冰晶石

冰晶石（英语：Cryolite）一种矿物，主要成分为六氟铝酸钠（Na3AlF6），白色单斜晶系（109摄氏度），微溶于水，能溶于氧化铝，在电解铝工业作助熔剂、制造乳白色玻璃和搪瓷的遮光剂。格陵兰西海岸的伊维图特（Ivigtût）是冰晶石的主要产地，该矿于1987年开采完毕。现时多以萤石人工合成六氟铝酸钠供工业使用。冰晶石可用作还原氧化铝之电解质、陶瓷、杀虫剂、研磨料结合剂、电子绝缘、光亮剂等。可由氟化钠与氟化铝熔融反应制得。

理化参数

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

结构形态

单斜晶系，a0=0.547nm，b0=0.562nm，c0=0.782nm，β=9011’；Z=2。

晶体结构有略微变型的[AlF6]、[NaF6]八面体和[NaF12]立方八面体组成；两种八面体连接成链∥c轴延伸，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。在约500℃时β-冰晶石为等轴晶系，Oh3-Fm3m；a0=0.795nm；Z=4。(NH4)3AlF6型结构，与钾钠冰晶石结构相似。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。

斜方柱晶类，C2h-2/m(L2PC)。常见单形：平行双面a{100}、b{010}、c{001}及斜方柱s{111}。由于{001}和{010}晶面较发育，故晶形外观类似立方体。双晶常依（110）。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。透明至半透明。无解理，具{001}、{110}裂开。性脆。断口参差状。硬度2~3。相对密度2.95~3.1。

偏光镜下：无色透明。二轴晶(+)，2V=43?。Ng=1.3396，Nm=1.3389，Np=1.3385。

用途

主要用作铝电解的助熔剂；也用作研磨产品的的耐磨添加剂，可以有效提高砂轮耐磨，切，削力，延长砂轮使用寿命和存储时间；铁合金及沸腾钢的熔剂，有色金属熔剂，铸造的脱氧剂，链烯烃聚合催化剂，以及用于玻璃抗反射涂层，搪瓷的乳化剂，玻璃的乳白剂,焊材的助熔剂陶瓷业的填充剂，农药的杀虫剂等行业企业。

应用优势

1．新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；

2．可大量节约氟化钠或纯碱用量，降低生产成本。

3．添加方法简单，易于操作。

执行标准

GB/4291—1999 等级化学成分% 特级(A) 一级(B)

F 53 53

Al 13 13

Na 32 32

SiO2 0.25 0.36

Fe2O3 0.05 0.08

SO4² 0.7 1.0

P2O5 0.02 0.03

H2O 0.4 0.5

灼减（550℃） 2.5 3.0。

产品编码B03102401，产品CAS登记号13775-53-6

除了工业冰晶石外，市场中还有一种磨料专用冰晶石，该冰晶石主要适用于磨料/熔剂行业，产品为纯白的粉末。不适用于电解铝，电焊行业中有30%的客户反馈会产生浓烟。

该产品由昆明市松海商贸有限公司率先研发并在市场中推广，在国内外砂轮企业中占有一定的地位。

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部分使用的是分子比为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来作铝电解的电解质。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。

冰晶石

一、砂状冰晶石的特点为：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节，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，流动性好，利于输送；⑤原料易得，生产成本低。

二、粒状冰晶石的特点为：

①流动性好，粉尘污染，适合机械化下料；②电解生产中实收率高，可降低电解铝的成本；③分子比在2.5~3.0之间，特别适用于电解铝的启槽；④颗粒大多为1~10mm。

三、粉状冰晶石的特点为：

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，能满足特殊行业对冰晶石的要求。

高分子比

特性

1．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。

2．新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，易于控制；挥发损失少，能有效的改善现场作业条件。

3．可大量节约氟化钠或纯碱用量，降低生产成本。

4．状态有砂状（80目）、粉状（200-325目）、粒状（0-10mm）三种。

粉状：

粒状冰晶石（0-10mm）：主要用作铝电解的助熔剂，特别适用于电解铝启槽和正常生产。

高分子比冰晶石是多氟多公司自主研发的一种新产品，被列为国家高新技术产品。

普通

特性

1．分子比可在1.0—2.8之间任意调整。

2．主含量高，杂质含量极低，适用于铝电解正常生产并可部分替代AlF3用于铝电解生产。

3．状态有砂状（80目）、粉状（200-325目）、粒状（0-10mm）三种，可根据用户的要求提供不同粒度产品。不同状态产品应用区别如下：

粉状

粉状冰晶石（200-325目）

该产品主要用作铝电解的助熔剂，还适用于树脂砂轮的耐磨填充剂、金属熔剂玻璃遮光剂、搪瓷乳白剂等。使用时添加方法简单，易于操作。

砂状

砂状冰晶石（80目）

砂状冰晶石，系采用国家专利技术，经众多氟化盐专家、电解铝专家共同研制开发而成。该产品经“国家轻金属质量监督检验中心”检测，各项性能指标均达到或超过冰晶石国家标准。产品具有熔点低，熔化速度快的特点。可缩短进入正常工作状态的时间。砂状冰晶石颗粒较大，流动性好，大部份颗粒集中在240目-80目，便于机械化、自动化下料。

粒状

粒状冰晶石（0-10mm）

该产品是多氟多公司根据国际市场对冰晶石要求，开发研制的新一代绿色环保产品。主要用作铝电解的助熔剂。电解铝生产中实收率高，可以降低电解铝的成本；并具有流动性好、无粉尘污染的优点，适合机械化下料。

合成方法

国内外生产冰晶石主要有以下几种工艺：

氢氟酸法：可分干法和湿法，干法是将气态氢氟酸在400～700℃和氢氧化铝反应，生成氟铝酸(H3AlF6)，然后用纯碱在高温反应而生成。湿法是将40～60% 的氢氟酸与氢氧化铝反应后再加入纯碱而制得。

氟硅酸法：可分氟化铵中间产物和氟硅酸钠中间产物法，前者系氟硅酸与氨水氨化后再与铝酸钠反应而生成。后者是将磷肥生产中的含氟废气经回收氟硅酸钠后，再经氨化合成等工序而制得。

碳酸化法：在铝酸钠及氟化钠溶液中，通以二氧化碳，亦可制得冰晶石。

制铝工业回收法：从炼铝生产的废气中回收的稀氢氟酸与铝酸钠反应可回收冰晶石。碱法：将纯碱、荧石、硅砂经焙烧、粉碎、浸取后与硫酸铝反应而得，工业上很少采用。

灼减

灼减是冰晶石的一项重要检验指标,是冰晶石物料550℃0.5h 的环境下，灼烧损失量的百分比例。

冰晶石的灼减是1999年制定国标时的新增指标1984年的国标并无此项。随着社会的进步和铝电解工业的发展,工业生产的自动化水平和环境保护受到重视并急需提高作为铝电解的原料——冰晶石，其性能也需要提高。冰晶石灼减的高低直接影响其在铝电解生产中的使用效果，灼减高，会造成冰晶石水解、飞扬、物料利用率低、加重环境污染等问题，灼减越低则使用效果越好。

所以，降低灼减是提高冰晶石产品质量生产优质冰晶石首要解决的问题。

成分

冰晶石（Cryolite）是一种矿物。单斜晶系。柱状晶体或块状体。摩氏硬度2.5。密度2.97至3.00 g/cm。折射率1.338—1.339。双折射率0.001，正光性。色散值0.024。玻璃光泽至油脂光泽。透明。无色、白色、褐色或红色。产于侵入片麻岩的花岗岩及伟晶岩脉中。用于铝的精炼。可用氢氟酸、碳酸钠和铝制造人工合成的冰晶石。主要产地为格陵兰。

鉴定特征

突起更低、很弱的干涉色及假立方体解理，可与萤石区别。浓硫酸中完全分解。