[發(fā)明專利]回收利用含氟廢物制備氟化鋁的方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011622653.5
• 申請(qǐng)日: 2020-12-30
• 公開（公告）號(hào): CN112777621A
• 公開（公告）日: 2021-05-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 顧曉華;張達(dá)升;陳泓宇;劉思雯
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 淄博華士元環(huán)保科技有限公司
• 主分類號(hào): C01F7/50
• 分類號(hào): C01F7/50
• 代理公司: 青島發(fā)思特專利商標(biāo)代理有限公司 37212
• 代理人: 趙真真

本發(fā)明涉及一種回收利用含氟廢物制備氟化鋁的方法，屬于冰晶石廢料再利用技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明包括以下步驟：(1)將含氟廢料用研磨機(jī)進(jìn)行研磨；(2)將研磨后的含氟廢料與濃硫酸進(jìn)行共混，在高溫條件下進(jìn)行混煉；(3)收集反應(yīng)生成的氣相，并將其進(jìn)行降溫加壓得到液體氟化氫；(4)將液體氟化氫進(jìn)行精餾，得到無(wú)水氟化氫；(5)將步驟(4)制得的無(wú)水氟化氫氣化加熱，與氫氧化鋁進(jìn)行反應(yīng)生成氟化鋁；(6)將未反應(yīng)的含氟尾氣用水洗滌，制備成低濃度的氫氟酸；(7)將低濃度的氫氟酸進(jìn)行精餾得到無(wú)水氟化氫。本發(fā)明不僅避免了氟排放對(duì)人體健康和自然環(huán)境造成的危害，還可以促進(jìn)氟資源的可持續(xù)循環(huán)利用，同時(shí)也是具有高附加值的綠色環(huán)保工藝。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種回收利用含氟廢物制備氟化鋁的方法，屬于冰晶石廢料再利用技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

隨著現(xiàn)代氟化工行業(yè)的蓬勃發(fā)展，伴隨而來(lái)的就是含氟廢料的不斷增加，導(dǎo)致越來(lái)越多企業(yè)所面臨的含氟廢料處理問(wèn)題日益嚴(yán)峻。這些未處理或處理未達(dá)標(biāo)的含氟廢物大量排放會(huì)使土壤、居民生活用水和工業(yè)生產(chǎn)生活用水的氟含量增加，導(dǎo)致環(huán)境被破壞，危害人民的生命健康。同時(shí)這種含氟廢料具有極高的回收再利用價(jià)值。

同時(shí)氟化工行業(yè)產(chǎn)品在現(xiàn)代冶金行業(yè)的也是必不可缺的一部分，尤其是電解鋁行業(yè)中的助熔劑—冰晶石，該氟化物在我國(guó)現(xiàn)代電解鋁行業(yè)生產(chǎn)中得到了廣泛的應(yīng)用，其作用是降低氧化鋁的熔點(diǎn)，從而起到降低企業(yè)的成本同時(shí)也可以提高生產(chǎn)效率。但是這些冰晶石在使用之后會(huì)變成較高氟含量的廢料，針對(duì)這些具有較高氟含量的廢料，在1988年，美國(guó)國(guó)家環(huán)境保護(hù)局曾頒布法令將電解鋁廢料評(píng)定為危險(xiǎn)廢物，1996年明確禁止含氟廢棄物直接填埋或者是露天堆存，要求現(xiàn)役所有電解鋁廠都需要對(duì)其進(jìn)行適當(dāng)?shù)奶幚恚悦夂鷱U棄物對(duì)環(huán)境的污染與危害。

自2004年起我國(guó)電解鋁生產(chǎn)能力和生產(chǎn)總量到目前為止成功保持16年全球第一。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2018年中國(guó)電解鋁建成產(chǎn)能增加到3700萬(wàn)噸，預(yù)計(jì)2020年中國(guó)電解鋁產(chǎn)量達(dá)到4720 萬(wàn)噸。通常，在電解鋁無(wú)機(jī)氟化工行業(yè)是氟化工行業(yè)的重要組成部分，其產(chǎn)品是機(jī)械、電子、冶金等行業(yè)的重要原料和輔料。生產(chǎn)過(guò)程中，每生產(chǎn)1t原鋁就會(huì)產(chǎn)生10-15kg含氟廢料。這樣每年我國(guó)需要解決的含氟廢料將高達(dá)400萬(wàn)噸。對(duì)于這種需求量極高同時(shí)具有非常高回收再利用價(jià)值的含氟廢料。我們將對(duì)其進(jìn)行回收再利用、資源化處理。

在無(wú)機(jī)氟化物中，氟化鋁(A1F₃)是電解鋁工業(yè)中一種常用的添加劑，不溶于酸、堿，微溶于水，具有極強(qiáng)的電化學(xué)穩(wěn)定性。氟化鋁和許多其他金屬氟化物一樣，是一種具有高帶隙和低折射率的材料。由于這些特性，氟化鋁是十分重要的光學(xué)材料，并且在光學(xué)領(lǐng)域作為用于真空紫外線輻射的偏振鏡材料和抗反射涂層材料得到了深入的研究。AlF₃也很適合半導(dǎo)體行業(yè)，因?yàn)樗梢宰鳛橐环N適應(yīng)電子束光刻的抗蝕劑材料。此外，鋰電池行業(yè)對(duì)氟化鋁也是十分重視。因?yàn)榉X可以用于人工SEI層，可提高鋰離子電池的陰極放電倍率和容量保持率。并且研究者發(fā)現(xiàn)當(dāng)與氟化鋰結(jié)合使用氟化鋁時(shí)，其離子電導(dǎo)率也達(dá)到10-6S/cm左右。這說(shuō)明氟化鋁與氟化鋰復(fù)合材料可以作為固體鋰離子電解質(zhì)材料。在電解鋁工業(yè)中的氟化鋁的主要作用是提高電解質(zhì)的導(dǎo)電率并降低熔點(diǎn)，從而降低生產(chǎn)成本、提高生產(chǎn)效率。

目前國(guó)內(nèi)外各種氟化鋁產(chǎn)品根據(jù)生產(chǎn)工藝的不同可以分為三種:濕法氟化鋁、干法氟化鋁和無(wú)水氟化鋁。無(wú)論是用哪種辦法都離不開氟化氫，然而現(xiàn)代氟化氫生產(chǎn)原料主要依賴的是螢石資源。但是螢石是寶貴的非金屬礦產(chǎn)品，屬于世界性枯竭型資源，世界各國(guó)高度重視螢石資源的開發(fā)利用，甚至大量進(jìn)口螢石進(jìn)行儲(chǔ)備。在我國(guó)的螢石資源中，高品位螢石礦所占比例小，共生礦多，利用難度大。由于我國(guó)對(duì)螢石礦資源的保護(hù)、下游產(chǎn)品開發(fā)以及氟資源的利用力度不夠，加之螢石資源常年過(guò)度開采，過(guò)量出口，導(dǎo)致高品位螢石礦消耗過(guò)快。未來(lái)20年，我國(guó)螢石需求量為3700萬(wàn)噸，而目前我國(guó)具有開采價(jià)值的螢石富礦儲(chǔ)量只有大約 3000萬(wàn)噸，即使加上酸級(jí)螢石的儲(chǔ)量也僅可維持25年的使用需求。因此，隨著螢石資源的日益緊缺，如何開發(fā)新的無(wú)水氟化氫生產(chǎn)工藝，實(shí)現(xiàn)氟化工的可循環(huán)發(fā)展，正逐漸成為一個(gè)重要的問(wèn)題擺在我們面前。