高分子比冰晶石的制造方法 本发明属于铝的化合物技术领域，涉及一种高分子比冰晶石的制造方法。
冰晶石是用氢氟酸、碳酸钠、氢氧化铝为原料制造出来的，国内目前用上述原料生产出来的冰晶石是低分子比冰晶石即Na/Al分子比一般在2左右(参阅G84291—84)。冰晶石主要用作铝电解槽的熔剂，由于铝电解槽是高温(800—1000℃)，使用的冰晶石将遇到很大的灼烧损失，低分子比冰晶石含Na3AlF6低，而含锥冰晶石(Na5Al3F14)和冰晶石的键合水较多，这些杂质将引起冰晶石中氟的损失增加，引起空气污染，增加电解铝中冰晶石的消耗。前苏联专利SU1116010介绍用NaF和AlF3两溶液混合，分离沉淀得分子比为2—3冰晶石悬浮液处理，然后与NaF溶液混合得高分子比冰晶石。这些方法都具有工艺过程长，用氟化铝、氟化钠溶液都必须是稀溶液，因此，物料流通量大，需要的生产设备容积大，设备投资大，生产成本高。
本发明的目的旨在提供一种利用生产低分子比冰晶石的设备，使用氢氟酸、氢氧化铝、碳酸钠生产高分子比冰晶石的制造方法。
本发明的目地是用以下方式来实现的。该制造方法是用氢氟酸、氢氧化铝和碳酸钠在由几个串联的带有搅拌的合成槽内进行连续合成，其特征在于用氢氟酸与氢氧化铝泥浆按照摩尔比6F/Al＝1.0—1.2之间的需要量同时连续、均匀地加入温度为70℃—沸点、带搅拌的合成槽中反应得氟铝酸，将氟铝酸和碳酸钠溶液按摩尔比Na/Al≥3的要求，同时，连续、均匀地加入温度为70℃—沸点、带搅拌的合成槽内，碳酸钠溶液尽量分散地加入，在合成槽内反应，制得NaF与AlF3的摩尔比≥2.7，过滤性能好，杂质含量较低的高分子比冰晶石。
在本发明中，是按照合成冰晶石(Na3AlF6)所需的NA、Al、F的理论量，氟铝酸中摩尔比6F/Al＝1.00，碳酸钠溶液中的钠与氟铝酸中的铝之摩尔比Na/Al＝3。为了制备出高分子比冰晶石和达到冰晶石晶粒粗大易过滤的目的，PH值是影响过滤性能好坏的关键因素，为此在制备氟铝酸时，采取稍多加氢氟酸的方法。使合成冰晶石的反应槽中料液PH≤4，因此在制备氟铝酸时按照摩尔比6F/Al＝1.0—1.2的量来确定氢氧化铝泥浆和氢氟酸的加入量，为了制出高分子比冰晶石，就必须加足碳酸钠溶液的量，因此碳酸钠溶液中的钠与氟铝酸中的铝的摩尔比Na/Al≥3。
在连续合成冰晶石时，如果采用1个槽制氟铝酸，氢氧化铝与氢氟酸反应不完全，就会有很多未反应的Al(oH)3进入冰晶石合成阶段，对冰晶石的质量起不良影响。采用两个氟铝酸制备槽，就能延长反应时间，使反应完全，得到质量良好的氟铝酸，再将氟铝酸与碳酸钠溶液按照摩尔比Na/Al≥3的量同时连续均匀地加入冰晶石合成槽内反应，这样就可以防止锥冰晶石的产生。但碳酸钠溶液的加入应防止局部PH值增高，保证冰晶石的质量和过滤性能良好，有利于生产进行，为此在冰晶石合成槽内料液的强烈搅拌下，将碳酸钠溶液分散地加入到料液表面或料液表面以下深处，分散地加入的方式可通过深插入合成槽内液下的钻有多个小孔的加料管均匀分散地连续加入反应液中。氟铝酸制备和冰晶石合成中，为了保证反应完全，均应保证整个反应体系的温度为70℃—沸点，在制造冰晶石的过程中，要测定料液中的当量比和摩尔比是困难的，为此，借助于测定料液总酸度的方法来控制氟铝酸制备时的摩尔比6F/Al和合成冰晶石时的摩尔比Na/Al，一般控制氟铝酸总酸度90—130g/l，最好是100—110g/l，冰晶石料浆总酸度≤12g/l，一般为4—8g/l，根据以上所述本发明方法的生产过程为：将氢氟酸和氢氧化铝加到第一个合成槽里反应生成氟铝酸；然后进入第二个合成槽继续反应，使反应完全，得到质量良好的氟铝酸，氟铝酸流入第三个合成槽，与碳酸钠溶液反应生成冰晶石料浆，冰晶石料浆流入第四个合成槽中继续反应，将生成物送过滤机过滤得湿冰晶石，经干燥得高分子比冰晶石成品。下面结合附图和实施例对本发明作出进一步详细描述，
图1是试验研究中工艺流程图
图2是用于工业生产中工艺流程图
图中：1—输水管 2—氢氧化铝输入管 3—氢氧化铝制浆槽
4、7、13、17—溢流管 5、8、23、25—氟铝酸制备槽
6、21—氢氟酸输送管 10、12、28、30—冰晶石合成槽
11—碳酸钠输送管 14、15、16、32、33、34—流量计
22—氢氧化铝泥浆输送管24、26、29、—连通管道 27—碳
酸钠溶液输送管 31—冰晶石料浆输送管
按照图1的流程，水和氢氧化铝从1和2根据所要求的氢氧化铝泥浆比重所需的量加入搅拌的氢氧化铝制浆槽(3)中制成氢氧化铝泥浆，通过溢流管(4)经流量计(14)与来自氢氟酸输送管(6)并经流量计(15)的氢氟酸按照摩尔比6F/Al＝1.0—1.2的比例同时连续均匀地加入温度为70℃—沸点，带搅拌的氟铝酸制备槽(5)的料面上，在槽内反应得氟铝酸，氟铝酸制备槽(5)中的料液再经溢流管(7)流入温度为70℃—沸点带搅拌的反应槽(8)中继续反应，制得质量良好的氟铝酸，氟铝酸再经溢流管(9)与来自碳酸钠溶液输送管(11)经流量计(16)的碳酸钠溶液同时连续均匀地加入温度为70℃—沸点搅拌的冰晶石合成槽(10)中反应，碳酸钠溶液按照摩尔比Na/Al≥3的量分散地加到料面上。冰晶石悬浮液经溢流管(17)流入到与(10)同样的槽(12)中继续反应，再经溢流管(13)送往过滤机得湿冰晶石，经干燥得冰晶石成品。依照上述流程，实现连续生产。
图2的工艺过程与图1的不同之处，除氢氧化铝泥浆加入槽中料面上外，其余各物料入槽均是在各槽料面以下或深处插入碳酸钠溶液加入到冰晶石合成槽(28)中是通过碳酸钠溶液输送管道(27)插入合成槽(28)的液下深处，输送管道(27)的尾部是钻有许多小孔的加料管，有利于碳酸钠溶液均匀分散地连续加入反应液中，工艺控制条件与图1工艺过程所述条件相同。
本发明中，所用氢氟酸可以是无水氟化氢用水溶解后所得的氢氟酸和碳酸钠精制粗氢氟酸除硅后的精酸，氢氟酸浓度为20—30％。所用碳酸钠溶液Na2CO3浓度为220—400g/l。所用氢氧化铝泥浆比重为1.33—1.53
实施例I
依图1所述工艺流程进行连续生产。氢氧化铝泥浆比重为1.33，碳酸钠溶液浓度为Na2CO3220克/升(g/l)，氢氟酸HF浓度为24.52％，氟铝酸温度70℃—沸点，氟铝酸总酸度100—125g/l冰晶石料浆温度70℃—沸点，冰晶石料浆PH≤3。
所得冰晶石成品的化学成分为：F54.32％、Al13.04％、Na31.35％(重量百分比)。
所得冰晶石成品的分子比Na/Al＝2.78
实施例II
依图1所述工艺流程进行连续生产。氢氧化铝泥浆比重1.33，碳酸钠溶液浓度为230g/l，氢氟酸浓度25.5％，氟铝酸温度70℃—沸点冰晶石料浆总酸度1.5—9g/l，冰晶石料浆PH≤3。
所得冰晶石的化学成分为F53.32％ Al13.04％ Na31.35％.
所得冰晶石的分子比：Na/Al＝2.82
实施例III
依图1所述的工艺流程进行连续生产。氢氧化铝泥浆比重1.34，碳
酸钠溶液浓度365—397g/l，氢氟酸浓度25.29％，氟铝酸总酸度110—120g/l，氟铝酸温度70℃—沸点，冰晶石料浆温度70℃—沸点，冰晶石料浆总酸度0.5—12g/l，PH≤4。
所得冰晶石的分子比：Na/Al＝2.82
实施例IV
依图2所示工艺进行连续生产，冰晶石的生产能力为2.5吨/小时，生产中所用氢氧化铝泥浆比重为1.5—1.53，碳酸钠溶液Na2CO3浓度为373—393g/l，氢氟酸HF浓度为22—25％，氟铝酸温度70℃—沸点，氟铝酸总酸度90—120g/l，冰晶石料浆温度70℃—沸点，冰晶石料浆PH≤4，总酸度≤10g/l，产品质量如下表冰晶石数量 (吨) 冰晶石化学成分(％)冰晶石分子比 Na/Al F Al Na Sio2 Fe2o3 100 54.32 13.20 31.29 0.21 0.048 2.78 100 53.89 13.23 31.56 0.19 0.032 2.80 100 54.75 13.42 31.12 0.20 0.034 2.72
本发明高分子冰晶石的制造方法，其工艺流程简单，生产中的工艺条件易于控制，设备投资少，产品生产成本低，产品质量稳定。