冰晶石

冰晶石

制造乳白色玻璃和搪瓷的遮光劑
冰晶石(英語:Cryolite)一種礦物,主要成分為六氟鋁酸鈉(Na3AlF6),白色單斜晶系(109攝氏度),微溶于水,能溶于氧化鋁,在電解鋁工業作助熔劑、制造乳白色玻璃和搪瓷的遮光劑。格陵蘭西海岸的伊維圖特(Ivigtût)是冰晶石的主要産地,該礦于1987年開采完畢。現時多以螢石人工合成六氟鋁酸鈉供工業使用。冰晶石可用作還原氧化鋁之電解質、陶瓷、殺蟲劑、研磨料結合劑、電子絕緣、光亮劑等。可由氟化鈉與氟化鋁熔融反應制得。
    中文名: 外文名: 别名: 中文學名:冰晶石 英文名:Cryolite 别稱:六氟合鋁酸鈉,氟化鋁鈉 化學式:Na3AlF6 光澤:玻璃光澤至油脂光澤 透明度:透明至半透明 晶系:單斜晶系 條痕:白色 解理:無解理 用途:化學常用 産地:格陵蘭 斷口:參差狀 硬度:2~3 熔點:1009℃ 相對密度:2.95~3.1

理化參數

理論組成(wB%):Na 32.8,Al 12.8, F 54.4。因與冰相似而得名。成分通常很純,有時可含極微量的Ca、Fe、Mn及有機質等。

結構形态

單斜晶系,a0=0.547nm,b0=0.562nm,c0=0.782nm,β=9011’;Z=2。

晶體結構有略微變型的[AlF6]、[NaF6]八面體和[NaF12]立方八面體組成;兩種八面體連接成鍊∥c軸延伸,鍊間為其它2/3的Na所充填,配位數為12。[AlF6]八面體位于晶胞的角頂和中心,[NaF6]八面體位于晶胞的底面中心和垂直棱的中部,6個[NaF12]有4個在晶胞面上,其餘2個在晶胞裡。在約500℃時β-冰晶石為等軸晶系,Oh3-Fm3m;a0=0.795nm;Z=4。(NH4)3AlF6型結構,與鉀鈉冰晶石結構相似。由于分布于立方八面體中的Na+半徑較小,不能填滿立方八面體的空間,故在冷卻條件下多面體發生傾斜,轉變為單斜晶系。

斜方柱晶類,C2h-2/m(L2PC)。常見單形:平行雙面a{100}、b{010}、c{001}及斜方柱s{111}。由于{001}和{010}晶面較發育,故晶形外觀類似立方體。雙晶常依(110)。通常呈緻密塊狀,有時呈片狀或粒狀。

理化性能

無色、白色,有時呈淺灰、淺棕、淺紅或磚紅色。條痕白色。玻璃光澤至油脂光澤。透明至半透明。無解理,具{001}、{110}裂開。性脆。斷口參差狀。硬度2~3。相對密度2.95~3.1。

偏光鏡下:無色透明。二軸晶(+),2V=43?。Ng=1.3396,Nm=1.3389,Np=1.3385。

用途

主要用作鋁電解的助熔劑;也用作研磨産品的的耐磨添加劑,可以有效提高砂輪耐磨,切,削力,延長砂輪使用壽命和存儲時間;鐵合金及沸騰鋼的熔劑,有色金屬熔劑,鑄造的脫氧劑,鍊烯烴聚合催化劑,以及用于玻璃抗反射塗層,搪瓷的乳化劑,玻璃的乳白劑,焊材的助熔劑陶瓷業的填充劑,農藥的殺蟲劑等行業企業。

應用優勢

1.新啟動槽使用高分子具有比冰晶石電解質水平平穩、收縮較慢、分子比變化平緩等優點,有利于電

解質成分的穩定保持;

2.可大量節約氟化鈉或純堿用量,降低生産成本。

3.添加方法簡單,易于操作。

執行标準

GB/4291—1999 等級化學成分% 特級(A) 一級(B)

F 53 53

Al 13 13

Na 32 32

SiO2 0.25 0.36

Fe2O3 0.05 0.08

SO4² 0.7 1.0

P2O5 0.02 0.03

H2O 0.4 0.5

灼減(550℃) 2.5 3.0。

産品編碼B03102401,産品CAS登記号13775-53-6

除了工業冰晶石外,市場中還有一種磨料專用冰晶石,該冰晶石主要适用于磨料/熔劑行業,産品為純白的粉末。不适用于電解鋁,電焊行業中有30%的客戶反饋會産生濃煙。

該産品由昆明市松海商貿有限公司率先研發并在市場中推廣,在國内外砂輪企業中占有一定的地位。

種類

冰晶石按其氟化鈉與氟化鋁的分子之比,可分為高分子比冰晶石和低分子比冰晶石。中國國内各電解鋁廠大部分使用的是分子比為1.8~2.2的低分子比冰晶石作鋁電解的電解質。由于使用高分子比冰晶石在環境保護和經濟效益等方面都優于低分子冰晶石,所以中國各電解鋁廠普遍使用高分子冰晶石來作鋁電解的電解質。冰晶石按其物理性質可分為砂狀冰晶石、粒狀冰晶石及粉狀冰晶石。

冰晶石

一、砂狀冰晶石的特點為:①熔點低,熔化速度快,可縮短進入正常工作狀态的時間;②分子比可在較大的範圍内調節,能适應電解槽不同時期對冰晶石分子比的不同要求;③含水份低,氟損失小;④顆粒狀,流動性好,利于輸送;⑤原料易得,生産成本低。

二、粒狀冰晶石的特點為:

①流動性好,粉塵污染,适合機械化下料;②電解生産中實收率高,可降低電解鋁的成本;③分子比在2.5~3.0之間,特别适用于電解鋁的啟槽;④顆粒大多為1~10mm。

三、粉狀冰晶石的特點為:

①可達到較高的粒度,通常為200目以上;②分子比可達1.75~2.5,有較好的可調性;③超細的産品,325目通過率為98%以上,能滿足特殊行業對冰晶石的要求。

高分子比

特性

1.分子比高,可穩定在2.8—3.0之間;主含量高,雜質含量低,實收率高。

2.新啟動槽使用高分子具有比冰晶石電解質水平平穩、收縮較慢、分子比變化平緩等優點,有利于電解質成分的穩定保持;陰極吸鈉均勻,有利于延長電解槽壽命;電解溫度合理、變化小,易于控制;揮發損失少,能有效的改善現場作業條件。

3.可大量節約氟化鈉或純堿用量,降低生産成本。

4.狀态有砂狀(80目)、粉狀(200-325目)、粒狀(0-10mm)三種。

粉狀:

粒狀冰晶石(0-10mm):主要用作鋁電解的助熔劑,特别适用于電解鋁啟槽和正常生産。

高分子比冰晶石是多氟多公司自主研發的一種新産品,被列為國家高新技術産品。

普通

特性

1.分子比可在1.0—2.8之間任意調整。

2.主含量高,雜質含量極低,适用于鋁電解正常生産并可部分替代AlF3用于鋁電解生産。

3.狀态有砂狀(80目)、粉狀(200-325目)、粒狀(0-10mm)三種,可根據用戶的要求提供不同粒度産品。不同狀态産品應用區别如下:

粉狀

粉狀冰晶石(200-325目)

該産品主要用作鋁電解的助熔劑,還适用于樹脂砂輪的耐磨填充劑、金屬熔劑玻璃遮光劑、搪瓷乳白劑等。使用時添加方法簡單,易于操作。

砂狀

砂狀冰晶石(80目)

砂狀冰晶石,系采用國家專利技術,經衆多氟化鹽專家、電解鋁專家共同研制開發而成。該産品經“國家輕金屬質量監督檢驗中心”檢測,各項性能指标均達到或超過冰晶石國家标準。産品具有熔點低,熔化速度快的特點。可縮短進入正常工作狀态的時間。砂狀冰晶石顆粒較大,流動性好,大部份顆粒集中在240目-80目,便于機械化、自動化下料。

粒狀

粒狀冰晶石(0-10mm)

該産品是多氟多公司根據國際市場對冰晶石要求,開發研制的新一代綠色環保産品。主要用作鋁電解的助熔劑。電解鋁生産中實收率高,可以降低電解鋁的成本;并具有流動性好、無粉塵污染的優點,适合機械化下料。

合成方法

國内外生産冰晶石主要有以下幾種工藝:

氫氟酸法:可分幹法和濕法,幹法是将氣态氫氟酸在400~700℃和氫氧化鋁反應,生成氟鋁酸(H3AlF6),然後用純堿在高溫反應而生成。濕法是将40~60% 的氫氟酸與氫氧化鋁反應後再加入純堿而制得。

氟矽酸法:可分氟化铵中間産物和氟矽酸鈉中間産物法,前者系氟矽酸與氨水氨化後再與鋁酸鈉反應而生成。後者是将磷肥生産中的含氟廢氣經回收氟矽酸鈉後,再經氨化合成等工序而制得。

碳酸化法:在鋁酸鈉及氟化鈉溶液中,通以二氧化碳,亦可制得冰晶石。

制鋁工業回收法:從煉鋁生産的廢氣中回收的稀氫氟酸與鋁酸鈉反應可回收冰晶石。堿法:将純堿、熒石、矽砂經焙燒、粉碎、浸取後與硫酸鋁反應而得,工業上很少采用。

灼減

灼減是冰晶石的一項重要檢驗指标,是冰晶石物料550℃0.5h 的環境下,灼燒損失量的百分比例。

冰晶石的灼減是1999年制定國标時的新增指标1984年的國标并無此項。随着社會的進步和鋁電解工業的發展,工業生産的自動化水平和環境保護受到重視并急需提高作為鋁電解的原料——冰晶石,其性能也需要提高。冰晶石灼減的高低直接影響其在鋁電解生産中的使用效果,灼減高,會造成冰晶石水解、飛揚、物料利用率低、加重環境污染等問題,灼減越低則使用效果越好。

所以,降低灼減是提高冰晶石産品質量生産優質冰晶石首要解決的問題。

成分

冰晶石(Cryolite)是一種礦物。單斜晶系。柱狀晶體或塊狀體。摩氏硬度2.5。密度2.97至3.00 g/cm。折射率1.338—1.339。雙折射率0.001,正光性。色散值0.024。玻璃光澤至油脂光澤。透明。無色、白色、褐色或紅色。産于侵入片麻岩的花崗岩及偉晶岩脈中。用于鋁的精煉。可用氫氟酸、碳酸鈉和鋁制造人工合成的冰晶石。主要産地為格陵蘭。

鑒定特征

突起更低、很弱的幹涉色及假立方體解理,可與螢石區别。濃硫酸中完全分解。

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