Alüminyum Fluorürün Kullanımları, Hazırlanması ve Pazarlama Beklentileri

Alüminyum florür (moleküler formülü: AlF3), endüstride yaygın olarak kristal hidrat AlF3·3H2O formunda kullanılır. Alüminyum florür trihidrat, triklinik kristal yapıya sahip renksiz, beyaz bir toz olarak görünürken, anhidr alüminyum florür büyük, altıgen sistem kristaller (iyonik kristal) olarak bulunur. Yoğunluğu 2,88 g/cm³, erime noktası 1040°C ve kaynama noktası 1291°C'dir. Soğuk suda çözünmez, sıcak suda çözünür, asidik ve alkali çözeltilerde az çözünür ve çoğu organik çözücüde çözünmez. Sıvı amonyak veya konsantre sülfürik asit ile ısıtıldığında reaksiyona girmez, potasyum hidroksit ile eritildiğinde de reaksiyona girmez. Kimyasal özellikleri oldukça kararlıdır; ısıtıldığında ayrışmaz, bunun yerine süblimleşir.

• Öncelikle alüminyum üretiminde elektrolitin erime noktasını düşürmek ve elektriksel iletkenliğini artırmak için kullanılır.
• Alkol üretiminde fermantasyon önleyici, seramik ve emayeler için akı ve sır bileşeni olarak görev yapar ve demir dışı metal eritmede akı olarak işlev görür.

Şu anda, endüstriyel alüminyum florürün %95'inden fazlası alüminyum endüstrisi tarafından tüketilmektedir. Kriyolit-alümina elektrolit çözeltisine katkı maddesi olarak kullanılır, alümina kaybını telafi eder, elektrolitin moleküler oranını ve birincil kristalleşme sıcaklığını düşürür ve alüminyum elektroliz süreci sırasında termal dengeyi kontrol etmeye yardımcı olur; elektrolitik alüminyum endüstrisi için temel bir hammaddedir.

1. (1) Yaş Süreç

   Asit sınıfı florspar tozu, konsantre sülfürik asit ve alüminyum hidroksit hammaddeler olarak kullanılarak, florspar tozu ve konsantre sülfürik asidin reaksiyonundan elde edilen hidrojen florür gazı önce suda emilerek %30'luk bir hidrolik asit çözeltisi üretilir. Bu çözelti daha sonra aşırı doygun bir alüminyum florür çözeltisi oluşturmak üzere alüminyum hidroksit ile sıvı-katı karışık faz reaksiyonuna girer. Son olarak, ürün kristalizasyon, filtrasyon ve dehidrasyon için yüksek sıcaklıkta kalsinasyon yoluyla elde edilir.

2. (2) Kuru Süreç

   Yaş süreç gibi, bu yöntem de asit sınıfı florspar tozu, konsantre sülfürik asit ve alüminyum hidroksit hammaddeler olarak kullanır. Temel fark işlem akışındadır: ilk adımda üretilen hidrojen florür gazı, toz ve sülfürik asidi gidermek için bir gaz fazı arıtma sisteminden geçer. Daha sonra kurutulmuş alüminyum hidroksit (%12 nem içeriği ile) ile karıştırılır ve çift katmanlı akışkan yatağa beslenir. Burada kalsinasyon-dehidrasyon ve florlama reaksiyonları gerçekleşir ve nihayetinde alüminyum florür ürünü elde edilir.

3. (3) Alüminyum Tuzu Süreci

   Alüminyum florür üretmek için yaygın olarak kullanılan alüminyum tuzları arasında alüminyum klorür, alüminyum sülfat, alüminyum silikat ve alüminyum florosilikat bulunur.

   Alüminyum klorür yöntemi, hidroklorik asit gazını uzaklaştırmak için alüminyum klorürün sulu çözeltisinin hidrolik asit ile 400°C'ye kadar ısıtılmasını içerir, böylece alüminyum florür üretilir. İşlem rotası basit olsa da, pahalı ve oldukça aşındırıcı hidrolik asidin kullanılması yüksek üretim maliyetlerine yol açar.

   Alüminyum sülfat yöntemi, kalsiyum sülfat (CaSO4) çökeltisi ve bir alüminyum florür çözeltisi üretmek için düşük dereceli florspar cevherinin alüminyum sülfat ile ısıtılmasını içerir; nihai ürün filtrasyon, kristalizasyon, kurutma ve dehidrasyon yoluyla elde edilir. Bu işlem rotası nispeten karmaşık olsa ve kıt bir kaynak olan florspara dayanıyor olsa da, diğer yöntemlere kıyasla daha düşük ekipman maliyetleri içerir.

   Alüminyum silikat, doğal alüminyum cevherlerinden en doğrudan elde edilir ve alüminyum florür üretmek için doğrudan hidrojen florür ile reaksiyona sokulur. Bu yöntem basit bir işlem rotası sunarken, pahalı ve oldukça aşındırıcı hidrojen florür gazının kullanılması hem üretim hem de ekipman maliyetlerini önemli ölçüde artırır.

Düşük karbon ekonomisi ile karakterize edilen yeni küresel sanayi devrimi, alüminyum florür endüstrisini kaçınılmaz olarak daha yüksek kaliteye ve daha fazla verimliliğe doğru yönlendirecektir. Standart kuru işlem ürününün alternatifi olarak hizmet veren anhidr alüminyum florür, yakın gelecekte endüstrinin en ileri teknolojisini temsil edecektir; nitekim, üstün performansa sahip alüminyum florür ürünlerinin geliştirilmesi kaçınılmaz bir eğilimdir. Dahası, fosfat gübre yan ürünlerinden elde edilen flor kaynaklarını kullanarak yeni tedarik kanalları oluşturmak—böylece anhidr alüminyum florür veya yüksek performanslı varyantlar üretmek—endüstrinin geleceği için gerekli bir stratejik seçimdir.