[發明專利]一種工業氟化鋁除鈉工藝

有效

• 申請號: 201310526599.8
• 申請日: 2013-10-31
• 公開（公告）號: CN103539180A
• 公開（公告）日: 2014-01-29
• 發明（設計）人: 余福元;張光旭;崔文青;張魯魯;陳永革;張曉會
• 申請（專利權）人: 洛陽氟鉀科技有限公司
• 主分類號: C01F7/50
• 分類號: C01F7/50
• 代理公司: 鄭州紅元帥專利代理事務所(普通合伙) 41117
• 代理人: 黃軍委

技術領域

本發明涉及一種工業氟化鋁除鈉方法，目的是降低工業生產的氟化鋁中鈉含量。

背景技術

目前工業上氟化鋁的生產有很多種成熟的方案，例如：濕法生產工藝、干法生產工藝、粗酸干法生產工藝等。由精制后的氟化氫氣體和氫氧化鋁料漿反應制得的氟化鋁，因為原料純度都很高，制得的氟化鋁純度也很高，所以沒有鈉離子的困擾。但是采用其它工藝制取氟化鋁時，因為受原料及工藝限制，或多或少都會引入鈉離子，這就會導致制得的氟化鋁中含有少量鈉離子。氟化鋁產品中鈉雜質含量較多（Na≥2.8），就會降低氟化鋁的純度與品級，影響電解質的分子比和電導率，進而影響電解鋁的工藝穩定性，降低氟化鋁的使用性能，同時增加了噸鋁的氟化鋁消耗和污染物的排放。基于此，為了提高氟化鋁的品質，有必要除去氟化鋁產品中的鈉雜質。由于目前對這方面的研究不多，因此，目前還沒有能夠有效降低氟化鋁中鈉含量的成熟技術工藝及方法。

發明內容

本發明針對現有技術不足，提出一種工業氟化鋁除鈉工藝，通過該工藝方法，可以有效降低氟化鋁中雜質鈉的含量，提高氟化鋁的純度。

氟化鋁晶體結構有α、β、γ、ε、δ、η、θ、κ等多種晶型，存在可溶的介穩態α-AlF₃·3H₂O和難溶的β-AlF₃·3H₂O，且β型AlF₃·3H₂O在0~100℃范圍內最穩定。鋁與氫氟酸水溶液在低于25℃反應可得α型AlF₃·3H₂O，在潮濕狀態下α型能緩慢的轉變成β型AlF₃·3H₂O，或受熱直接不可逆轉變成β型。難溶的β型AlF₃·3H₂O經400℃煅燒即可得到無水氟化鋁產品。原理如下：

2Al?+?6HF?→?2α-AlF₃·3H₂O?+?H₂

α-AlF₃·3H₂O?→β-AlF₃·3H₂O

β-AlF₃·3H₂O?→?AlF₃

工業氟化鋁主要以β型三水化物的形式存在，在較低的干燥溫度下，先失去兩分子的結晶水；在較高干燥溫度下失去大部分剩余結晶水。反應方程式如下：

AlF₃·3H₂O?→?AlF₃·H₂O?+?2H₂O

AlF₃·H₂O?→?AlF₃·0.5H₂O?+?0.5H₂O

AlF₃·0.5H₂O?→?AlF₃?+?0.5H₂O

AlF₃加熱到300-400℃能被水蒸氣部分分解為氟化氫和氧化鋁，溫度超過500℃，水解反應劇烈，反應方程式如下：

2AlF₃?+?3H₂O?→?Al₂O₃?+?6HF

β型的氟化鋁微溶于水、酸及堿溶液，甚至與濃硫酸加熱至發煙仍不起反應，而工業制備的粗品氟化鋁中的鈉元素主要以氟鋁酸鈉的形式存在，而氟鋁酸鈉在濃硫酸中能夠完全分解，鑒于以上差異，我們用濃硫酸與氟鋁酸鈉反應，生成硫酸鈉和氫氟酸，再洗滌以除去鈉。反應方程式如下：

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

基于此，本發明采用了如下的技術方案：

一種工業氟化鋁除鈉工藝，其步驟包括：

1）首先將工業氟化鋁在200～400℃下焙燒，使之由α型轉化為β型；

2）然后按照1:10～20的固液比加入濃硫酸，在常溫下攪拌、混合，使之充分反應，使其中的氟鋁酸鈉轉化為可溶的硫酸鈉和硫酸鋁；