Введение
Галидный минерал
Криолит (Na3AlF6, гексафторалюминат натрия) — редкий минерал, известный по крупному месторождению в Ивитуте на западном побережье Гренландии, которое разрабатывалось коммерчески до 1987 года. Он используется для восстановления ("плавки") алюминия, для борьбы с вредителями и в качестве красителя.
История
Криолит был впервые описан в 1798 году датским ветеринаром и врачом Педером Кристианом Абильдгаардом (1740–1801); он был получен из месторождения в Ивигтуте (старое написание) и близлежащем фьорде Арсук, на юго-западе Гренландии. Название происходит от греческих слов κρύος (cryos) = мороз и λίθος (lithos) = камень. Пенсильванская солевая компания использовала большие объемы криолита для производства каустической соды и фтористых соединений, включая фтористоводородную кислоту, на своих предприятиях в Натроне, штат Пенсильвания, и на интегрированном химическом заводе в Корнуэллс-Хайтс, штат Пенсильвания, в XIX и XX веках. Исторически криолит использовался как руда алюминия, а позднее – в электролитическом получении богатой оксидом алюминия руды боксита (которая сама по себе является комбинацией минералов оксида алюминия, таких как гиббсит, богемит и диаспор). Сложность отделения алюминия от кислорода в оксидных рудах была решена благодаря использованию криолита в качестве флюса для растворения оксидных минералов. Чистый криолит плавится при 1012 °C (1285 K) и способен достаточно хорошо растворять оксиды алюминия, что позволяет легко извлекать алюминий методом электролиза. Хотя для нагрева материалов и проведения электролиза по-прежнему требуется значительная энергия, этот процесс гораздо более энергоэффективен, чем плавление самих оксидов. Поскольку природный криолит в настоящее время встречается слишком редко для использования в этих целях, синтетический фторид натрия-алюминия получают из распространенного минерала флюорита. В 1940 году, незадолго до вступления во Вторую мировую войну, Соединенные Штаты приняли участие в защите крупнейшей в мире криолитовой шахты в Ивитуте (Гренландия) от попадания под контроль нацистской Германии.
Местонахождение источника
Кроме Ивитута, на западном побережье Гренландии, где ранее криолит добывался в коммерческих масштабах, небольшие месторождения криолита также были обнаружены в некоторых районах Испании, у подножия горы Пайкс-Пик в Колорадо, в каменоломне Франкон близ Монреаля в провинции Квебек, Канада, и в Миаске, Россия.
Применение
Расплавленный криолит используется в качестве растворителя для оксида алюминия (Al2O3) в процессе Холла — Эру, применяемом при рафинировании алюминия. Он снижает температуру плавления оксида алюминия с 2000–2500 °C до 900–1000 °C и повышает его электропроводность, что делает извлечение алюминия более экономичным. Криолит также используется как инсектицид и пестицид. Кроме того, он применяется для получения жёлтого цвета в фейерверках.
Физические свойства
Криолит встречается в виде стекловатых, бесцветных, от белых до красноватых, сероватых и чёрных призматических моноклинных кристаллов. Твёрдость по шкале Мооса составляет 2,5–3, а удельный вес – около 2,95–3,0. Он полупрозрачен до прозрачного и имеет очень низкий показатель преломления, приблизительно 1,34, который очень близок к показателю преломления воды; поэтому, при погружении в воду, криолит становится практически невидимым.