[發明專利]一種二次鋁灰酸法脫氟及制備冰晶石的方法

有效

• 申請號: 202010160547.3
• 申請日: 2020-03-10
• 公開（公告）號: CN111333092B
• 公開（公告）日: 2021-04-06
• 發明（設計）人: 張國范;鄧傳宏;劉琨;石晴;李松春;馮海港;荀駱冰;鎮思遠
• 申請（專利權）人: 中南大學;中鋁環保節能集團有限公司;云南科力環保股份公司
• 主分類號: C01F7/54
• 分類號: C01F7/54;C01F7/46;C01C1/02
• 代理公司: 長沙軒榮專利代理有限公司 43235
• 代理人: 羅莎

本發明提供了一種二次鋁灰酸法脫氟及制備冰晶石的方法，包括如下步驟：對二次鋁灰球磨、篩分脫除金屬鋁；取脫除金屬鋁后的鋁灰，加水、加熱浸出；將水浸后的漿料加酸進行酸浸；將酸浸后的漿料進行固液分離，得到酸浸液和酸浸渣；將酸浸液與NaF混合，調節混合后的溶液pH為中性；將調節pH后的溶液加熱攪拌后進行固液分離，得到冰晶石產品和殘液；將所得冰晶石產品烘干，得到成品，將所得殘液返回到球磨過程循環利用。本發明實現了二次鋁灰的無害化利用，并生產出冰晶石、高純度氧化鋁等可再利用的產品，實現了資源循環，提高了企業的經濟效益，具有重要的現實意義和實用價值。

技術領域

本發明涉及鋁工業廢棄資源回收利用領域，特別涉及一種二次鋁灰酸法脫氟及制備冰晶石的方法。

背景技術

金屬鋁是人類利用的第二大金屬，自1888年開始生產以來，累計生產約10億噸，其循環使用率高達75％。但在原生鋁電解冶煉、再生鋁熔鑄循環、鋁加工等所有鋁發生熔融的工序中，熔融的金屬鋁與空氣接觸，表面發生氧化，在熔融體上形成半固體漂浮物，與為降低鋁的熔點而添加的各種氟化合物混合后形成一種不可避免的危險固體廢棄物——鋁灰。鋁灰因來源和鋁含量的不同分為一次鋁灰和二次鋁灰。一次鋁灰主要成分為鋁和鋁氧化物，鋁含量可達30％-70％。二次鋁灰是一次鋁灰、廢屑、邊角料等經鹽浴處理回收之后產生的含3％-10％鋁、鹽溶劑、氧化物和氟化物的混合物。二次鋁灰因成分復雜，與水接觸后易產生氨氣、氫氣、甲烷、氟化氫、氰化物等高危化學品，引起火災；在掩埋過程中，其含有的鹽分導致土壤鹽堿化，氟化物導致植物組織壞死，嚴重危害人體和牲畜骨骼健康。鋁灰中的氟，不僅污染環境，而且影響后續深加工產品的性能，極大阻礙了二次鋁灰綜合利用的步伐，因此，鋁灰中氟的脫除至關重要，對環境保護、資源的高效利用和經濟可持續發展具有重要意義。

冰晶石是常用的電解鋁助熔劑，具備穩定性好、難分解、不揮發、熔點高于鋁、導電性好等優點，被廣泛用于電解鋁生產工藝之中。天然冰晶石蘊藏量極少，主要通過人工制備得到；而其生產原料螢石已面臨嚴重的短缺危機。因此，從資源循環和可持續發展的角度考慮，開發冰晶石的新制備方法，尤其自涉氟行業廢棄物中提取氟資源來制備冰晶石，具有重要的經濟和環境意義。

目前，對于二次鋁灰中氟的脫除有濕法浸出和火法焙燒兩種。專利CN108707752B公開了一種從鋁灰中綜合回收釩和可溶性氟的方法，將鋁灰用熱水浸出得到浸出液；向浸出液中加入沉淀劑得到釩和氟的混合沉淀，加入稀硫酸溶解后過濾分離；向濾渣中加入濃硫酸后加熱攪拌，吸收氟化氫氣體制備氫氟酸產品。該方法僅僅回收可溶性氟，酸耗及能耗較大，對設備要求高且工藝流程復雜。專利CN101823741A公開了一種用鋁灰連續生產鋁電解原料高氟氧化鋁及冰晶石和水玻璃的方法，先將鋁灰加水浸泡、過濾、蒸發濾液得到NaCl和KCl混合晶體；隨后將濾渣高溫焙燒；之后在焙燒產物中加入HF溶液，攪拌下浸泡反應后過濾；濾液經蒸發濃縮后得到的固體經干燥處理后按照現有技術生產冰晶石，蒸發母液與NaOH反應，按現有技術生產水玻璃；濾渣在90-110℃下干燥12小時，獲得含MgF₂的高氟氧化鋁。該方法工藝復雜、能耗高、產品價值偏低，經濟不合算。專利CN104495893A公開了一種冰晶石的制備方法，以鈉長石分解產生的含有硫酸鈣、硫酸鈉和硫酸鋁的固體殘渣和含有氟化硅的氣體生成物為原料生成冰晶石，該方法采用了酸浸，并加入NaF生產冰晶石；但操作復雜、原料昂貴，難以大范圍推廣。專利CN105502451A公布了一種生產氟化鋁聯產高分子比冰晶石的方法，但生產冰晶石作為聯產物，生產效率低下，無法滿足大規模生產。因此，有必要提供一種能實現資源再利用、減少環境污染、提高企業經濟效益的二次鋁灰處理方法。

發明內容

針對現有技術中存在的問題，本發明提供了一種二次鋁灰酸法脫氟及制備冰晶石的方法，其目的是為了一方面能基本脫除鋁灰中的所有氟元素，實現鋁灰浸出渣的無害化處理與去除氟對鋁灰制備的各種材料的影響，提高材料的性能和價值；另一方面可以高效處理含氟廢水，同時回收浸出液中的鋁、氟、鈉等元素制備高附加值產品——冰晶石返回到電解鋁過程，無任何二次廢棄物產生，對提高企業的經濟效益、保護生態環境具有重要的現實意義和實用價值。