[發(fā)明專利]一種含氟酸性體系礦化除氟的方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202210192856.8
• 申請(qǐng)日: 2022-02-28
• 公開（公告）號(hào): CN114592125B
• 公開（公告）日: 2023-05-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 韓海生;王靖波;孫偉;茍曉琴;張滎斐;陳文勝;王艦;穆迎迎;馮青舒;彭智敏
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中南大學(xué);湖南有色郴州氟化學(xué)有限公司
• 主分類號(hào): C22B3/44
• 分類號(hào): C22B3/44;C22B3/24;C22B19/20
• 代理公司: 長沙市融智專利事務(wù)所(普通合伙) 43114
• 代理人: 張偉

本發(fā)明公開了一種含氟酸性體系礦化除氟的方法，該方法是將稀硫酸緩慢加入至碳酸鈣粉末分散液中進(jìn)行反應(yīng)，得到硫酸鈣緩釋除氟劑；將含氟酸性溶液與硫酸鈣緩釋除氟劑混合反應(yīng)后，分離氟化鈣沉淀，得到低濃度含氟溶液；將高嶺石加入至低濃度含氟溶液中進(jìn)行吸附后，分離高嶺石，得到除氟溶液。該方法可以實(shí)現(xiàn)酸性體系中高濃度氟離子的深度凈化，避免了傳統(tǒng)沉淀法除氟造成鋅冶煉浸出液酸度降低和鋅離子損失的不利影響，且該方法操作簡單，能耗低、原料成本低，有利于工業(yè)化的應(yīng)用。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種酸性體系中高濃度氟離子的凈化方法，具體涉及一種硫酸鈣緩釋礦化除氟結(jié)合鋁硅礦物高效吸附除氟實(shí)現(xiàn)含氟酸性體系中高濃度氟離子深度凈化的方法，屬于氟凈化技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

強(qiáng)酸性體系中氟離子的凈化是一個(gè)世界性的難題，特別是高濃度氟離子的凈化，而鋅冶煉浸出液中氟離子的凈化最具代表性。強(qiáng)酸性浸出液中高濃度的氟嚴(yán)重影響后續(xù)電解工序。硫酸鋅溶液中的氟主要來源于氧化鋅、銦以及氧化鋅焙燒時(shí)的萃余液，浸出液經(jīng)反復(fù)利用后溶液中氟的濃度越積越高。少部分氟與浸出液中的金屬離子結(jié)合產(chǎn)生沉淀而析出，強(qiáng)酸條件下也能形成氟化氫而揮發(fā)出去，但大部分殘留在浸出液中。氟離子對(duì)陰極板的損害較大，它能與陰極板材料氧化鋁反應(yīng)從而使陰極板失去保護(hù)膜。鋁板暴露在外時(shí)，陰極產(chǎn)生的鋅與鋁作用而粘結(jié)，使得鋅從陰極板剝離困難，嚴(yán)重影響鋅的產(chǎn)量，降低企業(yè)的生產(chǎn)力以及效益。

目前處理濕法煉鋅浸出液中氟主要有吸附法、絮凝沉淀法、離子交換法、沉淀法、鹵化氫氣體法等，除氟方法較多但均存在一定的不足與缺陷，較為常用的為沉淀法以及吸附法。化學(xué)沉淀法主要是通過鈣、鎂離子與氟離子生成氟化鈣、氟化鎂沉淀而除氟，如氯化鈣和石灰。用化學(xué)方程式可表示為：

Ca²⁺+2F^-＝CaF₂↓

Mg²⁺2F^-＝MgF₂↓

但使用氯化鈣引入氯離子，使氯離子濃度更高，從而導(dǎo)致鋅粘連鋁板以及鋁板重復(fù)利用困難等問題，而使用石灰會(huì)影響浸出液酸度，導(dǎo)致鋅大量損失。此外，沉淀法除氟時(shí)產(chǎn)生沉淀細(xì)膩且呈膠狀，過濾困難。吸附法主要用于處理含氟濃度較低的溶液，成本高、吸附劑循環(huán)利用率低，不適于處理高濃度含氟鋅冶煉浸出液。其他方法目前都因存在一定缺陷不適用于工業(yè)生產(chǎn)。

因此，目前迫切需要研究強(qiáng)酸體系下除去高濃度氟，同時(shí)不影響鋅冶煉浸出液的酸堿性以及鋅離子的濃度，且利于后續(xù)電解的氟離子處理方法。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)處理濕法煉鋅酸性浸出液中的氟污染過程，存在影響浸出液酸度、損失有價(jià)金屬、脫氟沉淀過濾困難、氟吸附材料成本高、吸附材料循環(huán)利用率低等一系列問題，本發(fā)明的目的是在于提供一種含氟酸性體系礦化除氟的方法，該方法對(duì)含氟酸性體系中氟離子的脫除過程中先利用硫酸鈣與氟離子的化學(xué)反應(yīng)脫除大部分氟離子，再利用高嶺石的吸附作用脫除殘余的氟離子，是化學(xué)反應(yīng)除氟和物理吸附除氟兩者的完美結(jié)合，能夠?qū)崿F(xiàn)高濃度含氟溶液中氟的高效脫除，特別是化學(xué)反應(yīng)除氟過程中采用特殊的緩釋礦化除氟劑通過在強(qiáng)酸性體系中緩慢釋放鈣離子與氟離子生成晶型較好的氟化鈣沉淀，易于通過簡單過濾方法從溶液中分離，且脫氟過程不改變?nèi)芤后w系酸堿度，同時(shí)物理吸附脫附過程中采用天然的、來源廣泛的高嶺石作為吸附材料，其可以在強(qiáng)酸性體系中穩(wěn)定存在，能夠高效吸附溶液中的氟離子而較少吸附金屬離子，綜上所述，該方法具有成本低、不影響原液酸度、金屬損失率低、氟脫除效果好等優(yōu)點(diǎn)，易于工業(yè)化生產(chǎn)。

為了實(shí)現(xiàn)上述技術(shù)目的，本發(fā)明提供了一種含氟酸性體系礦化除氟的方法，該方法包括以下步驟：

1)將稀硫酸緩慢加入至碳酸鈣粉末分散液中進(jìn)行反應(yīng)，得到硫酸鈣緩釋除氟劑；

2)將含氟酸性溶液與硫酸鈣緩釋除氟劑混合反應(yīng)后，分離氟化鈣沉淀，得到低濃度含氟溶液；

3)將高嶺石加入至低濃度含氟溶液中進(jìn)行吸附后，分離高嶺石，得到除氟溶液。