25. Производство глинозёма

Производство глинозёма осуществляется различными способами: щелочным, кислотным, химико-термическим. Наибольшее распространение получил щелочной способ – способ Байера. Алюминиевую руду обрабатывают щелочью NaOH.

Основным этапом получения глинозема из бокситовой руды является извлечение из неё гидроокиси алюминия. Наиболее простым и распространенным способом извлечения из боксита гидроокиси алюминия является способ, предложенный Байером и называемый Байер-процессом. Он основан на следующем химическом свойстве гидрата окиси алюминия: кристаллическая гидроокись алюминия, входящая в состав боксита, хорошо растворяется при высокой температуре в растворе едкого натра (каустической щелочи, NaOH), высокой концентрации, а при понижении температуры и концентрации раствора вновь кристаллизуется. Бесполезные для получения алюминия вещества, входящие в состав боксита (так называемый, балласт) не переходят при этом в растворимую форму или перекристаллизовываются и выпадают в осадок до того, как производится кристаллизация гидроокиси алюминия. Поэтому после растворения гидроокиси алюминия балласт может быть отделен и удален в отвал. Очищенный от посторонних примесей раствор гидроокиси алюминия в щелочи (представляющий собой, в основном, раствор алюмината натрия NaAlO₂ подвергается кристаллизации. С этой целью концентрация щелочи и температура раствора понижаются до определенных значений, являющихся оптимальными для получения кристаллической гидроокиси алюминия. Кристаллизация существенно ускоряется, если в растворе уже присутствуют кристаллы гидроокиси алюминия достаточной крупности (зародыши). Поэтому на этом этапе в раствор специально вводят определенное количество мелкокристаллической гидроокиси алюминия, называемое затравкой. После достаточной степени кристаллизации производится отделение твердой гидроокиси от раствора. Глинозем (Al₂O₃) получается из гидроокиси алюминия (Al(OH)₃) прокаливанием в печах последнего (кальцинацией) для удаления связанной воды.

26. Производство криолита

Криолит – двойная соль фтористого натрия и алюминия. Na₃AlF₆ bkb 3NaF*AlF₃

Обычно его изготавливают кислотным способом. Сырьем служит плавиковый шпат CaF₂, гидрат окиси Al и кальцинированная сода. Процесс состоит из двух стадий:

1. Получение из плавикового шпата фтористого водорода, а затем плавиковой кислоты. Осуществляется при температуре 200^оС в трубчатой вращающейся печи. При этом происходят 3 химические реакции:

CaF₂ + H₂SO₄ ---> CaSO₄ + 2HF

SiO₂ + 4HF -- SiF₄ + 2H₂O

SiO₂ + 2HF  H₂SiF₆

Для очистки плавиковой кислоты от H₂SiF₆ добавляют небольшое количество соды.

H₂SiF₆ + Na₂CO₃ - Na₂SIF₆ + H₂O + CO₂

2. Стадия производства слей плавиковой кислоты.

Плавиковую кислоту нейтрализуют гидроокисью алюминия и содой.

6HF + Al(OH)₃  H₃AlF₆ + 3 H₂O

H₃AlF₆ + 3NaCO₃  2Na₃ * AlF₆ + 3CO₂ + 3H₂O