[发明专利]用高岭土生产冰晶石的方法

说明书

本发明属于无机氟化物的制备方法。

目前，国内外生产氟化铝的方法，都是采用氢氧化铝和氢氟酸(或氟化氢气体)为原料来制得；而冰晶石都是采用氢氧化铝、氢氟酸和纯碱(或食盐)来制得。这些生产方法，所用的主要原料氢氧化铝、纯碱，价格较高，而且国内氧化铝短缺，每年都需要进口。另外，在生产时，产生的母液不能循环利用，产生的大量废气中，含有氟化氢，对环境造成严重污染。在制备冰晶石时，若不用纯碱，而是使用食盐，所产生的母液含有氢氟酸和盐酸，无法回收利用，也带来许多麻烦。

本发明的目的是采用国内易得、便宜的高岭土(它含有氧化铝)作原料，分别与氢氟酸和芒硝来制备氟化铝和冰晶石，一方面可降低生产成本，另一方面可减少环境污染源。

本发明采用高岭土(粘土)、氢氟酸和芒硝为原料，通过先制备的硫酸铝，然后再用它分别生产氟化铝和冰晶石。

高岭土(粘土)的组成是含有30％以上的氧化铝(AL₂O₃)和不大于2％的三氧化二铁(Fe₂O₃)。

制备的原理是：

1.将含30％以上氧化铝的高岭土，粉碎，在高温下焙烧，然后用硫酸溶液浸取、过滤，得到浓度不低于80克/升的硫酸铝溶液。

其化学反应式为：

2、将所得的硫酸铝与氢氟酸反应，制得氟化铝(ALF₃)。

化学反应式为：

3、硫酸铝与氢氟酸和硫酸钠(芒硝)作用，生成冰晶石(Na₃ALF₆)。

化学反应式为：

本发明的具体实施方案如下：

1、硫酸铝溶液的制备：

将含有30％以上氧化铝、＜2％三氧化二铁组成的高岭土(粘土)粉碎，在650-700℃高温下焙烧，然后用含硫酸不小于200克/升的溶液，在常压100℃左右浸取焙烧好的高岭土(粘土)中的氧化铝1-2小时，浸取液的PH值为2.5-3.0，过滤，得到浓度为80-120克/升的硫酸铝溶液。

滤并洗涤三次，第一次用前一次的第二次洗液洗涤，第二次洗液用前一次第三次洗液洗涤，第三次用清水洗。

2、氟化铝的制备：

将硫酸铝溶液加到合成槽，加热到95℃，边搅边加精制的氢氟酸，并加入5％的氟化铝晶种，保温结晶3小时，过滤，分离晶体及母液，滤并用水洗至PH＝2.5-3.0，干燥，粉碎，得水份＜7％的氟化铝产品。

过滤出的母液再用来制备硫酸铝溶液，而洗液用来制氢氟酸，浓度为27％左右。

3、硫酸钠溶液的制备：

将含70％以上的芒硝粉碎，加入上述硫酸铝洗液(或水)，加热到90-100℃溶解后，立即过滤，制成40％的硫酸钠溶液。

4、冰晶石的制备：

按NaF与ALF₃摩尔比为2∶1-3∶1的比例换算成硫酸铝、氢氟酸和硫酸钠的配料量。

先将硫酸铝溶液加入合成槽，加热至95℃，先加一部分氢氟酸，保持90-95℃，再把剩余的氢氟酸和硫酸钠溶液加入合成槽，反应30分钟后，过滤，分离晶体和母液。第一次合成时，需先加入冰晶石生成量的5％冰晶石作为晶种。

过滤出的滤并用水洗至PH为2.5-3.0，然后将滤并干燥，水分不大于0.8％，制得冰晶石产品。

用此方法生产的氟化铝和冰晶石产品的质量均可达到国家一级品标准。成品成分的化验结果如下：