[發明專利]一種三氟化氮制備過程中產生的含氟鎳渣的處理方法

有效

• 申請號: 202011453061.5
• 申請日: 2020-12-11
• 公開（公告）號: CN112645396B
• 公開（公告）日: 2022-08-26
• 發明（設計）人: 朱姜濤;蘇嘉軒;張明杰;范娜;王志民;張雷;倪珊珊;呂隨強
• 申請（專利權）人: 中船(邯鄲)派瑞特種氣體股份有限公司
• 主分類號: C01G53/08
• 分類號: C01G53/08;C01G49/02;C01C1/16
• 代理公司: 北京理工大學專利中心 11120
• 代理人: 周蜜;楊志兵

本發明涉及一種三氟化氮制備過程中產生的含氟鎳渣的處理方法，屬于含鎳危險廢物無害化處理技術領域；所述方法如下：(1)將含氟鎳渣粉碎成固體粉末；(2)用氫氟酸溶液溶解含氟鎳渣固體粉末，在30℃～60℃，攪拌，攪拌溶解過程中加入氧化性物質，直至含氟鎳渣全部溶解，得到混合溶液a；(3)用氨水調節混合溶液a的pH值至3.5～4.5，過濾，得到氫氧化鐵沉淀和混合溶液b；(4)繼續用氨水調節混合溶液b的pH值至6.5～7.5，過濾得到氟化鎳和混合溶液c；將混合溶液c加熱濃縮，降溫結晶，得到氟化銨和混合溶液d；所述方法實現了鎳金屬資源和氟化銨的回收和循環利用，可以顯著降低三氟化氮的生產成本。

技術領域

本發明涉及一種三氟化氮制備過程中產生的含氟鎳渣的處理方法，屬于含鎳危險廢物無害化處理技術領域。

背景技術

高純三氟化氮氣體(純度在4.5N以上)在微電子工業中作為一種優良的等離子蝕刻氣體，在集成電路、芯片制造等諸多行業中占據重要地位。目前三氟化氮的制備方法主要為電解法。在電解制備高純三氟化氮的過程中，陽極鎳板會逐漸失去電子而溶解，鎳會以氟化鎳等形式沉積在電解槽底部，沉積時會夾帶一些氟化氫、氟化銨、以及設備中的鐵元素，從而在電解槽底部形成含氟鎳渣，影響電解槽的整體電解效率，從而增加三氟化氮產品的成本。

含氟鎳渣中含有大量的鎳元素和氟元素，少量的鐵元素，除此之外還有氟化氫和氟化銨，屬于固體危險廢物，需要對其進行固廢處理，否則會造成物質的嚴重浪費和重金屬污染。目前對于高純三氟化氮電解生產過程中的含鎳廢渣廢水的處理方式主要有以下幾種方式：一種是對含鎳廢渣中的氟離子進行石灰中和沉淀，再對銨根離子使用化學法進行氨氮處理，這種處理方式只是進行無害化處理，沒有實現資源的循環利用，造成了資源的浪費，且會造成處理成本增加；另一種是將電解含鎳廢渣使用水溶解后，然后固液分離，使液體成為氟化銨水溶液，固體成為含鎳廢渣，固體渣料需繼續進行分離，這種處理方式較為復雜，并且分離的含鎳廢渣屬于危險廢物，仍需交由專業公司處理。還有一種是氫氟酸溶解鎳渣后，向電解液中加入硫酸，采用電解回收金屬鎳，這種處理方式耗能較大，另外加硫酸引入新的雜質，后續處理麻煩。

發明內容

有鑒于此，本發明的目的在于提供一種三氟化氮制備過程中產生的含氟鎳渣的處理方法，所述方法實現了鎳金屬資源和氟化銨的回收和循環利用，可以顯著降低三氟化氮的生產成本。

為實現本發明的目的，提供以下技術方案。

一種三氟化氮制備過程中產生的含氟鎳渣的處理方法，所述方法步驟如下：

(1)將含氟鎳渣粉碎成固體粉末；

(2)用氫氟酸溶液溶解含氟鎳渣固體粉末，溫度控制在30℃～60℃，攪拌，攪拌溶解過程中加入氧化性物質，直至含氟鎳渣全部溶解，得到含氟化鎳、氟化鐵、氟化銨和氫氟酸的混合溶液a；

(3)用氨水調節混合溶液a的pH值至3.5～4.5，過濾，得到氫氧化鐵沉淀和混合溶液b；

(4)繼續用氨水調節混合溶液b的pH值至6.5～7.5，生成氟化銨，且有氟化鎳結晶析出，過濾得到氟化鎳和混合溶液c；將混合溶液c加熱濃縮，降溫結晶，得到氟化銨和混合溶液d；混合溶液d可以加入至步驟(2)的混合溶液a中循環利用。

優選，步驟(1)中所述固體粉末的粒徑大小為0.05mm～5mm。

優選，步驟(2)中氫氟酸溶液中氫氟酸的質量分數為12％～25％。

優選，步驟(2)中含氟鎳渣和氫氟酸溶液的質量比為1:2.0～1:3.5。

其中，步驟(2)中所述氧化性物質為空氣、雙氧水溶液和臭氧中的一種以上。

優選，步驟(2)中所述氧化性物質為空氣和雙氧水溶液中的一種以上。

優選，所述雙氧水溶液中雙氧水的質量分數為10％～40％。