一种干法氟化铝的生产方法技术

本发明专利技术公开了一种干法氟化铝生产方法，以由含铝原料制得的氢氧化铝，以磷化工企业副产氟硅酸制得氟化铵，再将所得氢氧化铝和氟化铵为原料，采用固‑气相反应法生产干法氟化铝。该方法简化了工艺流程、减少设备投资，提升品质、降低成本、增加了经济效益。

A production method of dry aluminum fluoride

【技术实现步骤摘要】
一种干法氟化铝的生产方法
本专利技术属于化工
，具体涉及一种干法氟化铝的生产方法。
技术介绍
氟化铝是一种重要的无机化工原料，主要用做电解铝助剂、陶瓷助溶剂、酒精发酵抑制剂、非金属冶炼溶剂等。无水氟化铝为砂状粉末，湿法氟化铝为白色粉末，系针晶状结晶。目前我国氟化铝生产中常见的工艺包括干法和湿法两种。用不同生产方法生产的氟化铝化学物理性质差别很大，直接影响电解生产的操作、指标、产品质量和环境。其中湿法氟化铝以30%氢氟酸为原料，生产成本高、杂质高、流动性差；传统干法氟化铝以80~99.9%氟化氢气体为原料，产品流动性好、杂质含量极低，但该工艺设备投资高，工艺复杂，生产成本高。干法生产工艺因为产品质量好，并且在制备过程中不会造成二次污染，使其具有较为明显的竞争优势，因此在我国一些大型的炼铝厂中的应用最为普遍。现有技术中：公开号为CN101077789A的专利提出了一种生产氟化铝的方法，氟化铵或氟化氢铵和氢氧化铝固体为原料，将氟化铵或氟化氢铵高温气化后与固体氢氧化铝按反应配比送入流化床反应器内充分混合并快速反应，反应温度控制在500~600℃，反应生成了固体产品氟化铝，将氨水和水蒸气的混合气体冷凝得到了氨水。该方法需将氟化铵或氟化氢铵高温气化，以分解产生的氟化氢与氨的混合气体与氢氧化铝反应制得氟化铝。存在的不足是：氟化铵或氟化氢铵气化过程能耗高，核心反应设备为流化床反应器，反应尾气为氨与水蒸气的混气体，需冷凝收得氨水除作为商品出售外，没有很好的利用途径。以氟化铵或氟化氢铵为氟源，原料成本高。同时，没有提出反应过程氨浓度的有效控制方法和氨气燃爆防控措施，存在重大安全隐患。公开号为CN101134590A的专利提出了一种生产氟化铝联产白炭黑、硫酸铵的方法，将氨水与氟硅酸分别配置成一定浓度，将配置好的氨水和氟硅酸快速反应制得白炭黑晶种；以制好的白炭黑晶种为基础，将水、氟硅酸和氨水加入进行反应，制得含氟化铵的白炭黑料浆。将白炭黑料浆滤过、洗涤得白炭黑和氟化铵溶液，白炭黑经洗涤、干燥得到白炭黑产品；氟化铵溶液经浓缩、高温分解制得液体氟化氢铵和氨气，分解温度130~200℃，液体氟化氢铵经冷却制得固体氟化氢铵，氨气经回收制得氨水返回使用；将氟化氢铵与硫酸按摩尔比2:1的比例在反应炉内反应，反应温度控制在150~250℃，反应时间为2~5小时，反应产生的气体经冷凝净化得到无水氢氟酸，反应所产的固体为硫酸铵。无水氢氟酸升温气化后与固体氢氧化铝按反应配比送入流化床反应器内混合反应，反应温度控制在500~600℃，反应生成了固体氟化铝。该方法是由氟硅酸通过氨化制得白炭黑和氟化氢铵，再由氟化氢铵与硫酸反应制得无水氢氟酸和硫酸铵。将无水氢氟酸气化所得氟化氢气体与氢氧化铝反应制得氟化铝，工艺过程所使用的核心设备为流化床反应器。将氟化氢铵生产过程所挥发的氨回收制得氨水返回氟硅酸氨化系统，所回收的氨不能满足氟硅酸氨化需要，需进行补充。公开号为CN101077788A的专利提出了一种氟化铝的生产方法，以氟铝酸铵和氢氧化铝为原料，将氟铝酸铵固体和氢氧化铝固体按反应配比在反应器内充分混合并反应，反应温度控制在500~600℃，反应生成了固体产品氟化铝，将反应生成的氨气和水蒸气的混合气体冷凝得到氨水。该方法存在的不足是：需从市场采购氟铝酸铵，虽然提出了氟铝酸铵与氢氧化铝固体与固体之间的直接反应方法，但没提出适用设备。同时，反应尾气冷凝后得到氨水存在销售负担。生产成本高，产品质量无法得到有效保障。公开号为CN101134588A的专利提出了一种氟化铝的生产方法，以氟硅酸、氢氧化铝为为原料，包括以下步骤:（1）将氟硅酸溶液和硫酸钠固体反应10~60分钟，过滤得到氟硅酸钠固体，硫酸废液处理排放；（2）将氟硅酸钠在300~800舐的温度条件下分解1~5小时，生成氟化钠固体和四氟化硅气体；（3）将四氟化硅气体用水吸收并水解，过滤得到氟硅酸溶液返回去制氟硅酸钠，二氧化硅固体洗涤、干燥得到白炭黑产品；（4）步骤2制得的氟化钠固体与浓度98%以上的硫酸反应，生产的气体冷凝精馏得到无水氢氟酸，固体硫酸钠返回制氟硅酸钠；（5）无水氢氟酸升温气化后与固体氢氧化铝按反应配比送入流化床反应器内混合并快速反应，反应生成了固体产品氟化铝。该方法是以氟硅酸和硫酸钠为原料反应制得氟硅酸钠，再热解氟硅酸钠得到氟化钠和四氟化硅气体。将所得氟化钠与硫酸反应生成无水氢氟酸，将无水氢氟酸气化后与氢氧化铝在流化床反应器内反应制得氟化铝，所使用的核心设备为流化床反应器。存在的不足是在制备氟硅酸钠过程有硫酸废液排放，没有提出可行的处理方法；同时，工艺流程长，能耗高。公开号为CN101654273A的专利提出了一种利用碳酸氢铵制取氟化铝的生产工艺，其特征在于：采用氟硅酸与碳酸氢铵反应，生成氟化铵溶液和二氧化硅沉淀，然后用过滤分离后的氟化铵溶液与六水氯化铝反应制得可溶性β-AlF3·3H2O和氯化铵溶液，可溶性α-AlF3·3H2O结晶转化为不溶性β-AlF3·3H2O，经分离、洗涤、干燥、煅烧得氟化铝成品。该方法所提出的氟化铝生产工艺为湿法工艺，所得氟化铝产品松装密度小，杂质含量高，仅能达到GB/T4292-2017AF-2型标准，市场售价偏低，只能和干法氟化铝混合使用，不为用户所接受。公开号为CN101077787A的专利提出了一种生产氟化铝的方法，以氟化铵或氟化氢铵及硫酸铝为原料，将氟化铵或者氟化氢铵溶液与硫酸铝溶液反应，结晶温度控制在70~110℃，反应时间3~5h，反应结束后过滤、洗涤，固体干燥得到氟化铝产品。液体为硫铵或硫酸氢铵溶液，经浓缩、结晶、干燥得到硫酸铵或硫酸氢铵产品。该方法仍然为湿法工艺，存在着与CN101654273A专利共同的缺点。
技术实现思路
针对上述工艺存在的不足，为了克服现有技术的缺点，本申请提出了一种新的干法氟化铝生产方法。该方法简化了工艺流程、减少设备投资，提升品质、降低成本、增加了经济效益。为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是：该干法氟化铝生产方法，其特征在于：以由含铝原料制得的氢氧化铝，以磷化工企业副产氟硅酸制得氟化铵，再以所得氢氧化铝和氟化铵为原料，采用固相混合反应法生产干法氟化铝；具体的，氢氧化铝、氟化铵的制备及固-气相反应按下述步骤操作：1、氢氧化铝制备工序1：含铝物料的预处理以煤矸石、粉煤灰或其它含铝矿物、尾矿、废渣中的任意一种戓两种或两种以上的混合物为原料；将上述含铝原料粉碎、研磨得细度为80~200目的含铝物料粉体；工序2：浸出将工序1所得粉体与液体于酸浸反应器中混合，所述液体为水或来自酸浸残渣洗涤工序的洗出液及加入适量无机酸的混合液，混合后控制工艺条件进行浸出反应，使所述物料中的铝、铁转化为硫酸盐或氯化物而进入液相，反应结束，经过滤收得含有硫酸盐或氯化物的酸浸出液和主要成份为二氧化硅的酸浸残渣;将所得酸浸出液送铝、铁分离工序，将酸浸残渣洗涤后送硅综合利用工序，洗涤酸浸残渣所得洗出液返回酸浸工序用作配料液;工序3：分离、提取步骤1：将工序2所得酸浸出本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种干法氟化铝生产方法，其特征在于：以由含铝原料制得的氢氧化铝，以磷化工企业副产氟硅酸制得氟化铵，再以所得氢氧化铝和氟化铵为原料，采用固相混合反应法生产干法氟化铝；具体的，氢氧化铝、氟化铵的制备及固-气相反应按下述步骤操作：/n(1)、氢氧化铝制备/n工序1：含铝物料的预处理/n以煤矸石、粉煤灰或其它含铝矿物、尾矿、废渣中的任意一种戓两种或两种以上的混合物为原料；将上述含铝原料粉碎、研磨得细度为80~200目的含铝物料粉体；/n工序2：浸出/n将工序1所得粉体与液体于酸浸反应器中混合，所述液体为水或来自酸浸残渣洗涤工序的洗出液及加入适量无机酸的混合液，混合后控制工艺条件进行浸出反应，使所述物料中的铝、铁转化为硫酸盐或氯化物而进入液相，反应结束，经过滤收得含有硫酸盐或氯化物的酸浸出液和主要成份为二氧化硅的酸浸残渣;将所得酸浸出液送铝、铁分离工序，将酸浸残渣洗涤后送硅综合利用工序，洗涤酸浸残渣所得洗出液返回酸浸工序用作配料液;/n工序3：分离、提取/n步骤1：将工序2所得酸浸出液送铝分离工序，于还原反应器中与还原剂混合，通过反应使酸浸出液中的Fe

【技术特征摘要】
1.一种干法氟化铝生产方法，其特征在于：以由含铝原料制得的氢氧化铝，以磷化工企业副产氟硅酸制得氟化铵，再以所得氢氧化铝和氟化铵为原料，采用固相混合反应法生产干法氟化铝；具体的，氢氧化铝、氟化铵的制备及固-气相反应按下述步骤操作：
(1)、氢氧化铝制备
工序1：含铝物料的预处理
以煤矸石、粉煤灰或其它含铝矿物、尾矿、废渣中的任意一种戓两种或两种以上的混合物为原料；将上述含铝原料粉碎、研磨得细度为80~200目的含铝物料粉体；
工序2：浸出
将工序1所得粉体与液体于酸浸反应器中混合，所述液体为水或来自酸浸残渣洗涤工序的洗出液及加入适量无机酸的混合液，混合后控制工艺条件进行浸出反应，使所述物料中的铝、铁转化为硫酸盐或氯化物而进入液相，反应结束，经过滤收得含有硫酸盐或氯化物的酸浸出液和主要成份为二氧化硅的酸浸残渣;将所得酸浸出液送铝、铁分离工序，将酸浸残渣洗涤后送硅综合利用工序，洗涤酸浸残渣所得洗出液返回酸浸工序用作配料液;
工序3：分离、提取
步骤1：将工序2所得酸浸出液送铝分离工序，于还原反应器中与还原剂混合，通过反应使酸浸出液中的Fe3+转化为Fe2+，反应结束，过滤得还原后液和还原残渣；还原后液送沉铝工序，还原残渣返回还原工序循环使用;
步骤2：将步骤1所得还原后液送沉铝工序，以碱调整体系pH值，使酸浸出液中的铝转化为氢氧化铝；
反应结束，经过滤、洗涤得粗氢氧化铝滤饼和含有Fe2+的沉铝后液；所得沉铝后液送铁沉淀工序进一步分离出其中的铁，送氧化铁工业颜料或聚合硫酸铁生产工序用作生产原料；
步骤3：将步骤2所得粗氢氧化铝滤饼送碱溶工序，在碱溶反应器中与水混合，再加氢氧化钠；
正常运行情况下与碳分母液处理工序回收的氢氧化钠溶液混合，使粗氢氧化铝中的铝转化为铝酸钠而进入液相，铁以氢氧化铁或铁酸钠物相留存于滤渣中，由此实现铝与铁的进一步分离；所得含铁滤渣与步骤2所述由沉铝后液沉淀所得铁沉淀物合并，送氧化铁工业颜料或聚合硫酸铁生产工序用作生产原料；所得铝酸钠溶液依次送脱硅、除铁工序；
步骤4：将步骤3所得铝酸钠溶液送脱硅及除铁工序,先加脱硅剂进行脱硅反应，脱硅反应结束，经过滤得硅酸钙滤渣和脱硅后液，硅酸钙滤渣收集存放；再将脱硅后液送除铁工序，加除铁剂除铁；除铁反应结束，依次经压滤、精密过滤得纯净的铝酸钠溶液；
步骤5：
①碳沉析生产工业氢氧化铝
将步骤4所得纯净的铝酸钠溶液送碳沉析反应器，与二氧化碳进行碳沉析反应，经反应使铝酸钠溶液中的铝转化为氢氧化铝；反应结束后，经过滤、洗涤、干燥、包装制得工业氢氧化铝；分离氢氧化铝所得母液主要成份为碳酸钠，送苛化工序与氧化钙或氢氧化钙反应，经过滤得氢氧化钠溶液和碳酸钙；将所得氢氧化钠溶液浓缩后送储罐，再由储罐送粗氢氧化铝碱溶工序用作碱溶剂；所得碳酸钙干燥包装后作为商品出售；
②碳分、种分生产砂状氢氧化铝
在生产高密度或砂状氢氧化铝时，将步骤4所得纯净的铝酸钠溶液送种分反应器，以碳沉析所得碳分氢氧化铝为晶种进行种分反应，使所加入的晶种粒径逐渐长大；
反应结束，经过滤、分级、洗涤、干燥、包装得松装密度为0.9~1.5g/cm3的砂状氢氧化铝；分级工序所得粒径较小的氢氧化铝返回种分反应器继续反应；
将过滤工序所得种分母液送本步骤（1）所述碳沉析反应器，按本步骤（1）所述工艺条件进行碳沉析反应，使母液中的铝酸钠转化为氢氧化铝和碳酸钠，反应结束，经过滤收得碳分氢氧化铝；所得碳分氢氧化铝送种分工序用作晶种，所得碳分母液按本步骤所述方法进行处理；
(2)、氟化铵制备
工序1：氨化反应
步骤1：将由磷化工企业副产的氟硅酸送氨化反应器，与来自氟化铝反应器的氨气进行中和反应，使氟硅酸转化为氟化铵溶液和沉淀白炭黑；
工序2：氟化铵结晶
将工序1所得氟化铵溶液送蒸发器，经蒸发、...

【专利技术属性】
技术研发人员：肖建楠，张梦，夏娇彬，姚青松，王云龙，邢东伟，
申请(专利权)人：河南省睿博环境工程技术有限公司，
类型：发明
国别省市：河南;41