CN100595156C

CN100595156C - 超细冰晶石的生产方法

Info

Publication number: CN100595156C
Application number: CN200810049609A
Authority: CN
Inventors: 王志勇; 李民菁; 史智慧; 李高军; 李淮颜; 廖学建
Original assignee: HENAN WEILAI ALUMINUM GROUP
Current assignee: HENAN WEILAI ALUMINUM GROUP
Priority date: 2008-04-23
Filing date: 2008-04-23
Publication date: 2010-03-24
Anticipated expiration: 2028-04-23
Also published as: CN101264918A

Abstract

本发明公开一种超细冰晶石的生产方法。以拜耳法***、烧碱和氢氟酸为原料，向拜耳法***中加入烧碱得复合液；将复合液和氢氟酸加入合成槽，反应温度为40～60℃、pH≥10；加完料后陈化20～30分钟；过滤，将滤饼在150～300℃下干燥至含水率0.2%以下，即得冰晶石成品。本方法在常温常压下进行，工艺简单，易于操作和控制，热源来自反应热，无需增加加热设备；通过调整反应温度、pH及陈化时间等参数，使产品粒径D50控制在1～5μm，呈良好的正态分布；产品中NaF与AlF₃的分子比可调，可调整为1.7～2.9；生产时成本低、污染少，不需三废处理，有利于环保。

Description

超细冰晶石的生产方法

一、技术领域：

本发明涉及一种铝电解助熔剂，特别是涉及一种超细冰晶石的生产方法。

二、背景技术：

人造冰晶石主要用于铝电解的助熔剂，也用于橡胶、砂轮的耐磨填充剂、搪瓷乳白剂、玻璃遮光剂、焊材助熔剂、铸造脱氧剂、链烯烃复合催化剂、农药杀虫剂和化妆品添加剂等方面，其中90％以上用于铝电解助熔剂。

传统的人造冰晶石是湿法生产，如氢氧化铝-氢氟酸-纯碱法、氟硅酸钠-氢氧化铝-纯碱法、氟化铵-铝酸钠法、铝酸钠-氢氟酸-烧碱法等方法，合成的冰晶石粒径D50一般在15μm左右，滤饼含水率一般在30～35％。这些方法所得冰晶石粒度较大，且滤饼含水率较高，烘干时消耗热能较大，因而生产成本较高。在人造冰晶石生产过程中，考虑到飞扬及流动性等操作问题，一般要求冰晶石的粒度较大，考虑较多的是如何取得较大粒度的问题，甚至动用造粒手段，以避免飞扬损失。市场上销售的冰晶石表观粒度一般在1～10mm。目前，在如何生产出粒径较小的冰晶石产品方面考虑较少，限制了冰晶石在其他方面的应用。而在链烯烃复合剂、农药杀虫剂、化妆品的添加剂等领域则需要细粒的冰晶石，现有的产品已不能满足要求。

三、发明内容：

本发明要解决的技术问题：克服背景技术中的缺陷，提供一种工艺简单、易于控制、粒径小、生产成本低的超细冰晶石的生产方法。

本发明的技术方案是：

本发明的方法是以拜耳法***、氢氟酸、烧碱为原料合成超细冰晶石，其反应的方程式为：

Na₂O.Al₂O₃+4NaOH+12HF→2Na₃AlF₆↓+8H₂O

其生产方法包括以下步骤，

(1)以拜耳法***、烧碱和氢氟酸为原料，原料摩尔配比为Al∶Na∶F＝1∶1.8～3∶5～6；

(2)合成时先向拜耳法***中加入烧碱，搅拌，混匀得复合液；

(3)将10～80％的复合液加入合成槽，然后边加料边搅拌，逐步将氢氟酸和余下的复合液加入合成槽，加料过程中控制加料速度，使反应温度保持在40～60℃之间、反应液pH≥10；加完料后终止反应，再陈化20～30分钟；

(4)将陈化后的冰晶石料浆过滤得滤饼和滤液，然后将滤饼在150～300℃下干燥至含水率0.2％以下，即得冰晶石成品。

所述拜耳法***的苛性比α_k＝1.5～2.0，其中含Al₂O₃ 140～150g/L、SiO₂＜0.6g/L、Fe₂O₃＜0.03g/L；

所述的烧碱质量百分比≥96％；所述的氢氟酸质量百分比为25～32％，其中H₂SiF₆的质量百分比＜0.3％；

所述的搅拌的转速为100～150转/分，所述的过滤采用板框压滤机或带式过滤机过滤，所述的干燥采用气流闪蒸干燥或喷雾干燥，干燥温度为150～300℃；

所述滤液需返回氟化氢吸收***，循环使用。

本发明的有益效果：

(1)本发明的方法为湿法生产，反应在常温常压下进行，工艺简单，易于操作和控制，热源来自反应热，无需增加加热设备，无需增加投资；通过调整反应温度、pH值及陈化时间等参数，使产品粒径D50控制在1～5μm，呈良好的正态分布；产品中NaF与AlF₃的分子比可调，可调整为1.7～2.9，更能满足电解铝行业发展的需要。

(2)本发明的方法冰晶石料浆易过滤，滤饼含水率为15～20％，含水率较低，可以省去大量烘干费用，节省生产成本；过滤后的滤液返回氟化氢吸收***循环利用；冰晶石成品回收率在95％以上；生产时污染少，不需三废处理，有利于环保。产品符合国家标准，参见表一、表二。

(3)本发明方法生产的产品可用于链烯烃复合剂、农药杀虫剂和化妆品添加剂等领域，能满足市场需求，具有较好的经济和社会效益。

表一：本发明的冰晶石产品，化验结果数据如下(质量百分含量，％)：

序号	成分	F	Al	Na	SiO<sub>2</sub>	Fe<sub>2</sub>O<sub>3</sub>	SO<sub>4</sub><sup>2-</sup>	CaO	P<sub>2</sub>O<sub>5</sub>	H<sub>2</sub>O	灼减	D50
序号	成分	F	Al	Na	SiO<sub>2</sub>	Fe<sub>2</sub>O<sub>3</sub>	SO<sub>4</sub><sup>2-</sup>	CaO	P<sub>2</sub>O<sub>5</sub>	H<sub>2</sub>O	灼减	D50	1	含量	53.5	14.2	26.5	0.23	0.04	0.54	0.19	0.02	0.20	1.60	2.30
2	含量	54.0	14.3	26.3	0.22	0.04	0.53	0.188	0.02	0.19	1.70	3.20	1	含量	53.5	14.2	26.5	0.23	0.04	0.54	0.19	0.02	0.20	1.60	2.30
2	含量	54.0	14.3	26.3	0.22	0.04	0.53	0.188	0.02	0.19	1.70	3.20	3	含量	52.8	13.8	27.3	0.23	0.03	0.55	0.193	0.02	0.18	1.50	2.50

表二：冰晶石产品国家标准(GB/T4291-2007)：

注：表一、表二中灼减的条件为550℃、30min，表一中D50的单位为μm。

对比可见，本发明的冰晶石产品质量达到GB/T4291-2007标准。

四、附图说明：

图1：超细冰晶石的生产工艺流程图

五、具体实施方式：

实施例一：超细冰晶石的生产方法，参见附图1，包括以下步骤，

(1)原料及用量：以拜耳法***、烧碱和氢氟酸为原料，原料摩尔配比为Al∶Na∶F＝1∶3∶6，即Al³⁺∶Na⁺∶F^-＝1∶3∶6；

要求：拜耳法***的苛性比α_k＝1.5～2.0，其中含Al₂O₃ 140～150g/L、SiO₂＜0.6g/L、Fe₂O₃＜0.03g/L；烧碱中NaOH的质量百分比≥96％；氢氟酸是由HF经水吸收而成的，其中HF质量百分比为25～32％，其中H₂SiF₆的质量百分比＜0.3％。

(2)合成时在拜耳法***中加入烧碱，边加边搅拌，使烧碱溶解，混和均匀后得复合液；

(3)先将40％的复合液加入合成槽，然后在搅拌下逐步将氢氟酸和余下的复合液加入合成槽，搅拌时转速为100转/分，加料过程中通过控制加料速度，使反应温度保持在40～60℃之间、反应液pH≥10；加料完毕后终止反应，再将料浆陈化20分钟；

(4)将陈化后的料浆用带式过滤机过滤得滤饼和滤液，将滤饼在150℃、采用气流闪蒸干燥至含水率在0.2％(质量比)以下，即得冰晶石产品；冰晶石成品收率为97.5％。

(5)将滤液返回氟化氢吸收槽，作为氟化氢的吸收液，循环使用。

实施例二：超细冰晶石的生产方法，同实施例一相同之处不再重述，不同之处在于，

(1)原料及用量：以拜耳法***、烧碱和氢氟酸为原料，原料摩尔配比为Al∶Na∶F＝1∶3∶5；

(2)先将20％的复合液加入合成槽，搅拌，然后在搅拌下逐步将氢氟酸和余下的复合液加入合成槽，搅拌时转速为150转/分，加料过程中通过控制加料速度，使反应温度保持在50～60℃之间、反应液pH≥10；加料完毕后终止反应，终点控制pH为12，再将料浆陈化20分钟；

(3)将陈化后的料浆用带式过滤机过滤得滤饼和滤液，将滤饼在300℃、采用气流闪蒸干燥至含水率为0.2％(质量比)以下，即得冰晶石产品，收率为95.2％。

实施例三：超细冰晶石的生产方法，同实施例一相同之处不再重述，不同之处在于，

(1)原料及用量：以拜耳法***、烧碱和氢氟酸为原料，原料摩尔配比为Al∶Na∶F＝1∶2∶6；

(2)先将70％的复合液加入合成槽，搅拌，然后在搅拌下逐步将氢氟酸和余下的复合液加入合成槽，加料过程中通过控制加料速度，搅拌时转速为120转/分，使反应温度保持在40～50℃之间、反应液pH≥10；加料完毕后终止反应，再将料浆陈化30分钟；

(3)将陈化后的料浆用带式过滤机过滤得滤饼和滤液，将滤饼在200℃、采用气流闪蒸干燥至含水率在0.2％(质量比)以下，即得冰晶石产品，收率为97.4％。

实施例四：超细冰晶石的生产方法，同实施例一相同之处不再重述，不同之处在于，

(1)原料及用量：以拜耳法***、烧碱和氢氟酸为原料，原料摩尔配比为Al∶Na∶F＝1∶2.5∶5.5；

(2)先将60％的复合液加入合成槽，搅拌，然后在搅拌下逐步将氢氟酸和余下的复合液加入合成槽，加料过程中通过控制加料速度，搅拌时转速为140转/分，使反应温度保持在45～55℃之间、反应液pH≥10；加料完毕后终止反应，终点控制pH在10～12之间，再将料浆陈化25分钟；

(3)将陈化后的料浆用带式过滤机过滤得滤饼和滤液，将滤饼在280℃、采用气流闪蒸干燥至含水率在0.2％(质量比)以下，即得冰晶石产品，收率为98.5％。

实施例五：超细冰晶石的生产方法，同实施例一相同之处不再重述，不同之处在于，

(1)原料及用量：以拜耳法***、烧碱和氢氟酸为原料，原料摩尔配比为Al∶Na∶F＝1∶1.8∶5.7；

(2)先将30％的复合液加入合成槽，搅拌，然后在搅拌下逐步将氢氟酸和余下的复合液加入合成槽，加料过程中通过控制加料速度，搅拌时转速为130转/分，使反应温度保持在40～60℃之间、反应液pH≥10；加料完毕后终止反应，终点控制pH在8～10之间，再将料浆陈化22分钟；

(3)将陈化后的料浆用带式过滤机过滤得滤饼和滤液，将滤饼在180℃、采用气流闪蒸干燥至含水率在0.2％(质量比)以下，即得冰晶石产品，收率为96.4％。

实施例六：超细冰晶石的生产方法，同实施例一相同之处不再重述，不同之处在于，

(1)原料及用量：以拜耳法***、烧碱和氢氟酸为原料，原料摩尔配比为Al∶Na∶F＝1∶2.2∶6；

(2)先将50％的复合液加入合成槽，搅拌，然后在搅拌下逐步将氢氟酸和余下的复合液加入合成槽，加料过程中通过控制加料速度，搅拌时转速为150转/分，使反应温度保持在55～60℃之间、反应液pH≥10；加料完毕后终止反应，终点控制pH在9～10之间，再将料浆陈化24分钟；

(3)将陈化后的料浆用带式过滤机过滤得滤饼和滤液，将滤饼在220℃、采用气流闪蒸干燥至含水率在0.2％(质量比)以下，即得冰晶石产品，收率为96.8％。

Claims

1、一种超细冰晶石的生产方法，其特征在于：包括以下步骤，

(2)生产时先向拜耳法***中加入烧碱，搅拌，混匀得复合液；

(3)将10～80％的复合液加入生产槽，然后边加料边搅拌，逐步将氢氟酸和余下的复合液加入生产槽，加料过程中控制加料速度，使反应温度保持在40～60℃之间、反应液pH≥10；加完料后终止反应，再陈化20～30分钟；

(4)将陈化后的冰晶石料浆过滤得滤饼和滤液，然后将滤饼在150～300℃下干燥至含水率0.2％以下，即得冰晶石成品；所得冰晶石产品D₅₀的粒径为1～5μm。

2、根据权利要求1所述的超细冰晶石的生产方法，其特征在于：所述拜耳法***的苛性比α_k＝1.5～2.0，其中含Al₂O₃140～150g/L、SiO₂＜0.6g/L、Fe₂O₃＜0.03g/L。

3、根据权利要求1所述的超细冰晶石的生产方法，其特征在于：所述的烧碱质量百分比≥96％。

4、根据权利要求1所述的超细冰晶石的生产方法，其特征在于：所述的氢氟酸质量百分比为25～32％，其中H₂SiF₆的质量百分比＜0.3％。

5、根据权利要求1～4任一项所述的超细冰晶石的生产方法，其特征在于：所述的搅拌的转速为100～150转/分，所述的过滤采用板框压滤机或带式过滤机过滤，所述的干燥采用气流闪蒸干燥或喷雾干燥，干燥温度为150～300℃。

6、根据权利要求1～4任一项所述的超细冰晶石的生产方法，其特征在于：将所述滤液返回氟化氢吸收***，循环使用。