一種利用低濃度氟硅酸生產高分子比冰晶石的方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種生產高分子比冰晶石的方法，具體涉及一種利用低濃度氟硅酸生產高分子比冰晶石的方法。
【背景技術】
[0002]冰晶石，也稱氟招酸鈉，其分子式為Na3AlF6，按其氟化鈉與氟化招的分子之比，可分為尚分子比冰晶石和低分子比冰晶石。其中，尚分子比冰晶石(nNaF.AlF3，n: 2.8?3.0)是以正冰晶石為主的混合物，可作為煉鋁工業用的助溶劑，具有揮發損失少，熱穩定性好，環境污染小的優點，在環境保護和經濟效益等方面均優于低分子冰晶石。然而，當前國內各電解鋁廠大部分使用的是分子比為1.8?2.2的低分子比冰晶石作鋁電解的電解質。因此，研究和應用高分子冰晶石來作鋁電解的電解質，已經是當務之急。
[0003]目前，氟化工所用氟資源主要來源于螢石和磷肥生產過程中的副產物一一氟硅酸，又稱硅氟氫酸，無水物是無色氣體，不穩定，易分解為四氟化硅和氟化氫。其中，傳統直接合成法生產氟化鋁及冰晶石時，氟硅酸濃度在18?20%，產生較多的中間產物氟化氫氣體或氫氟酸，給生產設備材質的選擇和環境保護都提出更高的要求；同時，原始氟硅酸濃度越高，生成的氟化鋁濃度相應也高，越早析出結晶，氟化鋁收率降低。而原始氟硅酸濃度越低，反應速度慢，析出的二氧化硅晶體顆粒細，料漿呈膠體狀，粘度大，阻礙與氫氧化鋁的反應，同時過濾速度慢，濾餅水洗困難，濾餅中含液量高，氟化鋁收率降低。
【發明內容】
[0004]本發明所要解決的技術問題是，提供一種高收率的利用低濃度氟硅酸生產高分子比冰晶石的方法。
[0005]本發明解決其技術問題采用的技術方案是，一種利用低濃度氟硅酸生產高分子比冰晶石的方法，包括以下步驟:
[0006](I)氟化鋁溶液的合成:將濃度為13?14% (優選濃度為13%)氟娃酸通過換熱器加熱至65°C?75°C，然后經計量后加入反應器，接著加入計量的氫氧化鋁，其中，氟硅酸與氫氧化鋁的計量比為1: 1.01?1: 1.05(優選計量比為I: 1.02)，在70?80°C (優選80°C )，攪拌反應12?16min(優選反應時間為16min)，反應完畢后，用水沖洗反應槽內剩余產物，與反應產物合并，過濾，然后用水洗滌濾餅，將洗滌液與反應濾液合并，即得氟化鋁溶液；
[0007](2)冰晶石的合成:將制得的氟化鋁溶液與氟化鈉按計量比1:2.8?1:3.2(優選計量比為1:3)，在80?90°(:(優選90°(:)下，攪拌下反應50?601^11(優選反應時間為601^11)，反應完畢將反應物過濾，濾液送入污水池進行處理，濾餅控制在120 °C?150 °C下閃蒸干燥，即得高分子比冰晶石。
[0008]本發明是以溫法磷酸生產稀磷酸濃縮過程中和反應以及生產過磷酸鈣中和反應中得到的低濃度氟硅酸，采用直接法生產中間產物氟化鋁，然后合成高分子比冰晶石，不僅制備的中間廣物氣化招濃度低、穩定、收率尚；而且合成尚分子比冰晶石品質尚、收率也尚。與此同時，本發明在生產過程中的污水只有氟化鋁母液帶入，與其他生產工藝相比，其污水量少，且易處理。
【具體實施方式】
[0009]以下結合實施例對本發明作進一步說明。
[0010]先采用H2SiF6與AL(OH)3合成ALF3溶液，然后再加入固體氟化鈉，制備高分子比冰晶石，反應式如下:
[0011]2AL(0H)3+H2SiF6 = 2ALF3+Si02+4H20 (I)
[0012]ALF3++3NaF = Na3ALF6 (2)
[0013]實施例1
[0014]1、氟化鋁溶液的合成:將濃度為13%氟硅酸通過石墨換熱器加熱至65°C?75°C，然后經計量后加入反應器，接著加入計量的氫氧化鋁，其中，氟硅酸與氫氧化鋁的計量比為1:2，反應溫度控制在80 V，攪拌反應16min，反應氣體抽入尾氣洗滌排空，反應完畢后，用水沖洗反應槽內剩余產物，一并與反應物排放到下道工序的S12過濾機上過濾。
[0015]2、冰晶石的合成:將脫硅得到的洗滌液與反應濾液送入反應器中，然后加入氟化鈉，其中，氟化鋁母液與氟化鈉的計量比為1: 3，在攪拌下進行反應，反應溫度在90°C，反應時間60min，反應氣體送入尾氣洗滌，洗滌后排空，反應完畢，將反應物送至過濾，濾液送入冰晶石母液罐中，將冰晶石濾餅用絞龍送入閃蒸干燥器中干燥，物料由下而上經風送至旋風下料口及布袋箱下料口，再經冷卻絞龍送入冰晶石儲倉，然后計量包裝冰晶石產品，溫度控制120 °C?150 °C，干燥經布袋除法后排空。
[0016]3、尾氣洗滌:將反應氣體與合成氣體送入尾氣洗滌，尾氣洗滌是由一個文丘里和一個洗滌組成，洗滌后排空，干燥經布袋除法后排空。
[0017]制得中間產物氟化鋁的Al收率可達95%以上，F收率可達90%以上，且可在空氣中長期放置而不吸水。
[0018]制得的冰晶石W(F)> 52% ,w(Al) > 13%，w(Na) < 32%符合GB/T4291-2007冰晶石的技術要求，且冰晶石分子比可達2.8至3.0之間(氟54.5%，鋁13%，鈉31.6%)，達到了高分子比冰晶石的要求。
【主權項】
1.一種利用低濃度氟硅酸生產高分子比冰晶石的方法，其特征在于，包括以下步驟: (1)氟化鋁溶液的合成:將濃度為13?14%氟硅酸通過換熱器加熱至65°C?75°C，然后經計量后加入反應器，接著加入經計量的氫氧化鋁，其中，氟硅酸與氫氧化鋁的計量比為I:1.01?1: 1.05，在70?80 °C，攪拌反應12?16min，反應完畢后，用水沖洗反應槽內剩余產物，與反應產物合并，過濾，然后用水洗滌濾餅，將洗滌液與反應濾液合并，即得氟化鋁溶液； (2)冰晶石的合成:將制得的氟化鋁溶液與氟化鈉按計量比1:2.8?1:3.2，在80?90°C下，攪拌下反應50?60min，反應完畢將反應物過濾，濾液送入污水池進行處理，濾餅控制在.120°C?150°C下閃蒸干燥，即得高分子比冰晶石。2.根據權利要求1所述利用低濃生產高分子比冰晶石的方法，其特征在于，包括以下步驟: (1)氟化鋁溶液的合成:將濃度為13%氟硅酸通過石墨換熱器加熱至65°C?75 0C，然后經計量后加入反應器，接著加入計量的氫氟化鋁，其中，氟硅酸與氫氧化鋁的計量比為1:.1.02，在80°C，攪拌反應16min，反應完畢后，用水沖洗反應槽內剩余產物，與反應產物合并，過濾，然后用水洗滌濾餅，將洗滌液與反應濾液合并，即得氟化鋁溶液； (2)冰晶石的合成:將制得的氟化鋁溶液與氟化鈉按計量比為1:3，在90°C下，攪拌下反應60min，反應完畢將反應物過濾，濾液送入污水池進行處理，濾餅控制在120 °C?150 °C下閃蒸干燥，即得高分子比冰晶石。
【專利摘要】一種利用低濃度氟硅酸生產高分子比冰晶石的方法，包括以下步驟：(1)氟化鋁溶液的合成：將濃度為13～14％氟硅酸通過換熱器加熱至65℃～75℃，與氫氧化鋁在70～80℃，攪拌反應12～16min；反應完畢后，用水沖洗反應槽內剩余產物，與反應產物合并，過濾，然后用水洗滌濾餅，將洗滌液與反應濾液合并，即得氟化鋁溶液；(2)冰晶石的合成：將制得的氟化鋁溶液與氟化鈉按計量比1:2.8～1：3.2，在80～90℃下，攪拌下反應50～60min，反應完畢將反應物過濾，濾液送入污水池進行處理，濾餅控制在120℃～150℃下閃蒸干燥，即得高分子比冰晶石。本發明合成的高分子比冰晶石品質高、收率也高，且其污水量少，且易處理。
【IPC分類】C01F7/54
【公開號】CN105645447
【申請號】
【發明人】陳必春
【申請人】湖北祥福化工科技有限公司
【公開日】2016年6月8日
【申請日】2015年12月29日