CN101875501A - 一种干法氟化铝生产中的脱硅脱磷方法 - Google Patents

一种干法氟化铝生产中的脱硅脱磷方法 Download PDF

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Abstract

一种干法氟化铝生产中的脱硅脱磷方法本发明属于化工领域。本发明将萤石和硫酸在制酸炉中通过化学反应制取含有大量杂质的氟化氢气体，在净化塔中经过硫酸洗涤后，随即进入膜分离器；所述的膜分离器比表面积大于180m2/g，膜材料的孔径小于1μm和耐温性在20℃-120℃之间，负压1000-3000Pa，同时该膜材料具有耐氢氟酸腐蚀，获得无水氟化氢气体，最后将该气体送入流化床与氢氧化铝反应。经测氟化铝产品中SiO2含量不大于0.30％，P2O5含量不大于0.04％。所脱除的杂质颗粒尺寸在200nm-500nm之间，其成份主要由氟，硅，磷，铁，硫，氧等组成。本发明原理简单，流程容易操作，而且工艺易于控制，能耗低，即使使用三级萤石矿生产的干法氟化铝产品，其性能参数仍可满足干法氟化铝一级品的各项指标。

Description

一种干法氟化铝生产中的脱硅脱磷方法
技术领域：
本发明属于化工技术领域，具体涉及一种干法氟化铝生产工艺中的脱硅脱磷方法。
背景技术：
氟化铝作为重要的无机氟化物产品之一，主要用于炼铝行业和精细化工领域。近年来，我国正在加速发展先进的干法工艺以取代传统的湿法工艺。
在现有技术中，干法氟化铝的主要生产工艺为：首先采用萤石和硫酸反应制取含有大量粉尘的氟化氢气体，然后再用硫酸通过洗涤去除部分粉尘和过量三氧化硫，最后进入流化床与氢氧化铝反应，从而获得干法氟化铝产品。由于干法工艺简单，效率较高，反应转化率可达100％，显然，对于品位较低的萤石矿，其中的各种杂质在与硫酸反应过程中不可避免地通过氟化氢气体带入氟化铝产品中，特别是SiO2和P2O5含量是影响干法氟化铝产品质量的重要指标。因此，如何有效降低SiO2和P2O5在氟化铝产品中的含量是目前干法技术的主要难题之一。
目前，干法氟化铝生产中的脱硅脱磷方法，主要包括改进生产工艺和提高矿石质量等途径。据报道，采用粗洗塔和吸收塔(或精馏塔)相结合的生产工艺可以通过净化无水氟化氢气体，从而提高脱硅脱磷效果(刘根宪，无水氟化氢生产新工艺，有机氟工业，1990，3：40-43；丁喻等人，工业无水氟化氢生产过程的改进，轻金属，1989，5：22-24)。另外通过改进浮选工艺也可以获得低硅低磷的萤石精矿，进而实现脱硅脱磷的目的(杨梅金，萤石矿降硅浮选工艺研究，金属矿山，2002，1：38-42；周祥良，浓硫酸在萤石浮选精选中的应用，非金属矿，2002，25(2)：37-38；张传敏，生产高质量超细萤石粉工艺参数的研究，铀矿冶，1998，17(4)：272-278；林海，C28作捕收剂浮选分离萤石和磷灰石的研究，建材地质，1993，1：43-46；Zhang等人，Beneficiation of fluorite by flotation in a new chemical scheme.MineralsEngineering，2003，16(7)：597-600；Song等人，Improving fluorite flotation fromores by dispersion processing.Minerals Engineering，2006，19(9)，912-917)。但是上述方法要么生产流程复杂，工艺参数不易控制，难以达到除杂效果；要么能耗较高，增加产品成本。
专利CN101139106A公开了一种干法氟化铝生产中的脱硅方法，利用氟化氢气体与SiF4气体冷凝点的不同，通过控制冷凝温度，达到脱硅效果。但是，该方法工艺复杂，能耗高，且只能除脱含硅杂质。
发明内容：
为克服现有技术不足，本发明提供了一种干法氟化铝生产工艺中的脱硅脱磷方法。
将萤石和硫酸在制酸炉中通过化学反应制取含有大量杂质的氟化氢气体，在净化塔中经过硫酸洗涤后，随即进入膜分离器；所述的膜分离器比表面积大于180m2/g，膜材料的孔径小于1μm和耐温性在20℃-120℃之间，负压1000-3000Pa，同时该膜材料具有耐氢氟酸腐蚀，获得无水氟化氢气体，最后将该气体送入流化床与氢氧化铝反应，得到SiO2含量和P2O5含量很低的干法氟化铝产品。
所述的膜分离器的膜材料选自聚四氟乙烯，聚偏氟乙烯，聚砜，聚碳酸酯，聚醚砜或塑烧板。
经测氟化铝产品中SiO2含量不大于0.30％，P2O5含量不大于0.04％。所脱除的杂质颗粒尺寸在200nm-500nm之间，其成份主要由氟，硅，磷，铁，硫，氧等组成。
本发明原理简单，流程容易操作，而且工艺易于控制，即使使用三级萤石矿(依据萤石矿质量国家标准G B 5690-85)生产的干法氟化铝产品，其性能参数仍可满足干法氟化铝产品一级品的各项指标(依据国家标准GB/T4292-2007中的AF-1级)。
具体实施方式
实施例：
1.采用三级萤石(依据萤石矿质量国家标准G B 5690-85，以下实施例的萤石均采用该标准)和发烟硫酸(质量浓度为125％，以下实施例的浓度单位均相同)在制酸炉中通过反应(反应条件按常规工业方法进行，以下实施例反应条件均相同)制取含有各种杂质的氟化氢气体，然后将该气体送入净化塔经过硫酸洗涤除去部分杂质后，随即进入膜分离器，在温度为100℃，负压为1000Pa的条件下，该气体通过塑料板(孔径小于1μm，耐温性为120℃，比表面积180m2/g)，最后进入流化床与氢氧化铝反应(反应条件按常规工业方法进行，以下实施例反应条件均相同)，从而获得干法氟化铝产品。经测产品中经测氟化铝产品中SiO2含量不大于0.30％，P2O5含量不大于0.04％。所脱除的杂质颗粒尺寸在200nm-500nm之间，其成份主要由氟，硅，磷，铁，硫，氧等组成。
2.采用二级萤石和发烟硫酸(浓度为105％)在制酸炉中通过反应制取含有各种杂质的氟化氢气体，然后将该气体送入净化塔经过硫酸洗涤除去部分杂质后，随即进入膜分离器，在温度为50℃，负压为2000Pa的条件下，该气体通过聚四氟乙烯膜(孔径小于1μm，耐温性为80℃，比表面积190m2/g)，最后进入流化床与氢氧化铝反应，从而获得干法氟化铝产品。经测产品中经测氟化铝产品中SiO2含量不大于0.30％，P2O5含量不大于0.04％。所脱除的杂质颗粒尺寸在200nm-500nm之间，其成份主要由氟，硅，磷，铁，硫，氧等组成。
3.采用一级萤石和硫酸(浓度为98％)在制酸炉中通过反应制取含有各种杂质的氟化氢气体，然后将该气体送入净化塔经过硫酸洗涤除去部分杂质后，随即进入膜分离器，在温度为20℃，负压为3000Pa的条件下，该气体通过聚偏氟乙烯膜(孔径小于1μm，耐温性为50℃，比表面积210m2/g)，最后进入流化床与氢氧化铝反应，从而获得干法氟化铝产品。经测产品中经测氟化铝产品中SiO2含量不大于0.30％，P2O5含量不大于0.04％。所脱除的杂质颗粒尺寸在200nm-500nm之间，其成份主要由氟，硅，磷，铁，硫，氧等组成。
4.采用一级萤石和硫酸(浓度为98％)在制酸炉中通过反应制取含有各种杂质的氟化氢气体，然后将该气体送入净化塔经过硫酸洗涤除去部分杂质后，随即进入膜分离器，在温度为20℃，负压为3000Pa的条件下，该气体通过塑料板(孔径小于1μm，耐温性为20℃，比表面积200m2/g)，最后进入流化床与氢氧化铝反应，从而获得干法氟化铝产品。经测产品中经测氟化铝产品中SiO2含量不大于0.30％，P2O5含量不大于0.04％。所脱除的杂质颗粒尺寸在200nm-500nm之间，其成份主要由氟，硅，磷，铁，硫，氧等组成。
5.采用一级萤石和发烟硫酸(浓度为105％)在制酸炉中通过反应制取含有各种杂质的氟化氢气体，然后将该气体送入净化塔经过硫酸洗涤除去部分杂质后，随即进入膜分离器，在温度为60℃，负压为2500Pa的条件下，该气体通过聚砜膜(孔径小于1μm，耐温性为80℃，比表面积180m2/g)，最后进入流化床与氢氧化铝反应，从而获得干法氟化铝产品。经测产品中经测氟化铝产品中SiO2含量不大于0.30％，P2O5含量不大于0.04％。所脱除的杂质颗粒尺寸在200nm-500nm之间，其成份主要由氟，硅，磷，铁，硫，氧等组成。
6.采用一级萤石和发烟硫酸(浓度为125％)在制酸炉中通过反应制取含有各种杂质的氟化氢气体，然后将该气体送入净化塔经过硫酸洗涤除去部分杂质后，随即进入膜分离器，在温度为40℃，负压为1500Pa的条件下，该气体通过聚碳酸酯膜(孔径小于1μm，耐温性为60℃，比表面积185m2/g)，最后进入流化床与氢氧化铝反应，从而获得干法氟化铝产品。经测产品中经测氟化铝产品中SiO2含量不大于0.30％，P2O5含量不大于0.04％。所脱除的杂质颗粒尺寸在200nm-500nm之间，其成份主要由氟，硅，磷，铁，硫，氧等组成。
7.采用一级萤石和硫酸(浓度为98％)在制酸炉中通过反应制取含有各种杂质的氟化氢气体，然后将该气体送入净化塔经过硫酸洗涤除去部分杂质后，随即进入膜分离器，在温度为60℃，负压为3000Pa的条件下，该气体通过聚醚砜膜(孔径小于1μm，耐温性为80℃，比表面积190m2/g)，最后进入流化床与氢氧化铝反应，从而获得干法氟化铝产品。经测产品中经测氟化铝产品中SiO2含量不大于0.30％，P2O5含量不大于0.04％。所脱除的杂质颗粒尺寸在200nm-500nm之间，其成份主要由氟，硅，磷，铁，硫，氧等组成。

Claims (2)

1.一种干法氟化铝生产工艺中的脱硅脱磷方法，其特征是：将萤石和硫酸在制酸炉中通过化学反应制取含有大量杂质的氟化氢气体，在净化塔中经过硫酸洗涤后，随即进入膜分离器；所述的膜分离器比表面积大于180m2/g，膜材料的孔径小于1μm和耐温性在20℃-120℃之间，负压1000-3000Pa，同时该膜材料具有耐氢氟酸腐蚀，获得无水氟化氢气体，最后将该气体送入流化床与氢氧化铝反应，得到SiO2含量和P2O5含量很低的干法氟化铝产品。
2.根据权利要求1所述方法，其特征是：所述的膜分离器的膜材料选自聚四氟乙烯，聚偏氟乙烯，聚砜，聚碳酸酯，聚醚砜或塑烧板。
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