CN101134590B - 一种生产氟化铝联产白炭黑、硫酸铵的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种生产氟化铝联产白炭黑、硫酸铵的方法，包括以下步骤：将氨水与氟硅酸都配制成一定的浓度，将配制好的氨水和氟硅酸快速反应制得白炭黑晶种，时间在20秒之内，反应终点pH值为6.5-7.5；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，反应终点pH值为8-9，制得白炭黑沉淀和氟化铵溶液的料浆，其中晶种的比例为反应生成白炭黑总量的20～40％；将白炭黑料浆过滤、洗涤，得到白炭黑软膏和氟化铵溶液，白炭黑软膏经洗涤、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的比例在反应炉内混合反应，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，反应产生的固体为硫酸铵产品；无水氢氟酸升温气化后与固体氢氧化铝按反应配比送入在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。

Description

一种生产氟化铝联产白炭黑、硫酸铵的方法
技术领域
本发明涉及一种生产氟化铝联产白炭黑、硫酸铵的方法，尤其涉及一种以氟硅酸为主要原料生产氟化铝联产白炭黑、硫酸铵的方法。
背景技术
氟化铝在电解铝生产中作为助剂，用于降低电解质的熔点、提高电解质的导电率。其传统生产工艺为氢氟酸——干法工艺以及氢氟酸——湿法工艺。氢氟酸——干法工艺的原料为氟化氢和氢氧化铝，其生产工艺为包括对氢氧化铝进行预处理除去结晶水，然后以粉状氢氧化铝与氟化氢气体在500-600℃的温度下充分混合反应，在反应器底部生成三氟化铝，将三氟化铝送入转鼓冷却得成品；氢氟酸——湿法工艺的原料为氢氟酸和氢氧化铝，生产工艺为氢氟酸和氢氧化铝料浆反应、结晶，得三水氟化铝，再经干燥脱水，制得氟化铝产品。上述生产工艺原料价格高，生产成本高。
发明内容
本发明目的在于提供一种生产氟化铝联产白炭黑、硫酸铵的方法，以大大降低生产成本。
为了实现上述目的，本发明的技术方案在于采用了一种生产氟化铝联产白炭黑、硫酸铵的方法，以氟硅酸、氨水及氢氧化铝固体为原料，包括以下步骤：将氨水与氟硅酸都配制成一定的浓度，将配制好的氨水和氟硅酸快速反应制得白炭黑晶种，时间在20秒之内，反应终点pH值为6.5-7.5；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，反应终点pH值为8-9，制得白炭黑沉淀和氟化铵溶液的料浆，其中晶种的比例为反应生成白炭黑总量的20～40％，水、氟硅酸和氨水的加入配比以生成的白炭黑料浆浓度2～3％为标准；将白炭黑料浆过滤、洗涤，得到白炭黑软膏和氟化铵溶液，白炭黑软膏经洗涤、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的比例在反应炉内混合反应，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，反应产生的固体为硫酸铵产品；无水氢氟酸升温气化后与固体氢氧化铝按反应配比送入在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。
所述的氨水与氟硅酸的配制浓度以其反应生产的二氧化硅料浆的浓度为1.5-2.0％为标准。
本发明的反应式为：
H2SiF6+6NH3·H2O＝6NH4F+SiO2↓+4H2O
6NH4F＝3NH4HF2+3NH3↑
2NH4HF2+H2SO4＝4HF+(NH4)2SO4
3HF+Al(OH)3＝AlF3+3H2O
本发明的方法所生产的氟化铝产品质量分析结果
Figure B2006101069743D00021
Figure B2006101069743D00031
白炭黑产品质量分析结果
Figure B2006101069743D00032
硫铵产品质量分析结果
 指标名称   优等品   一等品   合格品   本方法
外观   白色结晶，无可见机械杂质 无可见机械杂质   白色结晶，无可见机械杂质
 氮(N)含量，(以干基计)，％≥   21.0   21.0   20.5   21.3
 水分(H2O)，％≤   0.2   0.3   1.0   0.20
 游离酸(H2SO4)含量，％≤   0.03   0.05   0.20   0.02
本发明的方法以氟硅酸、氨水及氢氧化铝固体为原料生产氟化铝产品，其原料价格低，从而使得本发明的方法的成本大大降低；采用本发明的方法所生产的氟化铝产品的质量指标达到并超过了国标特一级的要求，具有很好的经济价值和社会价值。本发明中的主要原料氟硅酸是磷肥生产过程的副产有害废物，用途很少，并且对周围环境造成了严重影响，氟硅酸的开发处理急需解决。本发明以氟硅酸为主要原料，变废为宝，大大缓解了氟硅酸的积压对周围环境造成的污染。本发明工艺简单，大大降低了的生产成本，具有很好的经济价值和社会价值，易于推广应用。
具体实施方式
实施例1
本实施例的生产氟化铝联产白炭黑、硫酸铵的方法为：
将氨水和氟硅酸都配制成一定的浓度，其配制浓度以其反应生产的二氧化硅料浆的浓度为1.5％为标准；将配制好的氨水和氟硅酸快速反应制得白炭黑晶种，时间在10秒之内，反应终点pH值为6.5；以制好的晶种为基础，将水、氟硅酸和氨水加入反应，反应终点pH值为8，制得白炭黑沉淀和氟化铵溶液的料浆，其中晶种的比例为反应生成白炭黑总量的20％，水、氟硅酸和氨水的加入配比以生成的白炭黑料浆浓度2％为标准；将白炭黑料浆过滤、洗涤，得到白炭黑软膏和氟化铵溶液，白炭黑软膏经洗涤、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150℃，液体氟化氢铵经冷却制得固体氟化氢铵，氨气经回收得氨水返回使用；将氟化氢铵与硫酸按摩尔比2∶1的比例在反应炉内混合反应，反应温度控制在180℃，反应时间为4小时，反应产生的气体经冷凝净化得到无水氢氟酸，反应产生的固体为硫酸铵产品。将无水氢氟酸升温气化后与固体氢氧化铝按反应配比送入在流化床反应器内充分混合并快速反应，反应温度控制在500℃，反应生成了固体产品氟化铝。
实施例2
本实施例的生产氟化铝联产白炭黑、硫酸铵的方法为：
将氨水和氟硅酸都配制成一定的浓度，其配制浓度以其反应生产的二氧化硅料浆的浓度为2.0％为标准，将配制好的氨水和氟硅酸快速反应制得白炭黑晶种，时间在15秒之内，反应终点pH值为7.5；以制好的晶种为基础，将水、氟硅酸和氨水加入反应，反应终点pH值为8.5，制得白炭黑沉淀和氟化铵溶液的料浆，其中晶种的比例为反应生成白炭黑总量的30％，水、氟硅酸和氨水的加入配比以生成的白炭黑料浆浓度2.5％为标准；将白炭黑料浆过滤、洗涤，得到白炭黑软膏和氟化铵溶液，白炭黑软膏经洗涤、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180℃，液体氟化氢铵经冷却制得固体氟化氢铵，氨气经回收得氨水返回使用；将氟化氢铵与硫酸按摩尔比2∶1的比例在反应炉内混合反应，反应温度控制在220℃，反应时间为3小时，反应产生的气体经冷凝净化得到无水氢氟酸，反应产生的固体为硫酸铵产品。无水氢氟酸升温气化后与固体氢氧化铝按反应配比送入在流化床反应器内充分混合并快速反应，反应温度控制在550℃，反应生成了固体产品氟化铝。
实施例3
本实施例的生产氟化铝联产白炭黑、硫酸铵的方法为：将氨水和氟硅酸都配制成一定的浓度，其配制浓度以其反应生产的二氧化硅料浆的浓度为2.0％为标准；将配制好的氨水和氟硅酸快速反应制得白炭黑晶种，时间在15秒之内，反应终点pH值为6.5；以制好的晶种为基础，将水、氟硅酸和氨水加入反应，反应终点pH值为9，制得白炭黑沉淀和氟化铵溶液的料浆，其中晶种的比例为反应生成白炭黑总量的40％，水、氟硅酸和氨水的加入配比以生成的白炭黑料浆浓度3％为标准；将白炭黑料浆过滤、洗涤，得到白炭黑软膏和氟化铵溶液，白炭黑软膏经洗涤、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200℃，液体氟化氢铵经冷却制得固体氟化氢铵，氨气经回收得氨水返回使用；将氟化氢铵与硫酸按摩尔比2∶1的比例在反应炉内混合反应，反应温度控制在250℃，反应时间为3小时，反应产生的气体经冷凝净化得到无水氢氟酸，反应产生的固体为硫酸铵产品。无水氢氟酸升温气化后与固体氢氧化铝按反应配比送入在流化床反应器内充分混合并快速反应，反应温度控制在600℃，反应生成了固体产品氟化铝。
最后所应说明的是：以上实施例仅用以说明而非限制本发明的技术方案，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明进行修改或者等同替换，而不脱离本发明的精神和范围的任何修改或局部替换，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (2)

1.一种生产氟化铝联产白炭黑、硫酸铵的方法，其特征在于：以氟硅酸、氨水及氢氧化铝固体为原料，包括以下步骤：将氨水与氟硅酸都配制成一定的浓度，将配制好的氨水和氟硅酸快速反应制得白炭黑晶种，时间在20秒之内，反应终点pH值为6.5-7.5；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，反应终点pH值为8-9，制得白炭黑沉淀和氟化铵溶液的料浆，其中晶种的比例为反应生成白炭黑总量的20～40％，水、氟硅酸和氨水的加入配比以生成的白炭黑料浆浓度2～3％为标准；将白炭黑料浆过滤、洗涤，得到白炭黑软膏和氟化铵溶液，白炭黑软膏经洗涤、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的比例在反应炉内混合反应，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，反应产生的固体为硫酸铵产品；无水氢氟酸升温气化后与固体氢氧化铝按反应配比送入在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。
2.根据权利要求1所述的生产氟化铝联产白炭黑、硫酸铵的方法，其特征在于：所述的氨水与氟硅酸的配制浓度以其反应生产的二氧化硅料浆的浓度为1.5-2.0％为标准。
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