冰晶石的性能及应用

1、冰晶石的性能及应用一、概论冰晶石是一种矿物又名分子式为Na3AIF6。单斜晶系、柱状晶体或块状体。摩氏硬度 2.5 ，密度 2.97至 3.00 g/cm，折射率 1.3381.339 ，双折射率 0.001， 正光性，色散值 0.024。玻璃光泽至油脂光泽。透明、无色、白色、褐色或红色。白色细小的结晶体，无气味，溶解度比天然冰晶石大，比重为3，硬度 23，易 吸水受潮。冰晶石主要用作铝电解的助熔剂，橡胶、砂轮的耐磨填充剂，搪瓷乳白剂，玻璃遮光剂和金属熔剂，农作物的杀虫剂等。迄今为止还没有发现另一种化合物可以代替冰晶石的。这是因为冰晶石除了能够溶解氧化铝以外还具有其它一些不可缺少的性质，如不含

2、比铝更正电性的元素，稳定性好，在一般条件下不分解、不挥发、不潮解，熔点高于铝，导电性好，节约电量等。可以说，如果没有冰晶石，全世界也许就没有如此大规模的铝工业，价格也就没有这么低，应用 也就没有这么广泛。现多以萤石人工合成六氟铝酸钠供工业使用。二、冰晶石的性能及特征1、冰晶石的特征1.1 冰晶石的理化参数理论组成 （wB%） : Na 32.8，Al 12.8 ，F 54.4 。因与冰相似而得名。成分通常很纯，有时可含极微量的Ca、 Fe 、 Mn 及有机质等。1 .2 结构形态单斜晶系， a0=0.547nm , b0=0.562nm , c0=0.782nm , 3 =9011 , Z=2

3、 。晶 体结构由略微变型的 AlF6、 NaF6八面体和 NaF12立方八面体组成；两种八面体连接成链 /c轴延伸，链间为其它2/3 的 Na所充填，配位数为12。 AIF6八面体位于晶胞的角顶和中心，NaF6 八面体位于晶胞的底面中心和垂直棱的中部，6 个NaF12 有 4 个在晶胞面上，其余2 个在晶胞里。由于分布于立方八面体中的 Na+半径较小，不能填满立方八面体的空间，故在冷却条件下多面体发生倾斜，转变为单斜晶系。通常呈致密块状，有时呈片状或粒状。1.3 理化性能无色、白色，有时呈浅灰、浅棕、浅红或砖红色。条痕白色。玻璃光泽至油脂光泽。透明至半透明。无解理，具001、 110裂开。性脆

4、。断口参差状。硬度 23 。相对密度 2.953.1。偏光镜下：无色透明。2、冰晶石的种类冰晶石按其氟化钠与氟化铝的分子之比，可分为高分子比冰晶石和低分子比冰晶石。中国国内各电解铝厂大部分使用的是分子比为1.82.2的低分子比冰晶石作铝电解的电解质。由于使用高分子比冰晶石在环境保护和经济效益等方面都优于低分子冰晶石， 所以中国各电解铝厂普遍使用高分子冰晶石作铝电解的电解质。冰晶石按其物理性质可分为砂状冰晶石、粒状冰晶石及粉状冰晶石。砂状冰晶石的特点为：熔点低，熔化速度快，可缩短进入正常工作状态的时间；分子比可在较大的范围内调节，能适应电解槽不同时期对冰晶石分子比的不同要求；含水份低，氟损失小；

5、颗粒状，流动性好，利于输送；原料易得，生产成本低。粒状冰晶石的特点为：流动性好，粉尘污染，适合机械化下料；电解生产中实收率高，可降低电解铝的成本；分子比在2.53.0 之间，特别适用于电解铝的启槽；颗粒大多为110mm。粉状冰晶石的特点为：可达到较高的粒度，通常为200 目以上；分子比可达1.752.5 ，有较 好的可调性；超细的产品， 325 目通过率为 98%以上，能满足特殊行业对冰晶石的要求。2.1 高分子比冰晶石特征（1 ）分子比高，可稳定在2.8 3.0 之间；主含量高，杂质含量低，实收率高。（2）新启动槽使用高分子具有比冰晶石电解质水平平稳、收缩较慢、分子比变化平缓等优点，有利于电

6、解质成分的稳定保持；阴极吸钠均匀，有利于延长电解槽寿命；电解温度合理、变化小，易于控制；挥发损失少，能有效的改善现场作业条件。（ 3） 可大量节约氟化钠或纯碱用量，降低生产成本。（ 4） 状态有砂状（ 80 目）、粉状（ 200-325 目）、粒状（ 0-10mm ）三种。2.2 普通冰晶石特征（1）分子比可在 1.0 2.8 之间任意调整。（2）主含量高，杂质含量极低，适用于铝电解正常生产并可部分替代AlF3 用于铝电解生产。（ 3）状态有砂状（ 80 目）、粉状（ 200-325 目）、粒状（ 0-10mm ）三种，可根据用户的要求提供不同粒度产品。3 、冰晶石的鉴别选择好的冰晶石对铝行业

7、很重要，因为只有好的冰晶石对电解铝的生产很有帮助，坏的冰晶石不但不会对电解铝产生帮助，还会影响电解铝的生产。所以在 生产的过程中， 一定要选择优质的铝进行生产。我们都知道冰晶石是透明的，那 么由此可知冰晶石里含有杂质多的就是坏的冰晶石。还有一种坏的的冰晶石，表 面呈现微黄的。我们在购买冰晶石的时除了在其外观上进行判断以外，还可以根 据包装进行判断，优质的冰晶石的包装上一般讲解的都比较详细，而劣质的冰晶石包装简单。三、冰晶石在工业中的应用1、合成方法国内外生产冰晶石主要有以下几种工艺：3.1 氢氟酸法可分干法和湿法干法是将气态氢氟酸在400? 700 C和氢氧化铝反应，生 成氟铝酸（H3AIF6

8、），然后用纯碱在高温反应而生成。湿法是将40 ? 60%的氢氟 酸与氢氧化铝反应后再加入纯碱而制得。3.2 氟硅酸法可分氟化铵中间产物和氟硅酸钠中间产物法，前者系氟硅酸与氨水氨化后再与铝酸钠反应而生成。后者是将磷肥生产中的含氟废气经回收氟硅酸钠后，再经 氨化合成等工序而制得。3.3 碳酸化法在铝酸钠及氟化钠溶液中，通以二氧化碳，亦可制得冰晶石。3.4 制铝工业回收法从炼铝生产的废气中回收的稀氢氟酸与铝酸钠反应可回收冰晶石。3.5 碱法 将纯碱、荧石、硅砂经焙烧、粉碎、浸取后与硫酸铝反应而得，工业上很少采用2、用途主要用作铝电解的助熔剂；也用作研磨产品的的耐磨添加剂，可以有效提高砂轮耐磨，切，削

9、力，延长砂轮使用寿命和存储时间；铁合金及沸腾钢的熔剂，有色金属熔剂，铸造的脱氧剂，链烯烃聚合催化剂，以及用于玻璃抗反射涂层，搪瓷的乳化剂，玻璃的乳白剂, 焊材的助熔剂陶瓷业的填充剂，农药的杀虫剂等行业企业。3、铝工业中冰晶石的应用冰晶石在铝工业中的用量最大，世界上每年的消耗量约为70 万吨， 1999 年中国冰晶石的市场销售量约为13 万吨。作为电解炼铝用助熔剂，冰晶石必须在钠铝分子比、杂质含量、含水量等方面达到一定的要求。现代铝电解工业生产普遍采用冰晶石- 氧化铝熔盐电解法，使用冰晶石作为主体的原因是：(1) 纯冰晶石不含析出电位 ( 放电电位 ) 比铝更正的金属杂质，只要不从 外界带入杂质，电解生产可获得较纯的铝。(2)冰晶石能够较好的溶解氧化铝，在电解温度950 C-970 C 时，氧化铝在冰晶石溶液中的溶解度约为10%。(3) 电解温度下，冰晶石 - 氧化铝溶液的密度比同温度的铝液密度小，它浮 在铝液上可防止铝的氧化，同时使电解质和铝更好的分离。( 4 )