157309. lajstromszámú szabadalom • Eljárás makro-kristályos mű-kriolit előállítására
3 157309 4 Az eddig ismert mű-kriolit gyártási eljárásokban a csapadék leválasztása a vizes oldatokból más-más módon történik. Változó az oldatok koncentrációja, aránya, hőmérséklete, a leválasztás időtartama, a pH-értékek, a keverés stb. - Ezek azonban a csapadékok kocsonyás konzisztenciája tekintetében csak jelentéktelen eltéréseket eredményeznek. Irodalmi adatok szerint a kriolit csekély vízoldhatóságát alumínium-, vas- és crom-ionok, valamint uranüsök növelik, míg a nátrium-fluorid jelenléte csökkenti. Az említett ionok hatására azonban a kriolit különböző komplexeket képez és így nem az eredeti összetételében oldódik, hanem komplexek alakjában. Az említett ionok jelenléte tehát a kriolit kristályméretére nem gyakorol olyan hatást, amely annak szűrhetőségét javítaná. Sőt ebből a szempontból a fémionok jelenléte káros, mert a makro-kristályokat eredményező lassú kristályosítási folyamat meggyorsul, ha az anyalúgban akár alumínium, akár nátrium, akár egyéb ionok vannak jelen számottevő mennyiségben.. Az ismert eljárások egyikével sem sikerült mű-kriolitot fluorsó-oldatok összekeverése útján jól szűrhető makro-kristályok alakjában előállítani, amely a vizet tapadó vízként, könynyen leszárítható alakban tartalmazná. Találmányunk célja ilyen eljárás kidolgozása. Találmányunk tárgya eljárás mikro-kristályos mű-kriolit előállítására. Kísérleteink során azt tapasztaltuk, hogy ha telített nátrium-fluorid oldathoz 100 g/lit. töménységű alumínium-íluorid oldatot csepegtetünk, akkor az elegy villamos ellenállása kezdetben alig növekszik. Amint azonban a nátrium-fluorid és az alumínium-fluorid mólaránya mintegy M = 3 értékre csökken, az ellenállás hirtelen növekedni kezd és M = 2,75 mólaránynál maximumot ér el. Az alumínium-ifluorid további adagolása során az ellenállás ismét erősen csökken. Ezt a jelenséget mutatja az 1. ábra, amelyen a vízszintes tengelyen az alumíniumfluorid oldat mennyisége midben, a függőleges tengelyen az ellenállás felülről lefelé ohméban van felmérve; M a mólarányt jelenti. Az M — 2,75 értéknél mutatkozó ellenállás-szélsőérték 11 NaF-4AlF3 összetételű vegyület létezésére utal, amely a legkevésbé oldódó kriolit. E kísérleteink közben azt a meglepő felismerést tettük, hogy ha az alumínium-fluorid oldat adagolását az említett M = 3 mólarány közeléiben megszakítjuk, az elegy az M = 2,75 mólarányhoz tartozó ellenállásértéket akkor is eléri, ha további alumínium-fluorid oldat az elegybe nem kerül. Ebből a jelenségből arra lehet következtetni, hogy a nátrium-alumínium-fluorid képződése nem pillanatszerű, amint ezt eddig feltételeztük. Az ellenállás, - ill. vezetőképesség és az oldat fluor-ionkoncentrációja közötti arány alapján az ellenállás időbeni változásának meghatározásával megállapítható volt a koncentráció időbeni változása. A 2. ábra ezt a változást mutatja, a vízszintes tengelyen az idő percekben, a függőleges tengelyen a koncentráció arányszámai vannak felmérve. Az ábrán a jelenti a kezdeti koncentrációt, és x jelenti az x időpontig átalakult mennyiséget- A 2. ábra alapján a jelenséget másodrendű reakciónak ítélhetjük meg. A reakció sebességi állandója K — 0,3 értékre, a kristályok kiválásához szükséges idő 4 órára adódott. Ily módon tehát arra a nem várt eredményre jutottunk, hogy a nátrium-alumínium-fluorid képződése ill. kiválása vizes oldatból lassan is végbemehet. Ehhez egyrészt a fluorsó oldatot olyan ütemben kell a nátrium-fluorid oldatba bevinni, hogy az ne haladja meg a termék képződésének ütemét, másrészt a nátriumsót és az alumíniumsó oldatok arányát állandó értéken kell tartani, nehogy a reakciót gyorsító ionok feldúsuljanak. Ez a feltétel főként folyamatos eljárással tartható be, mert különben könnyen az ismert hátrányos szűrési tulajdonságú kocsonyás csapadék képződik. Az említett feltételek betartása esetén a folyamatosan képződött zagyból a mű-kriolit jól szűrhető, hófehér, laza, száraz fogású, 10—15% tapadó vizet tartalmazó, 80 százalékában legalább 50 mikrométer kristályméretű por alakjában nyerhető ki. A fejlett kristályok Debye-Sherrer felvételei a természetes kriolitra jellemző éles, erős vonalakat mutatják. Ennek a teljesen új megjelenési formájú terméknek a vízmentesítése 200—300 C°-,on tökéletesen sikerült. Találmányunk tehát makro-kristályos műkriolit előállítására vonatkozik nátrium és alumínium sóiból, ill. fluorsóiból mintegy 80%-ban 50 mikronnál nagyobb kristályméretben. A találmány lényege, hogy a nátrium és alumínium sóinak, ill. fluorsóinak oldatait keverés közben olyan arányban elegyítjük, hogy a nátrium és az alumínium mólaránya az anyalúgban a 11 NaF-4-AlF3 vegyületnek megfelelő 2,75-nél nagyobb, de legfeljebb 2,98, célszerűen 2,90 legyen. A reakció során az anyalúgban legfeljebb 5 ezrelék mennyiségű fémion lehet jelen. A mű-kriolit folyamatos előállítása során a sóoldatok adagolását olyan ütemben végezzük, hogy az anyalúgba belépő fluor összes mennyisége legfeljebb 100 kg/m3 ó, célszerűen 10—40 kg/ms ó legyen.' Az aayaiűgot tehát, amely nátrium-alumínium-fluorid telített, ül. túltelített oldata, alumínium-fluorid és nátrium-fluorid, vagy savanyú alumínium-fluorid (A1F3 -3HF) és nátriumsó vizes oldatának reakciójával állítjuk elő. A nátriumsó lehet szóda (Na2 C0 3 ), marón átron (NaOH), vagy konyhasó (NaCl). A találmány szerinti eljárás néhány foganatosítási módját az alábbi példák alapján ismertetjük. Az 1. ábra a nátrium-fluorid és alumínium-fluorid elegy villamos ellenállásának összefüggését mutatja az elegy alumínium-flu-10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60
