[發(fā)明專利]一種電解鋁含氟廢渣生產(chǎn)冰晶石的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201010591904.8
• 申請日: 2010-12-16
• 公開（公告）號(hào): CN102079534A
• 公開（公告）日: 2011-06-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 侯紅軍;劉海霞;楊華春;于賀華;羅成果;師玉萍;馬曉芬
• 申請（專利權(quán)）人: 多氟多化工股份有限公司
• 主分類號(hào): C01F7/54
• 分類號(hào): C01F7/54;B09B3/00
• 代理公司: 鄭州睿信知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 41119
• 代理人: 陳浩

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于鋁金屬冶煉技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種電解鋁含氟廢渣生產(chǎn)冰晶石的方法。

背景技術(shù)

目前，絕大多數(shù)的氟化鹽產(chǎn)品都是以螢石（主要成分CaF₂）為原料生產(chǎn)的，螢石的蘊(yùn)藏量十分有限，作為發(fā)展原子能工業(yè)的重要戰(zhàn)略資源，各國都非常重視對螢石資源的保護(hù)，隨著世界范圍內(nèi)螢石資源的日益匱乏、價(jià)格的不斷攀升，導(dǎo)致無機(jī)氟化工行業(yè)尋求其他氟資源成為必然趨勢。

冰晶石是一種氟鋁酸鹽，也稱氟鋁酸鈉，其分子式為Na₃AIF₆，天然冰晶石是單斜晶系的棱柱形結(jié)晶，無色，由于雜質(zhì)的影響，常呈灰白色、淡黃色或淡紅色，有時(shí)呈黑色。常成不可分割的致密塊體，具有玻璃光澤。微溶于水，呈酸性反應(yīng)，遇硫酸即分解。作為一種化工產(chǎn)品，主要用于冶煉金屬鋁的助熔劑，還可作農(nóng)作物的殺蟲劑，搪瓷乳白劑，玻璃和搪瓷生產(chǎn)用的遮光劑和助熔劑，樹脂橡膠的耐磨填充劑，還可用于鐵合金和沸騰鋼的生產(chǎn)。隨著鋁工業(yè)的迅猛發(fā)展，它的潛在市場份額逐步增加，對質(zhì)量的要求也越來越高。

電解鋁生產(chǎn)過程中，為保證正常的生產(chǎn)，必須使電解槽中的電解液保持合理的高度和潔凈度，因此需要將過多的電解液抽出和打撈漂浮在電解液上部的固體，這些固體在經(jīng)過冷凝后就變成了含氟廢渣。據(jù)測算生產(chǎn)一噸鋁會(huì)產(chǎn)出10.2?公斤的含氟廢渣，其中含30％以上的冰晶石，60％～70％的炭渣。對于這些含氟廢渣，目前通過簡單的提純處理，達(dá)不到返回用于電解鋁的標(biāo)準(zhǔn)，只能采取堆砌的方式進(jìn)行處理，既造成了環(huán)境污染，又浪費(fèi)了氟資源。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種電解鋁含氟廢渣生產(chǎn)冰晶石的方法。該方法是以電解鋁含氟廢渣和濃硫酸為原料，包括以下步驟：

（1）將含氟廢渣與其質(zhì)量1～4倍濃度為98%的濃硫酸在150℃～450℃的溫度下反應(yīng)5～12小時(shí)；

（2）反應(yīng)過程中生成的氣體經(jīng)處理，循環(huán)利用；

（3）反應(yīng)后的固體硫酸鈉和硫酸鋁與濃度為20%～40%的氫氟酸在20℃～40℃下攪拌反應(yīng)0.3～1.5h，制得冰晶石料漿；

（4）將上述料漿過濾，濾餅洗滌、干燥，即得高純度冰晶石；所得濾液和洗滌水分別收集，循環(huán)用于吸收三氧化硫和氟化氫。

反應(yīng)過程中生成的氣體的處理方法為：

（1）反應(yīng)過程中生成的二氧化硫、二氧化碳、氟化氫氣體，經(jīng)冷凝器冷凝；

（2）冷凝結(jié)束后，冷凝器下部的氟化氫液體經(jīng)吸收至濃度為20%～40%，用于后續(xù)反應(yīng)；

（3）冷凝器上部出來的二氧化硫、二氧化碳?xì)怏w，通過干式凈化設(shè)備（旋風(fēng)除塵器、靜電除塵器）分離出90%以上的二氧化碳；

（4）將分離出二氧化碳的二氧化硫氣體經(jīng)濕法凈化系統(tǒng)進(jìn)行凈化；凈化結(jié)束后，二氧化硫進(jìn)入轉(zhuǎn)化器中，在釩催化劑存在下進(jìn)行催化氧化反應(yīng)，轉(zhuǎn)化為三氧化硫，再經(jīng)吸收后濃縮，制得濃硫酸，用于循環(huán)處理廢渣；

（5）分離得到的二氧化碳?xì)怏w經(jīng)凈化后得工業(yè)級(jí)二氧化碳。

第一次反應(yīng)中的氟化氫液體用水吸收，循環(huán)反應(yīng)中用洗滌水吸收；二氧化硫轉(zhuǎn)化為三氧化硫后，第一次反應(yīng)中用水吸收，循環(huán)反應(yīng)中用濾液吸收。

本發(fā)明反應(yīng)方程式如下：

反應(yīng)１：H₂SO₄+2C=CO₂+2SO₂+2H₂O　　　　　　　；

6H₂SO₄+2Na₃AlF₆=?3Na₂SO₄?+Al₂(SO₄)₃+12HF???

反應(yīng)２：3Na₂SO₄?+Al₂(SO₄)₃+12HF=6H₂SO₄+2Na₃AlF₆