[发明专利]一种利用低浓度氟硅酸生产高分子比冰晶石的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种生产高分子比冰晶石的方法,具体涉及一种利用低浓度氟硅酸生产高分子比冰晶石的方法。

背景技术

冰晶石，也称氟铝酸钠，其分子式为Na₃AlF₆，按其氟化钠与氟化铝的分子之比，可分为高分子比冰晶石和低分子比冰晶石。其中，高分子比冰晶石(nNaF.AlF₃，n：2.8～3.0)是以正冰晶石为主的混合物，可作为炼铝工业用的助溶剂，具有挥发损失少，热稳定性好，环境污染小的优点，在环境保护和经济效益等方面均优于低分子冰晶石。然而，当前国内各电解铝厂大部分使用的是分子比为1.8～2.2的低分子比冰晶石作铝电解的电解质。因此，研究和应用高分子冰晶石来作铝电解的电解质，已经是当务之急。

目前，氟化工所用氟资源主要来源于萤石和磷肥生产过程中的副产物——氟硅酸，又称硅氟氢酸，无水物是无色气体，不稳定，易分解为四氟化硅和氟化氢。其中，传统直接合成法生产氟化铝及冰晶石时，氟硅酸浓度在18～20％，产生较多的中间产物氟化氢气体或氢氟酸，给生产设备材质的选择和环境保护都提出更高的要求；同时，原始氟硅酸浓度越高，生成的氟化铝浓度相应也高，越早析出结晶，氟化铝收率降低。而原始氟硅酸浓度越低，反应速度慢，析出的二氧化硅晶体颗粒细，料浆呈胶体状，粘度大，阻碍与氢氧化铝的反应，同时过滤速度慢，滤饼水洗困难，滤饼中含液量高，氟化铝收率降低。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提供一种高收率的利用低浓度氟硅酸生产高分子比冰晶石的方法。

本发明解决其技术问题采用的技术方案是，一种利用低浓度氟硅酸生产高分子比冰晶石的方法，包括以下步骤：

(1)氟化铝溶液的合成：将浓度为13～14％(优选浓度为13％)氟硅酸通过换热器加热至65℃～75℃，然后经计量后加入反应器，接着加入计量的氢氧化铝，其中，氟硅酸与氢氧化铝的计量比为1:1.01～1：1.05(优选计量比为1∶1.02)，在70～80℃(优选80℃)，搅拌反应12～16min(优选反应时间为16min)，反应完毕后，用水冲洗反应槽内剩余产物，与反应产物合并，过滤，然后用水洗涤滤饼，将洗涤液与反应滤液合并，即得氟化铝溶液；

(2)冰晶石的合成：将制得的氟化铝溶液与氟化钠按计量比1:2.8～1：3.2(优选计量比为1∶3)，在80～90℃(优选90℃)下，搅拌下反应50～60min(优选反应时间为60min)，反应完毕将反应物过滤，滤液送入污水池进行处理，滤饼控制在120℃～150℃下闪蒸干燥，即得高分子比冰晶石。

本发明是以温法磷酸生产稀磷酸浓缩过程中和反应以及生产过磷酸钙中和反应中得到的低浓度氟硅酸，采用直接法生产中间产物氟化铝，然后合成高分子比冰晶石，不仅制备的中间产物氟化铝浓度低、稳定、收率高；而且合成高分子比冰晶石品质高、收率也高。与此同时，本发明在生产过程中的污水只有氟化铝母液带入，与其他生产工艺相比，其污水量少，且易处理。

具体实施方式

以下结合实施例对本发明作进一步说明。

先采用H₂SiF₆与AL(OH)₃合成ALF₃溶液，然后再加入固体氟化钠，制备高分子比冰晶石，反应式如下：

2AL(OH)₃+H₂SiF₆＝2ALF₃+SiO₂+4H₂O(1)

ALF₃++3NaF＝Na₃ALF₆(2)

实施例1

1、氟化铝溶液的合成：将浓度为13％氟硅酸通过石墨换热器加热至65℃～75℃，然后经计量后加入反应器，接着加入计量的氢氧化铝，其中，氟硅酸与氢氧化铝的计量比为1∶2，反应温度控制在80℃，搅拌反应16min，反应气体抽入尾气洗涤排空，反应完毕后，用水冲洗反应槽内剩余产物，一并与反应物排放到下道工序的Sio₂过滤机上过滤。