Промышленные применения криолита

Криолит, химически известный как гексафтороалюминат натрия ($Na_3AlF_6$), является незаменимым минеральным материалом в современной промышленности, особенно в металлургии и материаловедении. Хотя природный криолит чрезвычайно редок, синтетический криолит производится в промышленных масштабах для удовлетворения потребностей нескольких критически важных секторов.

Ниже приведены три основных области применения криолита:

Это основное и наиболее значимое применение криолита. В хорошо известном процессе Холла-Эру для производства алюминия криолит играет решающую роль.

• Понижение температуры плавления: Чистая глинозем ($Al_2O_3$) имеет температуру плавления примерно 2050°C, что потребовало бы огромного количества энергии для прямого плавления. Когда глинозем растворяется в расплавленном криолите, температура плавления системы падает примерно до 950°C - 970°C, что резко снижает потребление энергии в промышленности.

• Электропроводность: Криолит обладает отличной электропроводностью в расплавленном состоянии, действуя как электролит, который позволяет электрическому току проходить через него и разлагать глинозем на металлический алюминий.

• Растворимость и плотность: Криолит эффективно растворяет глинозем. Кроме того, плотность получаемого электролита немного ниже, чем у жидкого алюминия, что позволяет очищенному алюминию оседать на дне электролитической ванны для легкого сбора.

В области строительных материалов и производства изделий ручной работы криолит часто используется в качестве вспомогательной добавки для улучшения внешнего вида и технологических характеристик продукции.

• Опацификатор (отбеливатель): Криолит может сделать стекло и эмаль полупрозрачными или молочно-белыми. При производстве опалового стекла (используемого в высококачественных абажурах или косметических контейнерах) крошечные кристаллы, осажденные криолитом, рассеивают свет, создавая мягкую матовую текстуру.

• Снижение температуры обжига: Добавление криолита в керамические глазури и стеклянные шихты эффективно снижает температуру плавления материалов. Это не только экономит топливо, но и защищает футеровку печи, продлевая срок службы производственного оборудования.

В прецизионной обработке и механическом производстве криолит играет жизненно важную вспомогательную роль в производстве абразивов, таких как шлифовальные круги и наждачная бумага.

• Улучшение износостойкости: Добавление криолита в качестве наполнителя в шлифовальные круги на смоляной связке значительно увеличивает срок службы абразивного инструмента.

• Охлаждение и антиокисление: Во время высокоскоростной резки или шлифовки термическое разложение криолита обеспечивает смазку и охлаждение, предотвращая термическое повреждение или окисление поверхности шлифовки.

• Химическая синергия: Это помогает абразивным зернам лучше прилипать к подложке, обеспечивая стабильность и высокую эффективность процесса шлифования.

Благодаря своим уникальным физико-химическим свойствам — особенно своим исключительным характеристикам расплавленной соли — криолит стал «краеугольным камнем алюминиевой промышленности». Помимо этого, он также играет незаменимую роль в пестицидах (в качестве инсектицида), производстве резины и электронном сырье.