Совершенствование технологии извлечения фторидов из анодных газов электролизного производства
Дипломная работа - Разное
Другие дипломы по предмету Разное
?й концентрат, содержащий, %: 1-1.5 углерода, 55-65 криолита, 25-35 глинозема, 1.5-2.5 окиси железа и 1-1.5 окиси кремния.
Теоретические основы новой технологии очистки газов в производстве алюминия с получением плавиковой кислоты.
Как было показано ранее в настоящее время очистка газов осуществляется в результате взаимодействия фтористого водорода с содой по реакции
НF+ Na2CO3= NaF+NaHCO3(1.15)
В результате чего получают растворы, содержащие NaF. Однако, для очистки газов требуется большое количество соды, а получаемый этим способом фтористый натрий имеет малую растворимость, что приводит к зарастанию растворопроводов.
Из растворов газоочистки получают регенерированный криолит, в котором повышенное содержание натрия и при его использовании увеличивается криолитовое отношение электролита.
Для снижения криолитового отношения в производстве алюминия приходится добавлять фтористый алюминий. Чтобы снизить использование свежих фтористых солей, необходимо получать регенерированный криолит с низким криолитовым отношением или получать регенерированный фтористый алюминий.
Для этого предлагается вместо содовых растворов в пенные аппараты подавать воду и получать из растворов газоочистки плавиковую кислоту по реакции :
криолит алюминий флотация регенерация
HFгаз+H2O=HFж+H2O(1.16)
Из растворов плавиковой кислоты можно получить фтористый алюминии, литиисодержащий криолит или фтористый литии:
HF+ LiCl= LiF+HCl,(1.17)
используя для этого хлористый литий, полученный из минеральных рассолов Восточной Сибири.
Таким образом, применение литиевых соединений в производстве алюминия, полученных из гидроминеральных ресурсов, с использованием фтористых соединении из системы газоочистки позволит улучшить экологическую обстановку в регионах, где находятся металлургические заводы по производству первичного алюминия.
Производство плавиковой кислоты и ее свойства.
Раствор фтористого водорода в воде носит название плавиковой кислоты. Фтористый водород (НF) состоит из двух элементов- водорода и фтора. Газообразный фтористый водород-беiветный газ с удушливым запахом, кипит при 19.4С, плавится при 92.3С. В газообразном , жидком состоянии, а также в водных растворах молекулы НF ассоциированы. Для температуры от 0-105О С, давление Р насыщенного пара HF вычисляется по формуле ( мм рт.ст)
Р= 8,38- 1952,6/355,5+Т
Фтористый водород хорошо растворим в воде; его водные растворы называют плавиковой кислотой. В водных растворах фтористый водород диссациирует по схеме: HF=H+ + F-. С фторидами щелочных металлов HF образует кристаллические соединения типа MeF и HF.
Важной характеристикой молекулы фтористого водорода является большая прочность связи водорода и фтора и ярко выраженная кислотность. Энергия диссоциации одного моля на атомы равна 150 ккал. Фтористый водород легко полимеризуется и дает молекулярные соединения со многими веществами.
Фтористый водород обладает высокой реакционной способностью; он реагирует со многими окисями и гидроокисями, образуя фториды и воду. Эти реакции особенно характерны для соединений щелочных и щелочноземельных металлов, серебра, олова, ртути и железа.
С хлоридами, бромидами и йодидами этих металлов, а также таких элементов, как сурьма и мышьяк, фтористый водород реагирует весьма бурно с выделением соответствующего галоидо-водорода.
iианидами НF реагирует с выделением цианистого водорода, а с фторсиликатами-с выделением четырехфтористого кремния. С силикатами фтористый водород дает воду и четырех-фторисгый кремний.
С окисями таких элементов, как фосфор, вольфрам, уран и сера, реакция идет с образованием оксифторидов и фторкислот. При отсутствии кислорода и других окислителей фтористый водород на медь не действует, но в присутствии кислорода -медь очень быстро корродирует.
Магний, как металл, образующий защитную пленку, хорошо противостоит фтористому водороду, хорошо противостоит НF также монель-металл. Нержавеющая сталь фтористым водородом легко корродируется, легко разрушается под действием НF и свинец. Жидкий 100%-ный фтористый водород почти не разрушает железа и может храниться в железной таре, однако в разбавленных растворах HF железо не устойчиво. Как уже упоминалось, фтористый водород жадно реагирует с силикатами, с кремнеземом, образуя фтористый кремний; этим, в частности, объясняется разрушающее действие плавиковой кислоты на стекло.
Плотность жидкого 100 % фтористого, водорода (г/см3) при 60 С 1,1660, при 30 С 1,0735, при 0 С 1,0015.
Производство фтористого алюминия, натрия и лития и их свойства.
Фтористый алюминий - белый кристаллический порошок, формула его А1Fз. В химически чистом продукте содержится 32,14% А1 и 67,86/оF. Фтористый алюминий способен давать стойкие пересыщенные водные растворы, из которых выделяется в виде ряда кристаллогидратов; наиболее устойчив кристаллогидрат AlF3*3H2O.
При низких температурах фтористый алюминий слаборастворим.в воде, однако с повышением температуры растворимость его возрастает: при 20 С растворимость равна 4,6 г/л, при 40 С 6.0 г/л и при 80 С 9,8 г/л. Плавиковая кислота повышает растворимость фтористого алюминия.
Фтористый натрий по внешнему виду представляет собой белый или чуть сероватый порошок. Фтористый натрий растворим в воде, растворимость его при 25е С 4,03%, при 100 С 4,11%. Плотность в твердом: состоянии 2,73 г/см3, в расплавленном состоянии 1,942 г/см3. Температура плавления 992 С, темпер