一種冰晶石製備的方法

2023-06-26 15:43:26 1

專利名稱：一種冰晶石製備的方法
技術領域：
本發明涉及一種冰晶石製備的方法，該方法可以利用磷肥副產品氟矽酸製備冰晶石。
背景技術：
冰晶石的化學名稱為氟鋁酸鈉，分子式為Na3AlFe冰晶石有天然和人造之分。在工業上主 要用作電解鋁冶煉的熔劑，橡膠、砂輪的耐磨填充劑，搪瓷的增白劑，金屬的熔劑等。冰晶 石生產的傳統工藝為氟鋁酸純鹼法，另外有粘土鹽滷法、氟矽酸鈉法等。
傳統工藝氟鋁酸純鹼法的反應式為
6HF+A1(0H)3 _ H3A1F6+3H20
H:iAlF6+3Na2C03—— 2Na3AlF6+3H20+3C02t
該工藝是傳統經典工藝，技術是十分成熟，主要原料是用氫氟酸，由於氫氟酸價格昂貴， 產品成本高,市場競爭激烈。
US:3656894中報導了一種以磷肥工業副產品氟矽酸鈉為原料製取冰晶石的方法。其反應 式如下 Na2SiF6+4NH3. H20—— 2NaF+4NH4F+Si02+2H20
2NaF+4NH4F+NaA102—— Na3AlF6+4NH3f+2H20
該工藝可以利用磷肥工業的副產品氟矽酸鈉，有利於資源綜合利用和環境保護。但由於該 工藝只能製得含氟化鈉的混合溶液，而氟化鈉溶解度小，反應過程中物流巨大，能耗高，設 備產能低。另有報導,可用氟矽酸和純鹼反應製得氟化鈉溶液,與氟化鋁溶液反應製得冰晶石， 該工藝只能使用含磷量較低的氟矽酸，使用高含磷的氟矽酸產品中磷不能達標。該工藝也存 在由於氟化鈉溶液濃度稀，物流量巨大，能耗高，設備產能低的缺點。
另外，專利號為200410027054. 3披露，用氟矽酸和粘土礦反應製得氟鋁酸溶液，再與鹽滷 反應製得冰晶石，該工藝同樣只能使用含磷量較低的氟矽酸，使用高含磷的氟矽酸產品中磷 不能達標，該工工藝原料利用率低，反應過程中產生大量的廢鹽酸，環境汙染嚴重。

發明內容
針對上述情況，本發明的目的是提供一種冰晶石製備的方法，它用氟矽酸、鋁鹽、氟化 鈉為原料製備冰晶石，其原料氟矽酸來自磷肥的副產品，粘土礦和鋁土礦資源豐富且價格低
廉、易得o
為實現上述目的，本發明的技術方案
一種冰晶石製備的方法，它以氟矽酸、鋁鹽、氟化鈉為原料，用氟矽酸與鋁鹽反應製得 氟化鋁溶液並進行除磷處理，將製得的氟化鋁溶液與氟化鈉反應，氟化鈉以固體形式加入， 其合成冰晶石的化學反應式如
H2SiF6+Al203 _ A1F3+Si02+H20
AlF3+3NaF ~~ Na3AlF6 為實現上述目的，本發明的進一步措施是-
所述的鋁鹽為粘土礦、鋁土礦或氫氧化鋁。所述的氟矽酸與鋁鹽(以氧化鋁表示)的摩 爾比為H2SiF6: A1203 1: 0.6 1.6。所述的氟化鋁與氟化鈉的摩爾比為AIF." NaF 1: 0.85 3. 35。所述的氟矽酸與鋁鹽的反應溫度為50 115°C。所述的氟化鋁與氟化鈉的反應溫 度為60 110°C。所述的氟矽酸的濃度在50-400g/L，氟化鈉中Si02〈l. 5%。
本發明主要釆用氟矽酸與鋁鹽反應製得氟化鋁溶液並進行除磷處理，再將製得的氟化鋁 溶液與固體形式加入的氟化鈉反應合成生產冰晶石的技術方案，克服了傳統的氟鋁酸法冰晶 石製備工藝存在的產品製備成本高，市場競爭力差及氟矽酸鈉為原料製備冰晶石的方法存在 的氟化鈉溶液濃度稀，物流量巨大，能耗高，設備產能低等缺陷。
本發明相比現有技術所產生的有益效果
I、本發明製備的冰晶石，它採用氟矽酸替代較貴的氫氟酸，粘土礦和鋁土礦來源豐富 而價格低廉，生產成本低，在無粘土礦和鋁土礦的地區可用氫氧化鋁替代，擴大本發明的適 應範圍，經濟效益明顯。II、本發明用固體形式加入的氟化鈉替代氟化鈉溶液，大大減少了 母液量，降低能耗，提高勞動生產率。III、本發明的製備工藝中增加了除磷歩驟，可處理一 些高含磷的氟矽酸，擴大了氟矽酸的用途。IV、本發明工藝流程短，便於生產控制。V、本 發明工藝還可以生產高、中、低分子比的冰晶石，可滿足不同客戶的需求。VI、本發明製備 中產生的渣可用作生產水泥的原料，採用氫氧化鋁生產的矽膠可用作生產矽酸鈉的原料，生 產的廢水經處理後可用作吸收氟矽酸，循環利用，實行零排放，本發明對環境無影響。
本發明適合製備的冰晶石用作電解鋁冶煉的熔劑，橡膠、砂輪的耐磨填充劑，搪瓷的增 白劑，金屬的熔劑等。
具體實施例方式
一種冰晶石製備的方法，其具體工藝步驟如下-
1 、先用磷肥副產品氟矽酸和鋁鹽(粘土礦、鋁土礦、氫氧化鋁)按一定比例混合，其 比例為(氟矽酸與鋁鹽中A1A的摩爾比為1: 0.6 1.6)，氟矽酸濃度為50-400g/L，溫度控 制在60-110。C，在帶攪拌的反應槽(02000*2500，防腐PVC材質)中反應lh。
2 、在反應槽中加入除磷劑，除磷劑為鐵鹽，按與氟矽酸中PA摩爾比1: 0.9 1.3進 行配比，再反應10-60分鐘，經過除磷步驟，最終產品磷含量達到國家標準要求。反應終點 以分析溶液中雜質含量達到規定的要求為終點。
2 、反應的料漿通過過濾得到氟化鋁溶液。
3 、氟化鋁溶液和氟化鈉固體(氟化鋁與氟化鈉摩爾比為A1F3: NaF 1: 0.85 3.35) 在反應釜合成，由於採用氟化鈉固體，合成溶液體積大大少於US:3656894，減少物流量和能 量消耗。溫度控制在60-110°C。合成反應以間歇式進行，也可以連續進行。料漿採用真空過 濾，也可採用壓濾或離心過濾的方法。乾燥採用氣流乾燥，也可採用迴轉窯乾燥。
各實施例如下 實施例1
以氫矽酸、氫氧化鋁、氟化鈉生產冰晶石的方法具體工藝步驟如下
a、 氟矽酸濃度50g/L，體積12ni 氫氧化鋁650公斤，氟矽酸和氫氧化鋁按摩爾比 H2SiF6:Al(0H).,l: l進行配料，在反應槽中將氟矽酸升溫至50t，加入氫氧化鋁並開動攪拌， 反應lh。
b、 在上述混合液中加入除磷劑、攪拌10分鐘。 C、通過過濾得到氟化鋁溶液。
d、 氟化鈉與氟化鋁按摩爾比2:1配比，固體氟化鈉670公斤攪拌下加入氟化鋁溶液中， 合成溫度保持90°C，攪拌反應lh，得到冰晶石料漿。
e、 冰晶石料漿經過真空過濾得到軟膏和濾液；軟膏採用氣流閃蒸乾燥法乾燥；得到冰品 石產品，符合國家標準GB/T4291—1999。經分析計算，冰晶石產品收率達到95. 9%。
實施例2
實施例2與實施例1操作步驟相同，其不同之處
步驟a中氟矽酸濃度為400g/L，氫氧化鋁為380公斤；氟矽酸升溫至110°C。
步驟c中氟化鈉為390公斤。
步驟d合成溫度為110°C。
經計算，產品收率達到94. 8%。 實施例3
實施例3與實施例1操作步驟相同，不同之處 步驟a中氟矽酸濃度為320g/L，氫氧化鋁為1730公斤。 步驟c中氟化鈉為1780公斤。 經計算，產品收率達到95.8%。 實施例4
實施例4與實施例1操作步驟相同，不同之處 步驟c中合成溫度為60°C。 經分析計算，冰晶石產品收率達到95.9%。 實施例5
實施例5與實施例1操作步驟相同，不同之處
步驟c中氟化鋁和氟化鈉按摩爾比1:3. 35配比，氟化鈉940公斤。
經計算，產品收率達到95.0%。
實施例6
實施例6與實施例1操作步驟相同，不同之處
步驟c中氟化鋁和氟化鈉按摩爾比1:0. 85配比，氟化鈉503公斤。
經分析計算，冰晶石產品收率達到95.5%。
實施例7
實施例7與實施例1操作步驟相同，不同之處 步驟a中用鋁土礦替代氫氧化鋁，鋁土礦為945公斤。 經分析計算，冰晶石產品收率達到94.5%。 實施例8
實施例8與實施例1操作步驟相同，不同之處 步驟a中用粘土礦替代氫氧化鋁，粘土礦為2500公斤。 經分析計算，冰晶石產品收率達到94.4%。
以上僅僅是本發明的較佳實施例，根據本發明的上述構思，本領域的熟練人員還可對此 作出各種修改和變換。例如，氟化鈉的固體加入方式、氟化鋁溶液的除雜的修改和變換等。 然而，類似的這種變換和修改均屬於本發明的實質。
權利要求
1、一種冰晶石製備的方法，它以氟矽酸、鋁鹽、氟化鈉為原料，用氟矽酸與鋁鹽反應製得氟化鋁溶液並進行除磷處理，將製得的氟化鋁溶液與氟化鈉反應，氟化鈉以固體形式加入，其合成冰晶石的化學反應式如
2、 根據權利要求1所述的一種冰晶石製備的方法，其特徵在於所述的鋁鹽為粘土礦、鋁 土礦或氫氧化鋁。
3、 根據權利要求1所述的一種冰晶石製備的方法，其特徵在於所述的氟矽酸與鋁鹽的摩 爾比為H2SiF6: A1203 1: 0.6 1.6。
4、 根據權利要求1所述的一種冰晶石製備的方法，其特徵在於所述的氟化鋁與氟化鈉的 摩爾比為A1F3: NaF 1: 0. 85 3. 35。
5、 根據權利要求1所述的一種冰晶石製備的方法，其特徵在於所述的氟矽酸與鋁鹽的反 應溫度為50 115°C。
6、 根據權利要求1所述的一種冰晶石製備的方法，其特徵在於所述的氟化鋁與氟化鈉的 反應溫度為60 110°C。
7、 根據權利要求1所述的一種冰晶石製備的方法，其特徵在於所述的氟矽酸的濃度在 50-400g/L，氟化鈉中Si02<l. 5%。
全文摘要
一種冰晶石製備的方法，用氟矽酸與鋁鹽反應製得氟化鋁溶液並進行除磷處理，將製得的氟化鋁溶液與固體氟化鈉反應，得到冰晶石。本發明主要採用氟矽酸與鋁鹽反應製得氟化鋁溶液並進行除磷處理，再將製得的氟化鋁溶液與固體氟化鈉反應生產冰晶石的技術方案，克服了傳統的氟鋁酸法冰晶石製備工藝存在的產品成本高，市場競爭力差及氟矽酸鈉為原料製取冰晶石的方法存在的因氟化鈉溶液濃度稀，物流量巨大，能耗高，設備產能低等缺陷。本發明適合製備的冰晶石用作電解鋁冶煉的熔劑，橡膠、砂輪的耐磨填充劑，搪瓷的增白劑，金屬的熔劑等。
文檔編號C01F7/00GK101391793SQ200810143499
公開日2009年3月25日 申請日期2008年11月5日 優先權日2008年11月5日
發明者劉東曉, 廖志輝, 朱崇高, 李飛躍, 楊天蘭, 林高逵, 段立山, 黎志堅 申請人:湖南有色氟化學有限責任公司