一种利用电解铝含氟废渣生产冰晶石的方法 【技术领域】
本发明涉及一种生产冰晶石的方法，具体涉及一种利用电解铝含氟废渣生产冰晶石的方法。
背景技术
冰晶石是重要的无机氟化盐，一般指氟铝酸钠，其分子式为Na3AlF6。冰晶石主要用作电解铝行业的助熔剂，还可用作农作物的杀虫剂、搪瓷乳白剂、遮光剂等。冰晶石天然矿很少，目前世界上仅格陵兰岛有可供开采的冰晶石矿，远不能满足需求，因此目前绝大多数的冰晶石都是人工合成的。
人工合成冰晶石的氟主要来源于萤石和磷矿石，而萤石和磷矿石都属于不可再生资源，尤其萤石是重要的战略资源，其开采和使用受到世界各国的限制。因此，世界各国除积极开展利用磷肥氟资源外，也在大力开发利用工业含氟废渣来回收冰晶石。电解铝行业是冰晶石的最大用户，在电解铝过程中副产的含氟废渣，其中约含30％的冰晶石，1～2％的氧化铝，1～3％的氧化钙，其余为沥青碳粒、石墨、碳化铝以及少量硅、铁等杂质，因其杂质含量高，以往都堆弃处理，既污染了环境，又造成氟的浪费。目前利用电解铝含氟废渣制冰晶石的方法主要有两种，一种是采用浮选的方法除去含氟废渣中的碳素，再用氢氟酸提纯冰晶石；一种是将含氟废渣直接高温煅烧脱碳。采用浮选加氢氟酸提纯的方法，在浮选后，还有约5％的碳素是不能除去的，这是因为含氟废渣中含有磷状石墨，在进行球磨浮选时，由于鳞状石墨的层状结构不易被磨细，所以影响浮选效果，在用氢氟酸提纯后，得到的冰晶石产品还是含有约5％的碳素，因此冰晶石产品外观呈现灰白色，质量较差。采用高温煅烧脱碳的方法虽然可以将碳脱除，但其他杂质却不能除去，严重影响冰晶石的质量，而且采用高温煅烧能耗高，增加了冰晶石成本，污染严重。
【发明内容】
本发明的目的是提供一种利用电解铝含氟废渣生产冰晶石的方法。
为了实现以上目的，本发明所采用的技术方案是：一种利用电解铝含氟废渣生产冰晶石的方法，该方法包括以下步骤：
(1)将电解铝含氟废渣粉碎至180～350目，然后进行浮选，得到含有质量百分比为5％～10％碳素的粗冰晶石；
(2)将粗冰晶石放入反应釜中，再向反应釜中加入水，水的质量为粗冰晶石质量的5～15倍，搅拌均匀；
(3)继续搅拌，向反应釜中加入混酸溶液，混酸溶液的质量为粗冰晶石质量的1/5～1/2，之后升温至50～100℃，搅拌0.5～1小时，停止搅拌，其中所述混酸溶液为浓硫酸、浓硝酸和浓氢氟酸的混合液，混酸溶液中浓硫酸、浓硝酸和浓氢氟酸的体积比为V浓硫酸∶V浓硝酸∶V浓氢氟酸＝1∶(3～6)∶(2～5)；
(4)停止搅拌后，反应釜中的料浆用离心机分离，得到的固体经干燥即得产品冰晶石，母液返回步骤(3)循环利用，循环利用2～3次后，返回步骤(2)使用。
其中，步骤(3)中所述浓硫酸为质量百分比为98％的硫酸，所述浓硝酸为质量百分比为65％的硝酸，所述浓氢氟酸为质量百分比为47％的氢氟酸；混酸溶液中浓硫酸、浓硝酸和浓氢氟酸的体积比优选为V浓硫酸∶V浓硝酸∶V浓氢氟酸＝1∶5∶2。
其中，步骤(4)中所述离心机的转速为40～80转/秒。
本发明生产的产品冰晶石呈白色，质量合格，达到冰晶石国家标准要求。本发明的生产方法工艺简单，设备投资少，生产过程中产生的废液全部循环利用，没有污染，环保效益良好。生产的冰晶石产品成本极低，仅为2000元/吨，而和本发明产品冰晶石具有相同质量的工业化生产的冰晶石售价达4500元/吨，因此本发明的经济效益显著。
【具体实施方式】
实施例1
一种利用电解铝含氟废渣生产冰晶石的方法，包括以下步骤：
(1)用球磨机将电解铝含氟废渣粉碎至180～350目，然后进行浮选，得到含有质量百分比为5％碳素的粗冰晶石；
(2)将粗冰晶石放入反应釜中，再向反应釜中加入水，水的质量为粗冰晶石质量的15倍，搅拌均匀；
(3)继续搅拌，向反应釜中加入混酸溶液，混酸溶液的质量为粗冰晶石质量的1/2，之后升温至50℃，搅拌1小时，停止搅拌，其中混酸溶液为浓硫酸、浓硝酸和浓氢氟酸地混合液，混酸溶液中浓硫酸、浓硝酸和浓氢氟酸的体积比为V浓硫酸∶V浓硝酸∶V浓氢氟酸＝1∶3∶2；
(4)停止搅拌后，反应釜中的料浆用离心机分离，离心机的转速为40转/秒，得到的固体经干燥即得产品冰晶石，母液返回步骤(3)循环利用，循环利用3次后，返回步骤(2)使用。
实施例2
一种利用电解铝含氟废渣生产冰晶石的方法，包括以下步骤：
(1)用球磨机将电解铝含氟废渣粉碎至180～350目，然后进行浮选，得到含有质量百分比为10％碳素的粗冰晶石；
(2)将粗冰晶石放入反应釜中，再向反应釜中加入水，水的质量为粗冰晶石质量的5倍，搅拌均匀；
(3)继续搅拌，向反应釜中加入混酸溶液，混酸溶液的质量为粗冰晶石质量的1/5，之后升温至100℃，搅拌0.5小时，停止搅拌，其中混酸溶液为浓硫酸、浓硝酸和浓氢氟酸的混合液，混酸溶液中浓硫酸、浓硝酸和浓氢氟酸的体积比为V浓硫酸∶V浓硝酸∶V浓氢氟酸＝1∶5∶2；
(4)停止搅拌后，反应釜中的料浆用离心机分离，离心机的转速为65转/秒，得到的固体经干燥即得产品冰晶石，母液返回步骤(3)循环利用，循环利用2次后，返回步骤(2)使用。
实施例3
一种利用电解铝含氟废渣生产冰晶石的方法，包括以下步骤：
(1)用球磨机将电解铝含氟废渣粉碎至180～350目，然后进行浮选，得到含有质量百分比为8％碳素的粗冰晶石；
(2)将粗冰晶石放入反应釜中，再向反应釜中加入水，水的质量为粗冰晶石质量的10倍，搅拌均匀；
(3)继续搅拌，向反应釜中加入混酸溶液，混酸溶液的质量为粗冰晶石质量的1/4，之后升温至70℃，搅拌1小时，停止搅拌，其中混酸溶液为浓硫酸、浓硝酸和浓氢氟酸的混合液，混酸溶液中浓硫酸、浓硝酸和浓氢氟酸的体积比为V浓硫酸∶V浓硝酸∶V浓氢氟酸＝1∶6∶5；
(4)停止搅拌后，反应釜中的料浆用离心机分离，离心机的转速为80转/秒，得到的固体经干燥即得产品冰晶石，母液返回步骤(3)循环利用，循环利用3次后，返回步骤(2)使用。
实施例1～实施例3中，使用的浓硫酸为质量百分比为98％的硫酸，浓硝酸为质量百分比为65％的硝酸，浓氢氟酸为质量百分比为47％的氢氟酸。
实施例1、实施例2、实施例3制得的冰晶石产品的质量分析结果见表1所示。
表1各实施例冰晶石产品的质量分析结果