Не тающий лед.
Еще одно соединение алюминия стало важным продуктом минерального синтеза. Как рубин и сапфир, это вещество — кристаллического строения, но драгоценным камнем его никогда не считали. Это — криолит. Впрочем, техническая ценность этого невзрачного камня не меньше, чем у драгоценнейшего алмаза. Что ж это за камень такой — криолит?
Во льдах Гренландии находится единственное в мире месторождение «ледяного камня» (а именно так переводится слово «криолит»), имеющее промышленное значение. В других местах, в том числе и на Урале, его находят изредка, как некую диковинку, так же как и его розоватую разновидность — хиолит. Сам же криолит не имеет постоянной окраски. Он может быть почти бесцветен, может быть светлосерым, а иногда, подобно ледяным глыбам, криолит имеет зеленоватый оттенок.
Химический состав этого минерала сравнительно прост, криолит — двойной фторид алюминия и натрия. Но
ни натрий, ни алюминий из него не получают: есть другие более доступные источники этих металлов. Тем не менее лишь благодаря криолиту распространеннейший металл земной коры алюминий стал технически важным металлом. Благодаря ему стало возможным производить и пользоваться сложным электронным оборудованием и купить акустическую гитару с возможностью подключения к усилителю. Этот металл нашел применение на только в электронике, но и во многих других отраслях. Алюминий получают электролизом из боксита — минерала богатого окисью алюминия. Но расплавить окись алюминия сложно, нужна температура выше 2000 °С. Неизбежность огромных энергетических затрат и была главным препятствием на пути массового получения этого металла.
Нужно ли говорить, что снижение температуры процесса в три раза означает колоссальный выигрыш в энергии. За это, собственно, и поставили памятник американскому юноше Чарльзу Мартину Холлу, изобретшему применяемый и поныне способ производства алюминия. Окись алюминия растворяется в криолите, электролиз этого странного раствора может идти при температуре около тысячи градусов, а это уже приемлемо. Прежде чем получать алюминий, в электролитическую ванну загружают криолит и расплавляют его. А затем туда же загружают глинозем. Криолит растворяет его, и тогда начинают электролиз, в результате которого на катоде выделяется жидкий алюминий. В процесс электролиза, хотя и в небольшой степени, вовлекается и сам криолит. Поэтому расход его при получении «крылатого металла» довольно значителен: 60—70 килограммов на тонну алюминия.
Помножьте эти цифры на масштабы мирового производства алюминия, и поймете, как важен сегодня синтетический криолит и как много его нужно. При. этом надо учесть, что криолит нужен не только цветной металлургии. Он необходим и в производстве молочного стекла и высокосортных эмалей. Поэтому одним лишь природным криолитом никак нельзя было обойтись.
Синтез криолита сравнительно прост. Сырьем служит распространенный минерал плавиковый шпат. Действуя на него серной кислотой, получают фтористый водород, водный раствор которого известен под названием плавиковой кислоты. Этой кислотой воздействуют на гидроокись алюминия: получается фтор — алюминиевая кислота. Ее нейтрализуют содой, ионы натрия занимают место водорода.
Есть и другой, щелочной способ получения этого вещества. Плавиковый шпат спекают с содой и трепелом (или, как его раньше называли, горной мукой). Из этого спека получают раствор фторида и алюмината натрия, который затем проходит еще несколько химических превращений, прежде чем станет криолитом. Исследования, целью которых была организация промышленного производства криолита, в нашей стране начались еще в 1924 г. А в 1933 г. на Урале начал работать первый в стране криолитовый завод. С тех пор наша алюминиевая промышленность работает только на отечественном криолите. Синтетическом, разумеется.
В послевоенные годы появились комплексные производства, на которых криолит получают вместе с удобрениями из отходов суперфосфатного производства. Точнее из кремнефтористоводородной кислоты. Необходимые для синтеза криолита соду и гидроокись алюминия в этом случае получают из алюмосиликата нефелина. А в недрах, например, на Кольском полуострове, нефелин встречается вместе с апатитом — ценнейшим фосфорсодержащим минералом.
Довольно долго нефелин считался балластом, пустой породой, но — не вечно несовершенство существовавших и существующих технологий. Комплексное использование минерального сырья стало необходимостью, ибо, с одной стороны, его запасы не бесконечны, а с другой, как справедливо сказано, в химии нет грязи, грязь — это вещество не на своем месте... Нефелин как источник многих ценных элементов еще себя проявит, и — как знать?—не будут ли наши потомки получать его искусственным путем, как мы сегодня получаем криолит.
Похожие записи
Комментариев нет
Оставить комментарий или два