冰晶石的性能及应用

冰晶石的性能及应用

冰晶石，又称六氟铝酸钠，是一种重要的工业矿物，广泛应用于铝电解、橡胶、砂轮等行业。本文将详细介绍冰晶石的物理化学性质、种类及其在工业中的应用，特别是其在铝电解过程中的重要作用。

一、概论

冰晶石是一种矿物，分子式为Na3AlF6。它属于单斜晶系，通常呈柱状晶体或块状体。其摩氏硬度为2.5，密度在2.97至3.00g/cm³之间，折射率为1.338—1.339，双折射率为0.001，具有正光性，色散值为0.024。冰晶石通常呈现玻璃光泽至油脂光泽，颜色从无色到白色、褐色或红色不等。它是一种白色细小的结晶体，无气味，溶解度比自然冰晶石大，比重为3，硬度在2到3之间，易吸水受潮。

冰晶石的主要用途包括作为铝电解的助熔剂，橡胶、砂轮的耐磨填充剂，搪瓷乳白剂，玻璃遮光剂和金属熔剂，以及农作物的杀虫剂等。迄今为止，还没有发现可以完全替代冰晶石的其他化合物。这是由于冰晶石除了能够溶解氧化铝以外，还具有其他一些不可或缺的性质，如不含比铝更正电性的元素，稳定性好，在一般条件下不分解、不挥发、不潮解，熔点高于铝，导电性好，节约电量等。可以说，如果没有冰晶石，全球铝工业的规模、价格和应用范围都将受到极大限制。目前，工业上多使用人工合成的六氟铝酸钠。

二、冰晶石的性能及特征

1. 冰晶石的特征

理论组成（wB%）：Na 32.8%，Al 12.8%，F 54.4%。因与冰相像而得名。成分通常很纯，有时可含极微量的Ca、Fe、Mn及有机质等。

构造形态：单斜晶系，a0=0.547nm，b0=0.562nm，c0=0.782nm，β=90°，Z=2。晶体构造由略微变型的[AlF6]、[NaF6]八面体和[NaF12]立方八面体组成；两种八面体连接成链∥c轴延长，链间为其它2/3的Na所充填，配位数为12。[AlF6]八面体位于晶胞的角顶和中心，[NaF6]八面体位于晶胞的底面中心和垂直棱的中部，6个[NaF12]有4个在晶胞面上，其余2个在晶胞里。由于分布于立方八面体中的Na+半径较小，不能填满立方八面体的空间，故在冷却条件下多面体发生倾斜，转变为单斜晶系。通常呈致密块状，有时呈片状或粒状。

理化性能：无色、白色，有时呈浅灰、浅棕、浅红或砖红色。条痕白色。玻璃光泽至油脂光泽。透亮至半透亮。无解理，具{001}、{110}裂开。性脆。断口参差状。硬度23。相对密度2.953.1。偏光镜下：无色透亮。

2. 冰晶石的种类

冰晶石按其氟化钠与氟化铝的分子之比，可分为高分子比冰晶石和低分子比冰晶石。中国国内各电解铝厂大局部使用的是分子比为1.8~2.2的低分子比冰晶石作铝电解的电解质。由于使用高分子比冰晶石在环境保护和经济效益等方面都优于低分子冰晶石，所以中国各电解铝厂普遍使用高分子冰晶石作铝电解的电解质。冰晶石按其物理性质可分为砂状冰晶石、粒状冰晶石及粉状冰晶石。

砂状冰晶石的特点：
① 熔点低，熔化速度快，可缩短进入正常工作状态的时间；
② 分子比可在较大的范围内调整，能适应电解槽不同时期对冰晶石分子比的不同要求；
③ 含水份低，氟损失小；
④ 颗粒状，流淌性好，利于输送；
⑤ 原料易得，生产本钱低。

粒状冰晶石的特点：
① 流淌性好，粉尘污染，适合机械化下料；
② 电解生产中实收率高，可降低电解铝的本钱；
③ 分子比在2.53.0之间，特别适用于电解铝的启槽；
④ 颗粒大多为110mm。

粉状冰晶石的特点：
① 可达到较高的粒度，通常为200目以上；
② 分子比可达1.75~2.5，有较好的可调性；
③ 超细的产品，325目通过率为98%以上，能满足特别行业对冰晶石的要求。

高分子比冰晶石特征：
分子比高，可稳定在2.8—3.0之间；主含量高，杂质含量低，实收率高。
启动槽使用高分子具有比冰晶石电解质水平平稳、收缩较慢、分子比变化平缓等优点，有利于电解质成分的稳定保持；阴极吸钠均匀，有利于延长电解槽寿命；电解温度合理、变化小，易于掌握；挥发损失少，能有效的改善现场作业条件。
可大量节约氟化钠或纯碱用量，降低生产本钱。
状态有砂状（80目）、粉状（200-325目）、粒状（0-10mm）三种。

一般冰晶石特征：
分子比可在1.0—2.8之间任意调整。
主含量高，杂质含量极低，适用于铝电解正常生产并可局部替代AlF3用于铝电解生产。
状态有砂状（80目）、粉状（200-325目）、粒状（0-10mm）三种，可依据用户的要求供给不同粒度产品。

3. 冰晶石的鉴别

选择好的冰晶石对铝行业很重要，由于只有好的冰晶石对电解铝的生产很有帮助，坏的冰晶石不但不会对电解铝产生帮助，还会影响电解铝的生产。所以在生产的过程中，肯定要选择优质的铝进展生产。我们都知道冰晶石是透亮的，那么由此可知冰晶石里含有杂质多的就是坏的冰晶石。还有一种坏的的冰晶石，外表呈现微黄的。我们在购置冰晶石的时除了在其外观上进展推断以外，还可以依据包装进展推断，优质的冰晶石的包装上一般讲解的都比较具体，而劣质的冰晶石包装