CN110316749A - 一种氟硅酸直接法生产氟化铝的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种氟硅酸直接法生产氟化铝的方法，是以磷酸工业副产氟硅酸、氢氧化铝及氟化铝结晶母液为原料，用氟化铝结晶母液将氢氧化铝粉末预调为浆状，料浆经泵送至预热后的氟硅酸溶液中反应，经脱硅、结晶、烘干、煅烧得到氟化铝产品。本发明在不改变氢氧化铝与氟硅酸反应速率的前提下，循环使用结晶母液与氢氧化铝预调浆，使氢氧化铝与氟硅酸充分反应，避免了氢氧化铝粉末直接与氟硅酸反应过程中产生的包裹现象及泡沫过多导致的漫槽现象，为氟硅酸直接法生产氟化铝提供了一种铝利用率高、工艺流畅、操作稳定的生产工艺。

Description

一种氟硅酸直接法生产氟化铝的方法
技术领域
本发明属化工无机氟化物生产技术领域，具体涉及一种氟硅酸直接法生产氟化铝的方法。
背景技术
氟化铝是炼铝工业的助熔剂，它能够大幅降低氧化铝的熔点。国内炼铝工业所用的氟化铝多为萤石法生产，随着国家生态文明建设的推进，加大了对萤石资源的保护力度，近年来，越来越多的厂家开始采用湿法磷酸副产物生产炼铝工业用的氟化铝。氟硅酸生产氟化铝具有代表性的流程主要有氨法和直接法两种，直接法由于具有流程简单、操作容易、原料品种少、生产成本低等优势，得到了广泛的应用。
目前，氟硅酸直接法生产氟化铝主要采用氢氧化铝粉末与氟硅酸反应的工艺，操作过程中经常出现反应剧烈，反应器内发泡严重甚至出现漫槽的现象，被迫停止氢氧化铝粉末的加入间接延长反应时间增加β-AlF3·3H2O结晶析出的可能性，甚至导致环境污染事故；同时由于反应剧烈加入的氢氧化铝粉末还会被反应生成的硅胶包裹，造成反应不完全、Al利用率低，增加生产成本。法国Aluminum Pechiney公司开发的AP工艺虽然采用氢氧化铝化浆的方式，但化浆后又经过过滤工序将料浆通过转鼓过滤机过滤为湿滤饼再加入预热的氟硅酸溶液中，存在氢氧化铝过滤速率低、工序长、氢氧化铝计量不够准确等弊端。
发明内容
本发明的目的在于解决传统氟硅酸直接法生产氟化铝工艺流程中氢氧化铝粉末与氟硅酸反应过程中出现的漫槽及包裹现象，提供一种铝利用率高、工艺流畅、操作稳定的氟硅酸直接法生产氟化铝的工艺。
实验表明：在相同反应温度条件下，氟硅酸浓度在10％～20％之间变化时，氢氧化铝与氟硅酸的反应速度变化不大，但随着氟硅酸浓度的增加反应会变得剧烈。生成的硅胶会包裹部分氢氧化铝粉末，反应器内发泡严重甚至会出现漫槽现象，新加入的氢氧化铝粉末会浮于泡沫上方反应不完全；更不利的影响是当反应器内出现发泡严重现象后，必须被迫停止加入氢氧化铝粉末待泡沫消失后再加入物料，间接地延长了反应时间不利于后续工序的操作。通过加入氢氧化铝粉末1.0～1.5倍的结晶母液与氢氧化铝粉末预调浆后，再与氟硅酸溶液反应，反应过程中氟硅酸溶液浓度可保持在13.3％～16.2％之间，不会造成反应速度的较大变化，且不再出现发泡、漫槽现象，工艺更流畅、反应进行得更充分。
一种氟硅酸直接法生产氟化铝的方法，本发明用氟化铝结晶母液将氢氧化铝粉末预调为浆状，料浆经泵送至预热后的氟硅酸溶液中反应，经脱硅、结晶、过滤、烘干、煅烧得到氟化铝产品，本发明通过以下步骤得以实现：
1)将氟化铝结晶过滤液与氢氧化铝预调浆，得氢氧化铝料浆；
2)将计量的氢氧化铝料浆用泵输送至预加热到85℃左右的氟硅酸溶液中进行反应；
3)反应后的料浆经过滤、洗涤后得湿白炭黑滤饼及滤液、洗水；
4)滤液与洗水合并后于95℃条件下进行结晶；
5)结晶后料浆经降温冷却、过滤、洗涤后得到湿氟化铝及结晶母液；
6)湿氟化铝经烘干、煅烧后得到氟化铝产品。
其中所述结晶母液与氢氧化铝预调浆，所述结晶母液与氢氧化铝的质量比为1.0:1～1.5:1，优选1.2:1～1.5:1。
本发明所述氟硅酸是指湿法磷酸及磷肥工业副产物，氟硅酸(H2SiF6)质量百分数18％～23％、P2O5质量百分数不高于0.01％、溶液中F/Si摩尔比5:1～6:1。
本发明的有益效果在于：
1)使用结晶母液水对氢氧化铝进行调浆，使氢氧化铝和氟硅酸反应更充分；
2)使用结晶母液水对氢氧化铝进行调浆，使反应更平稳、工艺更流程，避免了发泡严重和漫槽现象及硅胶对氢氧化铝的包裹，Al回收率更高；
3)充分回收了结晶母液中含有的氟、Al资源，生产成本进一步降低；
4)使用泵输送预调浆的氢氧化铝，计量更方便、操作更流畅；
5)副产的白炭黑烘干后疏松、均匀无籽状物、铝含量低，利于后续的综合利用。
附图说明
图1是本发明实施例中工艺流程示意图。
具体实施方式
为使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合实施例对本发明的实质特性和优势做进一步的说明。
实施例
1)将氟化铝结晶过滤液与氢氧化铝按质量比1.5:1预调浆，得氢氧化铝料浆，料浆温度48℃；
2)将计量的氢氧化铝料浆用泵输送至预加热到85℃的计量的氟硅酸溶液中进行反应，氟硅酸过量3％，加料时间4min，氟硅酸溶液中氟硅酸(H2SiF6)质量百分数20.73％，F/Si摩尔比5.3，P2O5质量百分数0.007％，反应温度93℃，反应时间(加料完后)17min；
3)反应后的料浆经过滤、洗涤后得湿白炭黑滤饼及滤液、洗水；
4)滤液与洗水合并后于95℃条件下进行结晶，结晶时间4.5h；
5)结晶后料浆降温冷却至60℃、过滤、洗涤得到湿氟化铝及结晶母液；
6)湿氟化铝于120℃烘干附着水，于180℃煅烧1.5h、550℃煅烧1h脱出结晶水后得到氟化铝产品，氟化铝产品符合GB/T4292-2017规定的AF-2牌号指标。
上述工艺操作流畅，氢氧化铝料浆加入后瞬间分散于氟硅酸溶液中反应均匀，加料过程中未出现发泡、漫槽现象，通过上述工艺得到的白炭黑滤饼均匀无籽状物，烘干后均匀、疏松。实施例所得白炭黑、氟化铝物化指标如表1所示。
表1实施例白炭黑、氟化铝物化指标
对照例
1)将计量的氢氧化铝粉末用皮带秤输送至预加热到85℃的计量的氟硅酸溶液中进行反应，氟硅酸过量3％，加料时间6min，氟硅酸溶液中氟硅酸(H2SiF6)质量百分数20.73％，F/Si摩尔比5.3，P2O5质量百分数0.007％，反应温度93℃，反应时间(加料完后)17min；
2)反应后的料浆经过滤、洗涤后得湿白炭黑滤饼及滤液、洗水；
3)滤液与洗水合并后于95℃条件下进行结晶，结晶时间4.5h；
4)结晶后料浆降温冷却至60℃、过滤、洗涤得到湿氟化铝及结晶母液；
5)湿氟化铝于120℃烘干附着水，于180℃煅烧1.5h、550℃煅烧1h脱出结晶水后得到氟化铝产品，氟化铝产品符合GB/T4292-2017规定的AF-2牌号指标。
氢氧化铝粉末加入后分散不够均匀，氢氧化铝粉末加料至计量质量的一半左右后，反应器内发泡严重，泡沫上方能明显观察到未混合的氢氧化铝粉末，被迫停止加料并加快搅拌速度2min后泡沫逐渐消失继续加入氢氧化铝粉末，通过上述工艺得到的白炭黑滤饼可明显观察到籽状物，烘干后白炭黑有少量较硬的籽状物。对照例所得白炭黑、氟化铝物化指标如表2所示。
表2实施例白炭黑、氟化铝物化指标

Claims (3)

1.一种氟硅酸直接法生产氟化铝的方法，其特征在于，用氟化铝结晶母液将氢氧化铝粉末预调为浆状，料浆经泵送至预热后的氟硅酸溶液中反应，经脱硅、结晶、过滤、烘干、煅烧得到氟化铝产品；包括如下步骤：
1)将氟化铝结晶过滤液与氢氧化铝预调浆，得氢氧化铝料浆；
2)将计量的氢氧化铝料浆用泵输送至预加热到85℃的氟硅酸溶液中进行反应；
3)反应后的料浆经过滤、洗涤后得湿白炭黑滤饼及滤液、洗水；
4)滤液与洗水合并后于95℃条件下进行结晶；
5)结晶后料浆经降温冷却、过滤、洗涤后得到湿氟化铝及结晶母液；
6)湿氟化铝经烘干、煅烧后得到氟化铝产品。
2.根据权利要求1所述的一种氟硅酸直接法生产氟化铝的方法，其特征在于，用氟化铝结晶母液与氢氧化铝预调浆，氟化铝结晶母液与氢氧化铝的质量比为1.0:1～1.5:1。
3.根据权利要求1所述的一种氟硅酸直接法生产氟化铝的方法，其特征在于，所述氟硅酸为湿法磷酸及磷肥工业副产物，氟硅酸(H2SiF6)质量百分数18％～23％、P2O5质量百分数不高于0.01％、溶液中F/Si摩尔比5:1～6:1。
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