Ледяной камень. Так переводится имя минерала криолит. Оно составлено из 2-х греческих слов «криос» — лед» и «литос» — камень. Воды, тем более замороженной, в нем нет.
Однако, внешне криолит, действительно, напоминает утрамбованные гранулы снега или слипшиеся кристаллы льда. По составу же минерал – фторид алюминия.
Химическая формула камня – Na3AlF6. Создан криолит искусственный, ведь его природный аналог – редкость. Раз восполнением ресурса занялись лаборатории, значит, он ценный и нужный. Зачем именно нужен минерал, и какими свойствами отличается, расскажем далее.
Химические и физические свойства криолита
Криолит технический – это порошок. Но, в природе встречаются и кристаллы. Они похожи на кубы. Крупные и отдельные агрегаты – исключение. Чаще геологи находят кристаллические массы. С ними легко работать, ведь твердость минерала по шкале Мооса составляет не более 3-х баллов.
Обычно, показатель – 2 балла. Столько же, для сравнения, у графита, используемого в карандашах. Они легко пишут из-за чешуйчатой структуры камня. Тонкие пластины легко отделяются друг от друга, оставляя след на бумаге. Без труда разделяются и агрегаты криолита. В нем тоже есть тонкие, двойниковые пластины.
Внешне камень белый и прозрачный, либо полупрозрачный. В присутствии сторонних примесей, минерал становится сероватым, красновато-коричневым, или почти черным. Если формула криолита чистая, его блеск стеклянный. «Загрязненные» образцы маслянисто-перламутровые.
Расплавленный криолит можно лицезреть при температуре в 977 градусов Цельсия, а вот растворить камень можно и в стандартных условиях. Минерал разрушается водой. Поэтому, природные выходы криолита на поверхность часто обкатаны. Для этого не нужен постоянный натиск вод, достаточно периодических дождей и рос, размывающих породу.
Легко растворяется криолит и в концентрированных кислотах, особенно соляной и серной. Азотной и щавелевой поддается труднее, но, в итоге, тоже исчезает. Реакции протекают спокойно. Ледяной камень не взрывается, не загорается. Единственное, с чем стоит осторожничать выделяющийся фтор. Пары могут быть токсичны.
Применение криолита
Расплавы криолита необходимы для производства алюминия. Его выделяют путем электролиза. Металл не встречается в чистом виде. Сырьем для добычи алюминия служит его окись. Лучше всего ее растворяет именно криолит.
При этом, температуры плавления ледяного камня и 13-го металла почти совпадают. Оксид алюминия размягчается при 905-ти по шкале Цельсия. То есть, есть возможность провести электролиз при сравнительно невысоких температурах.
Привлекателен и расход ледяного камня. Для получения одной тонны алюминия, криолитовой крошки нужно лишь 32 килограмма. Половина из них регенерируется, то есть восстанавливается и применяется повторно.
Электролиз криолита одинаково эффективен, будь сырье природным, или искусственным. В последнем случае важно выбрать нужную марку. Для алюминиевой промышленности предназначен криолит К-1. Требование к нему – минимум сторонних примесей.
Требуется чистота от 90%. К-2 – менее чистый состав для остальных производств, к примеру, изготовления эмалей. Ледяной камень забеляет их. Для должного эффекта достаточно 1-5% криолита.
Криолит применяется и в производстве стекла. Одна из целей – то же забеление. Абажуры люстр, к примеру, обрабатывают исключительно ледяным камнем. Речь идет о светильниках из белого, матового стекла. Для них подходит и плавиковая кислота.
Но, она опаснее и агрессивнее криолита. Получение замутненного стекла – это ввод ледяного камня в шихту, то есть исходную смесь ингредиентов. Внешняя обработка результата не дает.
Производство криолита ведется и ради его добавления в абразивные массы. Их применяют в металлургии для финальной обработки деталей. Мелкая и твердая крошка минералов может, к примеру, отполировать поверхность. Возникает вопрос, как в этом помогает мягкий криолит? Его твердость уступает всем металлам.
Роль ледяного камня – разложиться в зоне шлифования. Где трение, там и повышение температуры, вот криолит и плавится. Получается фторсодержащая среда. Она агрессивна, увеличивает воздействие минеральной крошки и ускоряет процесс обработки сплавов.
До 1887-го года ледяной камень участвовал в изготовлении соды. Теперь же, напротив, соду чаще используют для получения криолита. Есть несколько методов его синтеза. Но, начнем, с природных источников фторида алюминия.
Добыча криолита
Алюминий – 3-ий по распространенности минерал на Земле. Но, фторид металла – редкость. Крупных месторождения на планете только 3. С 1854-го года разрабатывали залежи в Южной Гренландии. Там криолит залегал среди масс грейзенизированного гранита. Запасов хватило до 1987-го года. Прииски закрыли.
Криолит купить в России не было сложностью. В том же 1854-ом ледяной камень нашли и на Урале. Месторождение назвали Ильменскими копями. Они в строю до сих пор. Более того, среди залежей нашли не один, а 10 фторидов алюминия. Все это – редкие минералы. Некоторые из которых, пока, обнаружены только в России.
В 20-ом веке криолит найден и в США, в штате Колорадо. В природных условиях добыть минерал не составляет проблем. За счет мягкости и хорошей расслаиваемости леденистая масса легко отделяется от окружающих пород. Что же касается искусственного синтеза криолита, основным сырьем для него является плавиковый шпат.
Это фторид кальция. На первой стадии из минерала получают плавиковую кислоту. Для этого каменную крошку смешивают с серной кислотой. Процесс проходит в трубчатых печах. Температура в них поддерживается на уровне 200-от градусов Цельсия.
Плавиковую кислоту очищают содой. Остается получить криолит. Это вторая стадия. В раствор кислоты засыпается еще немного соды и гидроксид алюминия. Смесь варится. Итог – ледяной камень выпадает в осадок. Его отфильтровывают и сушат при температуре 130 градусов Цельсия.
Извлекают криолит и из угольной пены. Ее подвергают магнитной сепарации, дробят и измельчат в шаровой мельнице. После, материал делят на пульпу и пески. Последние отправляют на измельчение.
Мелку фракцию смешивают с флотореагентом. Его действие основано на разной смачиваемости веществ. Многократная флотация отсеивает все лишнее. Остается криолитовый концентрат. Его сгущают и просушивают.
Цена криолита
Производство криолита ведется по ГОСТу 10561-80. Фасовка порошка разная. Есть килограммовые варианты. За них просят, как правило, от 70-ти до 250-ти рублей. Стоимость зависит от производителя и объемов поставок. Так, при заказе от 1-ой тонны большинство фирм скидывают около 30%.
За мешки по 25 килограммов просят от 3 000 рублей. Обычно, цена колеблется в районе 4 000. Это, опять же, касается малых партий. Крупный опт обходится дешевле.
Ища криолит, стоит учитывать дальность доставки. В России производством ледяного камня занимаются около 10-ти предприятий. Большинство из них расположены в западной части страны. Но, есть фирмы и на Востоке России.
Посередине находятся красноярские цеха. Там базируется алюминиевый завод, и криолит всегда есть в наличии. Можно сэкономить, заказав ледяной камень в ближайшей точке.