СИНТЕЗ ФТОРИДА АЛЮМИНИЯ ПО СУХОМУ СПОСОБУ ИЗ ГИДРОКСИДА АЛЮМИНИЯ И ФТОРИДА АММОНИЯ
Аннотация
Целью настоящего исследования было изучение взаимодействия гидроксида алюминия с фторидом аммония при нагревании как основной стадии предлагаемого сухого способа производства фторида алюминия. При исследовании поставлена задача - на основании аналитического обзора научно-технической литературы по изучению химических превращений в системах «оксидные соединения алюминия-фториды аммония» в условиях повышения температуры и результатов исследования поведения смеси гидроксид алюминия-фторид алюминия при нагревании, определить химизм и температурные интервалы протекающих при этом процессов. В работе показано, что химические превращения протекают в три стадии. На первой стадии в интервале температур 40-171,0 °С происходят процессы взаимодействия исходного фторида аммония с гидроксидом алюминия, разложения фторида аммония с выделением аммиака, плавления гидрофторида аммония и его взаимодействие с гидроксидом алюминия. При этом образуется гексафторалюминат аммония с выходом 64% от теоретически возможного. В газовую фазу выделяются аммиак и фтороводород, в твердой фазе остается непрореагировавший Al(OH)3. На второй стадии содержащийся в твердой фазе гексафторалюминат аммония в интервале температур 202,6-260,0 °С разлагается с образованием NH4AlF4 и выделением в газовую фазу аммиака и фтороводорода. Выделяющийся фтороводород практически не взаимодействует с гидроксидом алюминия. Третья стадия протекает при температурах 260-350 °С и характеризуется разложением гидроксида алюминия до бемита и воды и разложением гидроксифторида алюминия до его фторида, бемита и воды. Химизм подтверждается стехиометрическими расчетами и их сравнением с данными термогравиметрии, а также результатами рентгенофазового анализа. В работе даны рекомендации по температурному режиму синтеза фторида алюминия из гидроксида алюминия и фторида аммония в технологии, реализуемой по сухому способу.
Литература
Production of solid and other inorganic substances. ITS NDT 19-2016. M.: Biuro NDT. 2016. P. 305 (in Russian).
Diachenko A.N., Kraidenko R.I., Petlin I.V., Travin B.M. Modernization of the production of aluminum fluoride. Vestn. Tomsk. Politekh. Uni-ta. 2010. V. 317. N 3. P. 69-72 (in Russian).
Hu X., Li L., Gao B., Shi Z., Li H., Liu J., Wang Z. Thermal decomposition of ammonium hexafluoroaluminate and preparation of aluminum fluoride. Trans. Nonferrous Met. Soc. China. 2011. V. 21. P. 2087-2092. DOI: 10.1016/S1003-6326(11)60977-1.
Dreveton A. Manufacture of aluminium fluoride of high density and anhydrous hydrofluoric acid from fluosilicic acid. Procedia Eng. 2012. V. 46. P. 255-265. DOI: 10.1016/j.proeng.2012.09.471.
Andreev A.A., Buinovskii A.S., Diachenko A.N., Kraidenko R.I. Reprocessing of alumosilicate ores using fluoride method. Novye Ogneupory. 2006. N. 5. P. 8-11 (in Russian).
Andreev A.A., Diachenko A.N., Kraidenko R.I. Fluoro-ammonium method of processing ilmenite. Khim. Prom. Segodnya. 2007. N 9. P. 13-17 (in Russian).
Diachenko A.N., Kraidenko R.I. Separation of silicon-, iron -, copper-nickel concentrate by the fluoroammonium method into individual oxides. Vestn. Tomsk. Politekh. Uni-ta. 2007. V. 11. N 3. P. 38-41 (in Russian).
Medyankina I.S., Pasechnik L.A., Skachkov V.M., Yatsenko S.P., Bamburov V.G. Interactions of the phases containing calcium and aluminium as a part of red mud with ammonium hydrofluoride. Physico-chemical aspects of the study of clusters, nanostructures and nanomaterials: interuniversity. coll. scientific tr. Tver: Tver. gos. un-t. 2017. N 9. P. 307-316 (in Russian). DOI: 10.26456/pcascnn/2017.9.307.
Abdel-Rehim A.M. Thermal and XRD analysis of synthesis of fluorotopaz. Thermochim. Acta. 2012. V. 538. P. 29-35. DOI: 10.1016/j.tca.2012.03.006.
Yuan L., Yu J., Ye R., Zhang S. Fabrication of selfreinforcement of porous mullite ceramic using NH4F as addi-tive from kaolinite. J. Ceramic Proc. Res. 2013. V. 14. N 4. Р. 525-528. DOI: 10.36410/jcpr.2013.14.4.525.
Andreev V.A., Buinovskiy A.S., Andreev A.A., Dyachenko A.N. Topaz concentrate desiliconizaition with am-monium bifluoride. Bull. Томsк Pоlytеch. Univ. 2007. V. 311. N 3. P. 27-31.
Rakov E.G. Ammonium Fluorides. Itogi nauki i tekhniki. Seriia neorganicheskaia khimiia. V. 15. M.: VINITI. 1988. 154 p. (in Russian).
Medkov M.A., Krysenko G.F., Epov D.G. Ammonium bifluoride – the perspective reagent for complex processing of mineral raw materials. Vestn. DVO RAN. 2011. N 5. P. 60-65 (in Russian).
Ostrovsky S.V., Starostin A.G., Potapov I.S., Tumanov V.V., Kuzminikh K.G. Synthesis of calcium fluoride by dry meth-od from calcium carbonate and ammonium fluoride. ChemChemTech [Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved. Khim. Khim. Tekhnol.]. 2020. V. 63. N 8. P. 81-89 (in Russian). DOI: 10.6060/ivkkt.20206308.6156.
Krasnyi B.L., Tarasovskii V.P., Krasnyi A.B., Mosin Y.M., Omarov A.Y. Porous permeable corundum ceramic based on aluminum powder. Part 1. Study of different grades of aluminum hydroxide powder properties. Refrac. Ind. Ceram. 2014. V. 55. N 1. P. 30-35. DOI: 10.1007/s11148-014-9653-8.
Redaoui D., Sahnoune F., Heraiz M., Raghdi A. Mecha-nism and kinetic parameters of the thermal decomposition of gibbsite Al(OH)3 by thermogravimetric analysis. Acta Phys. Pol. A. 2017. V. 131. N 3. DOI:10.12693/APhysPolA.131.562.
Scholz G., Brehme S., Balski M., König R., Kemnitz E. Structure and properties of mechanochemically synthesised aluminium hydroxide fluoride phases AlFx(OH)3-x· nH2O. Solid State Sci. 2010. V. 12. N 8. P. 1500-1506. DOI: 10.1016/j.solidstatesciences.2010.06.017.
Rimkevich V.S., Pushkin A.A., Girenko I.V., Eranskaya T.Yu. Integrated fluoride treatment of cyanitecancentrate. Izv. Vuzov. Tsvet. Metallurgiya. 2014. N 3. P. 32-38 (in Rus-sian). DOI: 10.17073/0021-3438-2014-3-32-38.
Usoltseva I.O., Kantaev A.S. Determination of the depend-ence of the melting temperature of a mixture of ammonium fluoride and hydrodifluoride on their ratio. Coll. of presenta-tions of XVI International Scientific and Practical Conference of Students and Young Scientists dedicated to the 115th birthday of Professor L.P. Kuleva "Chemistry and chemical technology in the XXI century". Tomsk. 2015. V. 1. P. 94-96 (in Russian).
Shinn D.B., Crocket D.S., Haendler H. The thermal decomposition of ammonium hexafluoroferrate (III) and ammonium hexafluoroaluminate: A new crystalline form of aluminum fluoride. Inorg. Chem. 1966. V. 5. N 11. P. 1927-1933. DOI: 10.1021/ic50045a020.
Scholz G., Kemnitz E. Mechanochemical synthesis of AlF3 with NH4F as fluorinating agent – Does it work? Solid State Sci. 2009. V. 11. N 3. P. 676-682. DOI: 10.1016/j.solidstatesciences.2008.10.011.
