CN101570867A - 从用于生产气态氟的电解池中回收污染的电解质的方法 - Google Patents

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J·B·普赖斯
D·克雷格
S·罗宾逊
K·C·贝克曼
A·格林威尔
R·特拉维斯
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Abstract

本发明涉及从用于生产气态氟的电解池中回收污染的电解质的方法。所述污染的电解质是氟氢化钾和氢氟酸的其中具有金属离子的混合物。所述方法具有如下步骤：a)从电解池中移出污染的电解质至处理槽中；b)在处理槽中的污染的电解质中加入锂化合物以引起至少部分金属离子的沉淀；c)使金属离子沉淀到处理槽的底部；d)从处理槽底部移除沉淀的金属离子，以形成回收的电解质；和e)将回收的电解质返回电解池中。

Description

从用于生产气态氟的电解池中回收污染的电解质的方法
技术领域
本发明涉及从用于生产气态氟的电解池(electrolytic cell)中回收(reclaim)电解质的方法。
背景技术
气态氟(F2)由氢氟酸(HF)裂解制备(氢气(H2)作为另一产物)。裂解在电解池中发生。每个电解池典型地含有氟氢化钾(KHF2)和HF的混合物的液体电解质，通常被称为“熔体(melt)”。电力通过所述液体电解质以生成产物。
在电解池操作中，电解池体和电解池头中的金属部件随着时间流逝而腐蚀形成离子，溶解和/或悬浮于所述熔体中。最常见的为铁离子。当电解质中金属离子含量达到约1重量％时(以电解质总重量计)，电解池性能开始恶化。2％时，性能恶化至电解质通常废弃并且电解池补充新电解质的程度。
工业中处理电解质中离子污染的问题的一个方法是加入锂离子源(从例如LiF中得到)。锂离子使其它金属(包括铁离子)沉淀。
商业生产过程中遇到的一个问题是锂离子的过量使用加剧了电解池内的腐蚀速度。另一个问题是污染的电解质的处置。污染的电解质必须在废物处理装置中处理/加工。
具有其中可以控制电解池中的污染的方法将会是理想的。同样理想的是具有其中待处置的污染电解质的量减少的方法。
发明内容
根据本发明，提供从用于生产气态氟的电解池中回收污染的电解质的方法。污染的电解质是氟氢化钾和氢氟酸的混合物，所述混合物中含有金属离子。所述方法具有以下步骤：a)将污染的电解质从所述电解池移入处理槽中；b)向处理槽中的所述污染电解质加入锂化合物，以引起至少部分和优选实质上全部的所述金属离子沉淀；c)允许所述金属离子沉淀到处理槽底部；d)从处理槽底部移除沉淀的金属离子，得到回收的电解质；e)将回收的电解质返还至所述电解池。
根据本发明，提供用于在从用于生产气态氟的电解池中回收污染的电解质时产生污染额度(pollution credit)的方法。
具体实施方式
电解质主要由组分氟氢化钾和/或氢氟酸构成。氟氢化钾典型地占约58-约62重量％，更典型地占约59-约61重量％。氢氟酸典型地占约38-约42重量％和更典型地占约39-约41重量％。
随着时间流逝和使用，电解池的电解质(熔体)被金属离子污染。金属离子典型地源自电解池体、电解池头、其它金属部件和电解池内其他金属接触表面的腐蚀。所述离子可来自电解池内的任何接触金属，包括铁、镍和锰的。铁离子是最常见的。所述金属离子溶于所述熔体中。
为了回收污染的电解质，将所述电解质从电解池移至(即，提取至)单独的处理槽。沉淀剂(settling agent)，即锂化合物，加入处理槽中引起金属离子沉淀。有用的锂化合物是氟化锂(LiF)。金属离子(以及锂离子)可沉淀到处理槽的底部。
沉淀的金属离子从处理槽底部移出至废物流中并被处理掉。典型的，该废物流呈现出如下形式：沉淀的金属离子在较小比例(minor proportion)的去除污染后的电解质中的浆料状混合物。废物流典型地送入废物处理装置中处理。较大比例(major proportion)的所述去除污染的电解质作为回收的电解质返还至电解池中。如果需要，回收的电解质在返回电解池前可以从处理槽中移至保持槽中一段时间。任选地，氟氢化钾和/或氢氟酸可作为必要的加入到所述回收的电解质中以恢复含量至理想的参考水平。
本发明的方法使得通常会必须全部送至废物处理装置进行处理的污染电解质的量明显减少。采用本发明的方法，典型地只有大约30％电解质损失在废物处理中。这样，材料节省和废物处理节省大约70％。
除了材料节省和废物处理节省之外，本发明的方法提供另一优势为最小化回收电解质后电解池中的锂含量。加入到处理槽中电解质中的大多数锂离子沉淀，并且在所述较大比例的去除污染的电解质(去除污染的电解质的剩余部分)返回电解池前，和其它金属离子一起移除。在回收的电解质中锂离子含量为痕量。这样，电解池中电极和接触表面在锂离子中的暴露最小化。最小化电极和其他金属接触表面对锂离子的暴露也使得加快腐蚀速度的危险降至最低。
本发明的另一方面是使用从制备气态氟中使用的电解池中回收污染的电解质的方法，作为产生污染额度的方法，所述污染额度鉴于回收的并不在废物处理装置中处置的电解质数量或比例。
应理解前述描述仅为本发明的举例说明。在不偏离本发明的情况下，本领域技术人员可预见各种替换方案和改变。因此，本发明旨在涵盖所有这些落在所附权利要求范围内的替换方案、改变和变化。

Claims (7)

1.回收电解池中污染的电解质的方法，其中所述污染的电解质是氟氢化钾和氢氟酸的其中具有金属离子的混合物，包括：
a)从所述电解池中移出所述污染的电解质到处理槽中；
b)向所述处理槽中的所述污染的电解质中加入锂化合物，以引起至少部分所述金属离子的沉淀；
c)允许所述金属离子沉淀至所述处理槽的底部；
d)从所述处理槽的底部移出所述沉淀的金属离子，以形成回收的电解质；和
e)将所述回收的电解质返回至所述电解池。
2.如权利要求1所述的方法，其中所述回收的电解质在返回至所述电解池之前移至保持槽中。
3.如权利要求1所述的方法，其中所述锂化合物为氟化锂。
4.如权利要求1所述的方法，其中加入氟氢化钾和/或氢氟酸到所述回收的电解质中以恢复含量至所需的参考水平。
5.如权利要求1所述的方法，其中所述污染的电解质具有约58至约62重量％的氟氢化钾，和约38至约42重量％的氢氟酸。
6.如权利要求1所述的方法，其中所述污染的电解质具有约59至约61重量％的氟氢化钾和约39至约41重量％的氢氟酸。
7.用于产生污染额度的方法，所述产生污染额度考虑了采用权利要求1的方法回收的电解质的比例。
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