[发明专利]一种三氟化氮制备过程中产生的含氟镍渣的处理方法

说明书

本发明涉及一种三氟化氮制备过程中产生的含氟镍渣的处理方法，属于含镍危险废物无害化处理技术领域；所述方法如下：(1)将含氟镍渣粉碎成固体粉末；(2)用氢氟酸溶液溶解含氟镍渣固体粉末，在30℃～60℃，搅拌，搅拌溶解过程中加入氧化性物质，直至含氟镍渣全部溶解，得到混合溶液a；(3)用氨水调节混合溶液a的pH值至3.5～4.5，过滤，得到氢氧化铁沉淀和混合溶液b；(4)继续用氨水调节混合溶液b的pH值至6.5～7.5，过滤得到氟化镍和混合溶液c；将混合溶液c加热浓缩，降温结晶，得到氟化铵和混合溶液d；所述方法实现了镍金属资源和氟化铵的回收和循环利用，可以显著降低三氟化氮的生产成本。

技术领域

本发明涉及一种三氟化氮制备过程中产生的含氟镍渣的处理方法，属于含镍危险废物无害化处理技术领域。

背景技术

高纯三氟化氮气体(纯度在4.5N以上)在微电子工业中作为一种优良的等离子蚀刻气体，在集成电路、芯片制造等诸多行业中占据重要地位。目前三氟化氮的制备方法主要为电解法。在电解制备高纯三氟化氮的过程中，阳极镍板会逐渐失去电子而溶解，镍会以氟化镍等形式沉积在电解槽底部，沉积时会夹带一些氟化氢、氟化铵、以及设备中的铁元素，从而在电解槽底部形成含氟镍渣，影响电解槽的整体电解效率，从而增加三氟化氮产品的成本。

含氟镍渣中含有大量的镍元素和氟元素，少量的铁元素，除此之外还有氟化氢和氟化铵，属于固体危险废物，需要对其进行固废处理，否则会造成物质的严重浪费和重金属污染。目前对于高纯三氟化氮电解生产过程中的含镍废渣废水的处理方式主要有以下几种方式：一种是对含镍废渣中的氟离子进行石灰中和沉淀，再对铵根离子使用化学法进行氨氮处理，这种处理方式只是进行无害化处理，没有实现资源的循环利用，造成了资源的浪费，且会造成处理成本增加；另一种是将电解含镍废渣使用水溶解后，然后固液分离，使液体成为氟化铵水溶液，固体成为含镍废渣，固体渣料需继续进行分离，这种处理方式较为复杂，并且分离的含镍废渣属于危险废物，仍需交由专业公司处理。还有一种是氢氟酸溶解镍渣后，向电解液中加入硫酸，采用电解回收金属镍，这种处理方式耗能较大，另外加硫酸引入新的杂质，后续处理麻烦。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种三氟化氮制备过程中产生的含氟镍渣的处理方法，所述方法实现了镍金属资源和氟化铵的回收和循环利用，可以显著降低三氟化氮的生产成本。

为实现本发明的目的，提供以下技术方案。

一种三氟化氮制备过程中产生的含氟镍渣的处理方法，所述方法步骤如下：

(1)将含氟镍渣粉碎成固体粉末；

(2)用氢氟酸溶液溶解含氟镍渣固体粉末，温度控制在30℃～60℃，搅拌，搅拌溶解过程中加入氧化性物质，直至含氟镍渣全部溶解，得到含氟化镍、氟化铁、氟化铵和氢氟酸的混合溶液a；

(3)用氨水调节混合溶液a的pH值至3.5～4.5，过滤，得到氢氧化铁沉淀和混合溶液b；

(4)继续用氨水调节混合溶液b的pH值至6.5～7.5，生成氟化铵，且有氟化镍结晶析出，过滤得到氟化镍和混合溶液c；将混合溶液c加热浓缩，降温结晶，得到氟化铵和混合溶液d；混合溶液d可以加入至步骤(2)的混合溶液a中循环利用。

优选，步骤(1)中所述固体粉末的粒径大小为0.05mm～5mm。

优选，步骤(2)中氢氟酸溶液中氢氟酸的质量分数为12％～25％。

优选，步骤(2)中含氟镍渣和氢氟酸溶液的质量比为1:2.0～1:3.5。

其中，步骤(2)中所述氧化性物质为空气、双氧水溶液和臭氧中的一种以上。

优选，步骤(2)中所述氧化性物质为空气和双氧水溶液中的一种以上。

优选，所述双氧水溶液中双氧水的质量分数为10％～40％。