冰晶石化,通常指的是一種含有鋁和硅的礦物,其化學(xué)性質(zhì)主要表現(xiàn)為以下幾個方面:
1. 穩(wěn)定性:冰晶石在常溫下相對穩(wěn)定,不易與其他物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)。在高溫條件下,它可能與其他化學(xué)物質(zhì)發(fā)生反應(yīng),例如與堿金屬氧化物反應(yīng)生成相應(yīng)的硅酸鹽。
2. 溶解性:冰晶石在水中的溶解度較低,但其在酸或堿溶液中溶解度會增加。這表明冰晶石在不同pH環(huán)境下表現(xiàn)出不同的溶解行為。
3. 熱穩(wěn)定性:冰晶石在高溫下會分解,生成氧化鋁和二氧化硅。這種分解行為在工業(yè)上被利用于鋁的生產(chǎn)過程中,即拜耳法中用于從鋁土礦中提取鋁。
4. 化學(xué)活性:冰晶石具有一定的化學(xué)活性,能夠與某些金屬離子發(fā)生反應(yīng),形成相應(yīng)的金屬硅酸鹽。這種特性在材料科學(xué)和陶瓷制造中有著重要的應(yīng)用。
5. 電學(xué)性質(zhì):冰晶石具有一定的電學(xué)性質(zhì),可以作為電解質(zhì)在電解過程中使用。在鋁的電解提取過程中,冰晶石作為電解質(zhì),能夠降低電解質(zhì)的熔點,提高電解效率。
6. 光化學(xué)性質(zhì):冰晶石在光的作用下可能會發(fā)生光化學(xué)反應(yīng),但這種性質(zhì)通常不如其他礦物如石英那樣顯著。
7. 環(huán)境行為:冰晶石在自然環(huán)境中可能與其他礦物發(fā)生反應(yīng),形成新的礦物組合。這種過程可能受到地質(zhì)條件、氣候和水文條件的影響。
需要注意的是,冰晶石的化學(xué)性質(zhì)可能因樣品的純度、來源和雜質(zhì)含量等因素而有所不同。因此,在具體應(yīng)用中,需要根據(jù)實際情況進行評估和測試。
冰晶石,又稱六氟合鋁酸鈉或氟化鋁鈉,化學(xué)式為Na3AlF6,是一種白色細小的結(jié)晶體,無氣味,溶解度比天然冰晶石大,比重為3,硬度2~3,熔點1000,易吸水受潮。以下是冰晶石的一些詳細化學(xué)性質(zhì)介紹。
冰晶石是一種絡(luò)合化合物或復(fù)鹽,顏色因含雜質(zhì)而呈白色、灰白色、黃色粉末或結(jié)晶狀顆粒。其摩氏硬度為2.5,密度在2.97至3.00 g/cm3之間。室溫下純凈的天然冰晶石結(jié)晶為單斜晶系(d型)棱柱形無色結(jié)晶,外觀近似立方體?;煊须s質(zhì)時常呈灰白色、淡黃色或淡紅色以及黑色。通常為不可分割的致密塊體,具有玻璃光澤,其光澤透明脂潤,條紋為白色。
冰晶石微溶于水,水溶液呈酸性。人造冰晶石外觀通常呈白色或灰白色及淺紅色。為結(jié)晶狀粉末或砂狀顆粒,無氣味,易吸水受潮。
無色冰晶石易被濕空氣分解,在白熱溫度下,水蒸氣可使熔融冰晶石轉(zhuǎn)化為氧化鋁,氣態(tài)HCl可使冰晶石轉(zhuǎn)化為NaCl和AlF。合成冰晶石易被硫酸分解,但是溶化后再凝固的冰晶石難以被熱濃硫酸分解。冰晶石還可用鹽酸、醋酸溶解。
冰晶石在高溫下分解成氧化鋁和氟化氫,具體反應(yīng)方程式為:Na3AlF6 → Al2O3 + 3HF。冰晶石不能被碳還原。
二氧化硅和碳在高溫下與冰晶石反應(yīng),生成氧化鋁和氟化硅。具體反應(yīng)方程式為:SiO2 + 2C + Na3AlF6 → Al2O3 + SiF4 + 3NaF。
冰晶石主要用作鋁電解的助熔劑,可將電解溫度點降低至1000以下。每噸電解鋁消耗10-12kg的冰晶石。此外,還可用作搪瓷的乳白劑、玻璃或搪瓷生產(chǎn)用的遮光劑和助溶劑、殺蟲劑、鋁合金鑄造助溶劑、鐵合金和沸騰鋼的生產(chǎn)以及樹脂橡膠的耐磨填充劑等。
目前國內(nèi)外生產(chǎn)冰晶石主要有以下幾種工藝:
方法 | 描述 |
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氫氟酸法 | 干法是將氣態(tài)氫氟酸在400~700和氫氧化鋁反應(yīng),生成氟鋁酸(H3AlF6),然后用純堿在高溫反應(yīng)而生成。濕法是將40~60%的氫氟酸與氫氧化鋁反應(yīng)后再加入純堿而制得。 |
氟硅酸法 | 可分氟化銨中間產(chǎn)物和氟硅酸鈉中間產(chǎn)物法,前者系氟硅酸與氨水氨化后再與鋁酸鈉反應(yīng)而生成。后者是將磷肥生產(chǎn)中的含氟廢氣經(jīng)回收氟硅酸鈉后,再經(jīng)氨化合成等工序而制得。 |
制鋁工業(yè)回收法 | 在蒸汽加熱下,制鋁工業(yè)所得廢料和氫氟酸反應(yīng),生成氟化鋁,然后在蒸汽加熱下與碳酸鈉溶液反應(yīng),合成冰晶石,再經(jīng)過濾、干燥,制得冰晶石成品。 |