冰晶石的制备方法.pdf

一种冰晶石的制备方法，它使用干法AlF3生产过程中产生的回收物料与氢氟酸反应制得氟铝酸溶液，用Na2CO3溶液中和前述的氟铝酸溶液，经液固分离、干燥制得冰晶石产品；它取干法AlF3生产的回收物料与氢氟酸反应制得氟铝酸溶液，用Na2CO3溶液中和前述的氟铝酸溶液，再经普通工艺、设备制得冰晶石产品的技术方案；它克服了将氟化铝回收物料以物料干燥后的方式加入氟化铝产品中，导致严重影响产品质量或者将氟化铝回收物料丢弃造成很大浪费和严重污染环境的缺陷；本发明适合无机氟化物的制备，特别适合使用干法AlF3生产过程中产生的回收物料作原料的冰晶石的制备。

1、  一种冰晶石的制备方法，其特征在于它使用干法AlF₃生产过程中产生的回收物料与氢氟酸反应制得氟铝酸溶液，用Na₂CO₃溶液中和前述的氟铝酸溶液，经液固分离、干燥制得冰晶石产品，其操作步骤如下：
I、选取从干法氟化铝生产过程的尾气中回收的细颗粒物料，备用；
II、于反应器中，加入浓度为20％～35％的氢氟酸，加热至65～75℃；
III、取步骤“I”的细颗粒物料加入步骤“II”的反应器中，并同时充分搅拌，缓慢加入细颗粒物料至化合反应完毕，生成氟铝酸溶液；
IV、将纯碱与水混合配成浓度为350～400g/L的Na₂CO₃溶液，在搅拌下将此Na₂Co₃溶液缓慢加入步骤“III”的氟铝酸溶液中，中和反应温度为90～95℃，当中和反应至PH值为1.5～2.0时停止加料；
V、继续进行液固分离、干燥，即制得合格的冰晶石产品。

2、  根据权利要求1所述的冰晶石的制备方法，其特征在于化合反应式为：
6HF+Al(OH)₃→H₃AlF₆+3H₂O
12HF+Al₂O₃→2H₃AlF₆+3H₂O
2H₃AlF₆+3Na₂CO₃→2Na₃AlF₆+3CO₂↑+3H₂O

3、  根据权利要求1所述的冰晶石的制备方法，其特征在于步骤“III”的加料时间为10～45分钟，加料完毕继续搅拌10～15分钟。

4、  根据权利要求1所述的冰晶石的制备方法，其特征在于步骤“IV”的加料时间为10～45分钟，加料完毕继续搅拌10～30分钟。

冰晶石的制备方法
技术领域
本发明涉及一种冰晶石的制备方法，尤其涉及使用干法AlF₃生产过程中产生的回收物料作原料的冰晶石的制备方法。
背景技术
现有氟化铝是电解法生产金属铝过程中的重要原料，由氟化氢气体和氢氧化铝在流化床中反应直接制取氟化铝的方法称为干法工艺，由于这种工艺具有产品质量好、节能环保的特点，近年来在国内得到了迅速普及，目前国内干法氟化铝的生产能力已达到全世界产能的60％以上。
氢氧化铝是氟化铝生产的主要原料之一，由于国内大部分氢氧化铝产品具有细颗粒物料含量较多的缺点，在流化床反应过程中，这部分细颗粒物料被气流带出，进入尾气洗涤设备后收集在洗涤液中，经沉降即产生固体回收物料，这部分固体回收物料的特点是主含量低(AlF₃含量为40％-70％)，杂质含量高(SiO₂含量超过质量标准1倍以上)。如将这部分物料干燥后加入氟化铝产品中，则会严重影响产品质量；如将这部分物料作为废料丢弃，则不仅造成很大的浪费，而且还会严重污染环境，所以如何合理利用这部分物料成为急需解决的技术难题。
冰晶石的化学名称为氟铝酸钠，是电解法生产金属铝过程的重要原料，如能将干法氟化铝生产过程的回收物料转化成为合格的冰晶石产品，则可产生显著的经济效益和社会效益。
发明内容
针对上述情况，本发明的目的是提供一种冰晶石的制备方法，它既充分利用了干法氟化铝生产过程中回收物料中的有用成分，又有效防止了丢弃物料造成的环境污染，还节省了大量的萤石资源，而且工艺简单、可靠，取材方便、成本低廉，便于普及推广。
为实现上述目的，一种冰晶石的制备方法，它使用干法AlF₃生产过程中产生的回收物料与氢氟酸反应制得氟铝酸溶液，用Na₂CO₃溶液中和前述的氟铝酸溶液，经液固分离、干燥制得冰晶石产品，其操作步骤如下：
I、选取从干法氟化铝生产过程的尾气中回收的细颗粒物料，备用；
II、于反应器中，加入浓度为20％～35％的氢氟酸，加热至65～75℃；
III、取步骤“I”的细颗粒物料加入步骤“II”的反应器中，并同时充分搅拌，缓慢加入细颗粒物料至化合反应完毕，生成氟铝酸溶液；
IV、将纯碱与水混合配成浓度为350～400g/L的Na₂CO₃溶液，在搅拌下将此Na₂CO₃溶液缓慢加入步骤“III”的氟铝酸溶液中，中和反应温度为90～95℃，当中和反应至pH值为1.5～2.0时停止加料；
V、继续进行液固分离、干燥，即制得合格的冰晶石产品。
为实现上述目的，其进一步的措施是：
化合反应式为：
6HF+Al(OH)₃→H₃AlF₆+3H₂O
12HF+Al₂O₃→2H₃AlF₆+3H₂O
2H₃AlF₆+3Na₂CO₃→2Na₃AlF₆+3CO₂↑+3H₂O
步骤“III”的加料时间为10～45分钟，加料完毕继续搅拌10～15分钟。
步骤“IV”的加料时间为10～45分钟，加料完毕继续搅拌10～30分钟。
本发明取干法AlF₃生产过程中产生的回收物料与氢氟酸反应制得氟铝酸溶液，用Na₂CO₃溶液中和前述的氟铝酸溶液，再经普通工艺、设备制得冰晶石产品的技术方案，它克服了将氟化铝回收物料以物料干燥后的方式加入氟化铝产品中，导致严重影响产品质量或者将氟化铝回收物料丢弃造成很大浪费和严重污染环境的缺陷。
本发明相比现有技术所产生的有益效果：
I、充分利用了氟化铝回收物料中的有用成分，其工艺简单、可靠，操作容易，取材方便、成本低廉，易于实现工业化生产；
II、有效防止了丢弃物料造成对生产、生活环境的污染，杜绝了将氟化铝回收物料直接加入氟化铝产品中从而严重影响产品质量的恶性循环现象；
III、可节省大量的萤石资源，缓解原料供应紧张局面，既具有良好的经济效益，又具有很好的社会效益，便于普及推广。
本发明适合无机氟化物的制备，特别适合使用干法AlF₃生产过程中产生的回收物料作原料的冰晶石的制备。
下面结合实施例对本发明作进一步的详细说明。
具体实施方式
本发明取从干法AlF₃生产过程的尾气中回收的细颗粒物料与氢氟酸反应制得氟铝酸溶液，用Na₂CO₃溶液中和前述的氟铝酸溶液，继续经液固分离、干燥等普通工艺、设备制得合格的冰晶石产品，其化合反应式为：
6HF+Al(OH)₃→H₃AlF₆+3H₂O
12HF+Al₂O₃→2H₃AlF₆+3H₂O
2H₃AlF₆+3Na₂CO₃→2Na₃AlF₆+3CO₂↑+3H₂O
下面为具体实施例
实施例一
在3L带搅拌的反应器中加入浓度为20％氢氟酸1200mL，加热至75℃，搅拌下缓慢加入从干法氟化铝生产过程的尾气中回收的细颗粒物料200g，控制加料速度，以防物料冒出反应器外，加料时间10分钟，加料完毕继续搅拌10分钟。
将纯碱与水混合配成浓度为350-400g/L的Na₂CO₃溶液，在搅拌下将此Na₂Co₃溶液加入前面制得的氟铝酸溶液中，反应中因有大量气体释放，控制加料速度，以防物料冒出反应器外，中和反应温度95℃，加料过程中用pH试纸检测pH值，当中和至pH值为2.0时停止加料，整个加料时间15分钟，加料完毕继续搅拌10分钟，物料继续进行液固分离、干燥，即制得合格的冰晶石产品。
实施例二
在3L带搅拌的反应器中加入浓度为25％氢氟酸860mL，加热至72℃，搅拌下缓慢加入从干法氟化铝生产过程的尾气中回收的细颗粒物料200g，控制加料速度，以防物料冒出反应器外，加料时间12分钟，加料完毕继续搅拌10分钟。
将纯碱与水混合配成浓度为350-400g/L的Na₂CO₃溶液，在搅拌下将此Na₂CO₃溶液加入前面制得的氟铝酸溶液中，反应中因有大量气体释放，控制加料速度，以防物料冒出反应器外，中和反应温度94℃，加料过程中用PH试纸检测pH值，当中和至pH值为1.9时停止加料，整个加料时间20分钟，加料完毕继续搅拌25分钟，物料继续进行液固分离、干燥，即制得合格的冰晶石产品。
实施例三
在3L带搅拌的反应器中加入浓度为31％氢氟酸620mL，加热至68℃，搅拌下缓慢加入从干法氟化铝生产过程的尾气中回收的细颗粒物料620g，控制加料速度，以防物料冒出反应器外，加料时间11分钟，加料完毕继续搅拌10分钟。
将纯碱与水混合配成浓度为350-400g/L的Na₂CO₃溶液，在搅拌下将此Na₂CO₃溶液加入前面制得的氟铝酸溶液中，反应中因有大量气体释放，控制加料速度，以防物料冒出反应器外，中和反应温度92℃，加料过程中用pH试纸检测pH值，当中和至pH值为1.7时停止加料，整个加料时间15分钟，加料完毕继续搅拌20分钟，物料继续进行液固分离、干燥，即制得合格的冰晶石产品。
实施例四
在40L带搅拌的反应器中加入浓度为25％氢氟酸11.5L，加热至70℃，搅拌下缓慢加入从干法氟化铝生产过程的尾气中回收的细颗粒物料2.7Kg，控制加料速度，以防物料冒出反应器外，加料时间20分钟，加料完毕继续搅拌10分钟。
将纯碱与水混合配成浓度为350-400g/L的Na₂CO₃溶液，在搅拌下将此Na₂CO₃溶液加入前面制得的氟铝酸溶液中，反应中因有大量气体释放，控制加料速度，以防物料冒出反应器外，中和反应温度93℃，加料过程中用pH试纸检测pH值，当中和至pH值为1.6时停止加料，整个加料时间25分钟，加料完毕继续搅拌15分钟，物料继续进行液固分离、干燥，即制得合格的冰晶石产品。
实施例五
在5000L带搅拌的反应槽中，加入浓度为35％氢氟酸1150L，加热至65℃，将340Kg从干法氟化铝生产过程的尾气中回收的细颗粒物料与水按液固比1.2∶1制浆，将料浆缓慢加入预热后的氢氟酸中，控制加料速度，以防物料冒出反应槽外，加料时间35分钟，加料完毕继续搅拌15分钟。
将纯碱与水混合配成浓度为350-400g/L的Na2CO₃溶液，在搅拌下将此Na₂CO₃溶液加入前面制得的氟铝酸溶液中，反应中因有大量气体释放，控制加料速度，以防物料冒出反应槽外，中和反应温度90℃，加料过程中用pH试纸检测pH值，当中和至pH值为1.5时停止加料，整个加料时间45分钟，加料完毕继续搅拌30分钟，物料继续进行液固分离、干燥，即制得合格的冰晶石产品。
附表：实施例1-5产品质量情况：