Криолит или гексафтороалюминат натрия Na3(AlF6) — редкоземельный минерал, состоящий из кубовидных кристаллов белого, серого цвета, или прозрачных, относящийся к классу фторидов. Месторождения ископаемого открыты в Северной Америке и на Южном Урале. Его используют как среду для плавления сырья в технологической цепочке при производстве стекла, эмалей, плавиковой кислоты и алюминия. Температура плавления чистого криолита составляет 1010°C.
С учетом редкости и дороговизны ископаемого криолита в сталеплавильной отрасли используется его синтетический аналог, получаемый в результате синтеза фторидов алюминия и натрия или плавиковой кислоты и гидрооксида алюминия плюс сода. Такое понятие, как криолитовое отношение, характеризует молярное отношение NaF/AIF3 (фторидов натрия и алюминия).
Практическое использование показателя криолитового отношения
Технологическая цепочка плавления алюминия включает в себя добычу сырья — боксита, получение из него глинозема и, собственно, электролиз алюминия с помощью криолита. В электролизные ванны загружается криолит, температура плавления в процессе составляет 950°C. Он выполняет функции создания токопроводящей среды при температуре между анодом — погруженными в криолит угольными блоками и катодом — дном электролизной ванны. Каждые 30 минут происходит автоматическая загрузка сырья, в котором под действием тока от 300 кА напряжением 4-6В, происходит разрыв связи между кислородом и металлом, частицы которого осаждаются на дне емкости. Высвобожденный кислород образует с углеродом другое соединение — углекислый газ.
Полученный металл извлекается из ванны при помощи ковшей. Процесс выглядит следующим образом: в образовавшемся на поверхности ванны застывшем слое электролита, пробивается отверстие, опускается труба и жидкий металл откачивается в вакуумированный ковш. Размеры ванн бывают разными, в среднем из каждой получают примерно одну тонну алюминия, который далее транспортируется в литейный цех.
Рентгенофазное определение криолитового отношения
Один из способов определения криолитового отношения при получении алюминия электролитическим методом — рентгенофазовый. Он включает в себя:
- отбор проб образца;
- подготовку электролита к анализу;
- изменение уровня интенсивности фаз криолита, флюорита, хиолита, криолита полуторного кальциевого, криолита кальциевого одинарного, фторида натрия.
Способ предусматривает определение концентрации вышеупомянутых минералогических фаз электролита с помощью формулы, исходными данными которой являются:
- интенсивность дифракционной линии фазы j-й;
- корундовое значение j-й фазы, выведенное для исследуемой дифракционной линии;
- количество фторидных фаз.
После проведенных расчетов получаем концентрацию минералогических фаз взятой пробы электролита. Вещество содержит ионы фтора и поэтому токсично для людей и окружающей среды.
