Министерство образования Российской Федерации

ГОУ ВПО «Уральский государственный технический университет - УПИ»

Кафедра технологии неорганических веществ

Курсовая работа

по общей химической технологии

на тему:

Производство AlF3

Руководитель

канд.техн.наук, доцент Л.Е.Толкачева

Студент

Екатеринбург

2006 г.

Введение.

Курсовая работа по дисциплине «Общая химическая технология» посвящена производству трифторид алюминия. Технический трифторид алюминия применяется в производстве алюминия электролитическим методом - добавка в качестве флюса в электролитические ванны вместе с криолитом и плавиковым шпатом. Добавка фторидов облегчает проведение электролиза, так как они хорошо растворяют А12O3 , понижают температуру плавле­ния и повышают текучесть электролита. На производство 1 тонны алюминия расходуется 31 кг А1F3. Кроме того, трифторид алюми­ния может применяться в химической, стекольной и керамической отраслях промышленности.

В настоящее время трифторид алюминия в Свердловской области производится на ОАО ''Полевском криолитовом заводе'' на двух технологических линиях с суммарной производственной мощностью – 35000 тонн трифторида алюминия в год в пересчете на стандартный продукт с содержанием основного вещества 88 % мас. А1F3.

1. Характеристика химического продукта.

Техническое наименование продукта - трифторид алюминия малокремнистый технический.

Трифторид алюминия по внешнему виду представляет собой мелко кристаллический порошок от слабо-розового до серовато-бело­го цвета.

Насыпной вес — 0,87 т/м³;

Плотность — 2,71 т/м³;

Молекулярная масса - 83,98 у.е.;

Формула — А1F3.

Температура плавления химически чистого вещества — 1040 °С.

Теплота образования трифторида алюминия из элементов равна 1392,3 кДж/моль.

Безводный трифторид алюминия химически устойчив и являет­ся очень стабильным. Он не восстанавливается водородом, не ре­агирует с хлористым водородом. Кипящая серная кислота или кипящий раствор гидроксида калия почти не действует на трифто­рид алюминия; он разлагается длительным сплавлением с кальци­нированной содой, оксидом кальция или борной кислотой.

При сильном нагревании трифторид алюминия возгоняется без плавления. Разлагается гидратом аммиака. Переводится в раствор действием фтороводородной кислоты и щелочей. При температуре от 150 до 200°С протекает следующая реакция:

А1F3·Н2O = А1F3+3НF (1.1)

При Т = 400 °С фторид алюминия гидролизуется. Этот процесс можно описать уравнением:

АlF3+3Н2O (пар) =А1(ОН)3+ ЗН2O (1.2)

Также известны следующие реакции:

А1F3+3НF (конц.) = H3[AlF6 ] (1.3)

А1Fз+3NаF(конц.) = Na3 [AlF6] (1.4)

Известны следующие гидраты: А1F3·9Н2О; А1F3·3,5Н2О; А1F3·3Н2O; АlF3·Н2O; А1F3·0,5Н2O.

Трифторид алюминия — вещество слабо растворимое в воде. Зависимость его растворимости от температуры приведена в табл. 1.1.

Растворимость А1F3, в воде Таблица 1.1

Температура, °С	20	40	50	80	90	100
Растворимость, %мас.	0.46	0.60	0.69	0.98	1.17	1.64

Растворимость увеличивается в присутствии фтороводородной кислоты

(табл. 1.2)

Растворимость А1F3 во фтороводородной кислоте Таблица 1.2

Температура, °С	Концентрация НF, %мас.	Растворимость А1F3,%мас.
20	0	0,46
	0,99	1,07
	3,10	1,70
	4,99	2,37
40	0	0,60
	0,98	1,22
	2,70	1,88
	4,88	2,56
80	0	0,98
	2,64	2,19
	4,98	3,10

По физико-химическим показателям продукт должен соответ­ствовать требованиям и нормам ТУ 48-0117-6-89 с изм. № 1, приведенными в табл. 1.3.

Таблица 1.3 Химический состав трифторида алюминия

Наименование показателя	Норма для сорта
	Высший	Первый
1.Массовая доля трифторида алюминия (AlF3),%мас.,не менее	93,00	88,00
2.Массовая доля потерь при прокаливании, %мас., не более	2,50	3,50
3.Массовая доля диоксида кремния (SiO2),%мас.,не более	0,15	0,25
4.Массовая доля оксида железа (III)(Fe2O3),%мас. ,не более	0,05	0,08
5.Массовая доля сульфатов (SO4),%мас. ,не более	0,50	0,70
6.Массовая доля оксида фосфора(V),%мас. ,не более	0,02	0,02
7.Массовая доля свободного оксида алюминия (Al2O3),%мас. ,не более	4,00	7,00