маточного раствора, поступает на обезвоживание. Наличие во фтористом алюминии кристаллизационной воды вызывает необходимость вести этот процесс при более высокой температуре по сравнению с сушкой криолита, причем он является уже не сушкой, а кальцинацией.
Обезвоживание фтористого алюминия производят при температуре 350—400°; полностью же удалить влагу из фтористого алюминия возможно только при нагревании его до 500—550°. Однако при этой температуре может происходить частичный гидролиз AlF3 с образованием Al2O3 и фтористого водорода.
Кальцинация фтористого алюминия может осуществляться в тех же печах, которые применяют для сушки криолита.
По выходе из печи фтористый алюминий упаковывают в бумажные мешки и направляют потребителю.
На производство 1 т фтористого алюминия расходуется примерно 0,80 т плавиковой кислоты и 0,72 т гидроокиси алюминия (в пересчете на Al2O3).
Для получения фтористого натрия в реактор с плавиковой кислотой вводят для нейтрализации ее только раствор соды, в результате чего из раствора выпадает осадок NaF по реакции
2HF + Na2CO3 = 2NaF + H2O + CO2.

Реакцию нейтрализации считают законченной после прекращения выделения из раствора углекислого газа. Полученную пульпу фильтруют, фильтрат удаляют в канализацию, а пасту фтористого натрия направляют на сушку. Сушку его производят, как и криолита, при температуре 130—140°.
На производство 1 т фтористого натрия расходуется примерно 0,45 т плавиковой кислоты и 1,1 т соды.
Аналогично могут быть получены и другие фтористые соли (LiF, KF, MgF2, BaF2); в этом случае нейтрализацию плавиковой кислоты осуществляют карбонатами соответствующих металлов.
Получение криолита описанным, так называемым кислотным способом, несмотря на его простоту, связано с сравнительно большими затратами и вредностью для обслуживающего персонала. В процессе получения плавиковой кислоты выделяется значительное количество фтористого водорода, который при повышенных концентрациях его в воздухе вредно действует на здоровье работающих, так как относится к числу весьма ядовитых промышленных газов.
При кислотном способе необходимо применение высококачественного (с минимальным содержанием SiO2) плавикового шпата, а также кислотоупорной аппаратуры. Большим недостатком его является значительный расход серной кислоты. Поэтому в настоящее время советскими учеными разработан щелочной способ получения криолита, который исключает указанные выше недостатки кислотного способа.