CN101734701B - 一种利用电解铝含氟废渣生产冰晶石的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种利用电解铝含氟废渣生产冰晶石的方法,该方法包括以下步骤: (1)将电解铝含氟废渣粉碎至180~350目,然后进行浮选,得到含有质量百分比为5%~10%碳素的粗冰晶石;(2)将粗冰晶石放入反应釜中,再向反应釜中加入水,水的质量为粗冰晶石质量的5~15倍,搅拌均匀;(3)继续搅拌,向反应釜中加入混酸溶液,混酸溶液的质量为粗冰晶石质量的1/5~1/2,之后升温至50~100℃,搅拌0.5~1小时,停止搅拌;(4)停止搅拌后,反应釜中的料浆用离心机分离,得到的固体经干燥即得产品冰晶石,母液返回步骤(3)循环利用,循环利用2~3次后,返回步骤(2)使用。本发明生产的产品冰晶石呈白色,质量合格,达到冰晶石国家标准要求。
Description
技术领域
本发明涉及一种生产冰晶石的方法,具体涉及一种利用电解铝含氟废渣生产冰晶石的方法。
背景技术
冰晶石是重要的无机氟化盐,一般指氟铝酸钠,其分子式为Na3AlF6。冰晶石主要用作电解铝行业的助熔剂,还可用作农作物的杀虫剂、搪瓷乳白剂、遮光剂等。冰晶石天然矿很少,目前世界上仅格陵兰岛有可供开采的冰晶石矿,远不能满足需求,因此目前绝大多数的冰晶石都是人工合成的。
人工合成冰晶石的氟主要来源于萤石和磷矿石,而萤石和磷矿石都属于不可再生资源,尤其萤石是重要的战略资源,其开采和使用受到世界各国的限制。因此,世界各国除积极开展利用磷肥氟资源外,也在大力开发利用工业含氟废渣来回收冰晶石。电解铝行业是冰晶石的最大用户,在电解铝过程中副产的含氟废渣,其中约含30%的冰晶石,1~2%的氧化铝,1~3%的氧化钙,其余为沥青碳粒、石墨、碳化铝以及少量硅、铁等杂质,因其杂质含量高,以往都堆弃处理,既污染了环境,又造成氟的浪费。目前利用电解铝含氟废渣制冰晶石的方法主要有两种,一种是采用浮选的方法除去含氟废渣中的碳素,再用氢氟酸提纯冰晶石;一种是将含氟废渣直接高温煅烧脱碳。采用浮选加氢氟酸提纯的方法,在浮选后,还有约5%的碳素是不能除去的,这是因为含氟废渣中含有磷状石墨,在进行球磨浮选时,由于鳞状石墨的层状结构不易被磨细,所以影响浮选效果,在用氢氟酸提纯后,得到的冰晶石产品还是含有约5%的碳素,因此冰晶石产品外观呈现灰白色,质量较差。采用高温煅烧脱碳的方法虽然可以将碳脱除,但其他杂质却不能除去,严重影响冰晶石的质量,而且采用高温煅烧能耗高,增加了冰晶石成本,污染严重。
发明内容
本发明的目的是提供一种利用电解铝含氟废渣生产冰晶石的方法。
为了实现以上目的,本发明所采用的技术方案是:一种利用电解铝含氟废渣生产冰晶石的方法,该方法包括以下步骤:
(1)将电解铝含氟废渣粉碎至180~350目,然后进行浮选,得到含有质量百分比为5%~10%碳素的粗冰晶石;
(2)将粗冰晶石放入反应釜中,再向反应釜中加入水,水的质量为粗冰晶石质量的5~15倍,搅拌均匀;
(3)继续搅拌,向反应釜中加入混酸溶液,混酸溶液的质量为粗冰晶石质量的1/5~1/2,之后升温至50~100℃,搅拌0.5~1小时,停止搅拌,其中所述混酸溶液为浓硫酸、浓硝酸和浓氢氟酸的混合液,混酸溶液中浓硫酸、浓硝酸和浓氢氟酸的体积比为V浓硫酸∶V浓硝 酸∶V浓氢氟酸=1∶(3~6)∶(2~5);
(4)停止搅拌后,反应釜中的料浆用离心机分离,得到的固体经干燥即得产品冰晶石,母液返回步骤(3)循环利用,循环利用2~3次后,返回步骤(2)使用。
其中,步骤(3)中所述浓硫酸为质量百分比为98%的硫酸,所述浓硝酸为质量百分比为65%的硝酸,所述浓氢氟酸为质量百分比为47%的氢氟酸;混酸溶液中浓硫酸、浓硝酸和浓氢氟酸的体积比优选为V浓硫酸∶V浓硝酸∶V浓氢氟酸=1∶5∶2。
其中,步骤(4)中所述离心机的转速为40~80转/秒。
本发明生产的产品冰晶石呈白色,质量合格,达到冰晶石国家标准要求。本发明的生产方法工艺简单,设备投资少,生产过程中产生的废液全部循环利用,没有污染,环保效益良好。生产的冰晶石产品成本极低,仅为2000元/吨,而和本发明产品冰晶石具有相同质量的工业化生产的冰晶石售价达4500元/吨,因此本发明的经济效益显著。
具体实施方式
实施例1
一种利用电解铝含氟废渣生产冰晶石的方法,包括以下步骤:
(1)用球磨机将电解铝含氟废渣粉碎至180~350目,然后进行浮选,得到含有质量百分比为5%碳素的粗冰晶石;
(2)将粗冰晶石放入反应釜中,再向反应釜中加入水,水的质量为粗冰晶石质量的15倍,搅拌均匀;
(3)继续搅拌,向反应釜中加入混酸溶液,混酸溶液的质量为粗冰晶石质量的1/2,之后升温至50℃,搅拌1小时,停止搅拌,其中混酸溶液为浓硫酸、浓硝酸和浓氢氟酸的混合液,混酸溶液中浓硫酸、浓硝酸和浓氢氟酸的体积比为V浓硫酸∶V浓硝酸∶V浓氢氟酸=1∶3∶2;
(4)停止搅拌后,反应釜中的料浆用离心机分离,离心机的转速为40转/秒,得到的固体经干燥即得产品冰晶石,母液返回步骤(3)循环利用,循环利用3次后,返回步骤(2)使用。
实施例2
一种利用电解铝含氟废渣生产冰晶石的方法,包括以下步骤:
(1)用球磨机将电解铝含氟废渣粉碎至180~350目,然后进行浮选,得到含有质量百分比为10%碳素的粗冰晶石;
(2)将粗冰晶石放入反应釜中,再向反应釜中加入水,水的质量为粗冰晶石质量的5倍,搅拌均匀;
(3)继续搅拌,向反应釜中加入混酸溶液,混酸溶液的质量为粗冰晶石质量的1/5,之后升温至100℃,搅拌0.5小时,停止搅拌,其中混酸溶液为浓硫酸、浓硝酸和浓氢氟酸的混合液,混酸溶液中浓硫酸、浓硝酸和浓氢氟酸的体积比为V浓硫酸∶V浓硝酸∶V浓氢氟酸=1∶5∶2;
(4)停止搅拌后,反应釜中的料浆用离心机分离,离心机的转速为65转/秒,得到的固体经干燥即得产品冰晶石,母液返回步骤(3)循环利用,循环利用2次后,返回步骤(2)使用。
实施例3
一种利用电解铝含氟废渣生产冰晶石的方法,包括以下步骤:
(1)用球磨机将电解铝含氟废渣粉碎至180~350目,然后进行浮选,得到含有质量百分比为8%碳素的粗冰晶石;
(2)将粗冰晶石放入反应釜中,再向反应釜中加入水,水的质量为粗冰晶石质量的10倍,搅拌均匀;
(3)继续搅拌,向反应釜中加入混酸溶液,混酸溶液的质量为粗冰晶石质量的1/4,之后升温至70℃,搅拌1小时,停止搅拌,其中混酸溶液为浓硫酸、浓硝酸和浓氢氟酸的混合液,混酸溶液中浓硫酸、浓硝酸和浓氢氟酸的体积比为V浓硫酸∶V浓硝酸∶V浓氢氟酸=1∶6∶5;
(4)停止搅拌后,反应釜中的料浆用离心机分离,离心机的转速为80转/秒,得到的固体经干燥即得产品冰晶石,母液返回步骤(3)循环利用,循环利用3次后,返回步骤(2)使用。
实施例1~实施例3中,使用的浓硫酸为质量百分比为98%的硫酸,浓硝酸为质量百分比为65%的硝酸,浓氢氟酸为质量百分比为47%的氢氟酸。
实施例1、实施例2、实施例3制得的冰晶石产品的质量分析结果见表1所示。
表1各实施例冰晶石产品的质量分析结果
Claims (6)
1.一种利用电解铝含氟废渣生产冰晶石的方法,其特征在于,该方法包括以下步骤:
(1)将电解铝含氟废渣粉碎至180~350目,然后进行浮选,得到含有质量百分比为5%~10%碳素的粗冰晶石;
(2)将粗冰晶石放入反应釜中,再向反应釜中加入水,水的质量为粗冰晶石质量的5~15倍,搅拌均匀;
(3)继续搅拌,向反应釜中加入混酸溶液,混酸溶液的质量为粗冰晶石质量的1/5~1/2,之后升温至50~100℃,搅拌0.5~1小时,停止搅拌,其中所述混酸溶液为浓硫酸、浓硝酸和浓氢氟酸的混合液,混酸溶液中浓硫酸、浓硝酸和浓氢氟酸的体积比为V浓硫酸∶V浓硝酸∶V浓氢氟酸=1∶(3~6)∶(2~5);
(4)停止搅拌后,反应釜中的料浆用离心机分离,得到的固体经干燥即得产品冰晶石,母液返回步骤(3)循环利用,循环利用2~3次后,返回步骤(2)使用。
2.根据权利要求1所述的利用电解铝含氟废渣生产冰晶石的方法,其特征在于,步骤(3)中所述浓硫酸为质量百分比为98%的硫酸。
3.根据权利要求1所述的利用电解铝含氟废渣生产冰晶石的方法,其特征在于,步骤(3)中所述浓硝酸为质量百分比为65%的硝酸。
4.根据权利要求1所述的利用电解铝含氟废渣生产冰晶石的方法,其特征在于,步骤(3)中所述浓氢氟酸为质量百分比为47%的氢氟酸。
5.根据权利要求1所述的利用电解铝含氟废渣生产冰晶石的方法,其特征在于,步骤(3)中,混酸溶液中浓硫酸、浓硝酸和浓氢氟酸的体积比为V浓硫酸∶V浓硝酸∶V浓氢氟酸=1∶5∶2。
6.根据权利要求1所述的利用电解铝含氟废渣生产冰晶石的方法,其特征在于,步骤(4)中所述离心机的转速为40~80转/秒。
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