CN102167376A - 一种冰晶石提纯工艺 - Google Patents
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Abstract
一种冰晶石提纯工艺,其包括以下步骤:(1)在反应器中加入水,加入冰晶石,水和冰晶石质量比为0.5~6.0:1,搅拌,制成料浆;(2)在搅拌下向步骤(1)所得料浆中加入HF-HCl-H2SO4混合酸,所述混合酸中,所述HF:HCl:H2SO4的摩尔比为1:0.1-1:0.1-1,所述混合酸与原料冰晶石的质量比为0.04~0.30:1;(3)将步骤(2)所得物料升温至20~100℃,搅拌反应10~150min;(4)将步骤(3)反应完毕的液固混合物料真空过滤或离心分离,得固体物料,干燥,即成。使用本发明对副产品冰晶石进行提纯处理,工艺简单,能耗低,回收率可达96%以上,能大幅降低冰晶石中的二氧化硅含量和灼减量,处理成本低。
Description
技术领域
本发明涉及一种冰晶石提纯工艺,更具体的说,是涉及一种对多晶硅生产过程中的副产品冰晶石的提纯工艺。
背景技术
冰晶石是一种白色结晶或粉末,是电解法生产金属铝过程中不可缺少的原料,工业上冰晶石一般是以萤石、硫酸、氢氧化铝、纯碱为原料大量生产。由于萤石属于不可再生的战略资源,且全球范围内萤石资源短缺,所以萤石供应呈现越来越紧张的趋势。
高纯多晶硅作为电子工业和太阳能光伏产业的基础原料,其产量快速增长。现有多晶硅生产的一种新工艺,生产过程中会产生一种组成为冰晶石(氟铝酸钠)的副产品,这种副产品的化学成分见下表1。
表1、副产冰晶石原料化学成分分析结果(wt%)
从表1可以看出,这种冰晶石中杂质二氧化硅含量和灼减量都大大超过GB/T4291-2007中CM-0牌号要求的质量标准。因而不能直接用于电解铝生产。如不能将这种冰晶石加以有效利用,不仅会造成资源的浪费,而且对环境也会产生不利的影响。
发明内容
本发明要解决的技术问题是,提供一种冰晶石提纯工艺,通过采用本发明提纯工艺处理后,能使所述副产品冰晶石的质量达到GB/T4291-2007中CM-0牌号规定的特级品质量要求,可以直接用于电解铝生产,达到既有效利用资源,又减少环境污染的目的。
本发明的技术方案是,将所述副产品冰晶石与HF-HCl-H2SO4的混合酸反应,使原料中的大部分二氧化硅杂质以可溶形式进入液相,经液固分离后达到冰晶石与杂质分离的目的。具体包括以下步骤:
(1)在反应器中加入水,在搅拌下加入冰晶石,水和冰晶石质量比为0.5~6.0:1(优选2.0~4.0:1),制成料浆;
(2)在搅拌下向步骤(1)所得料浆中加入HF-HCl-H2SO4混合酸,所述混合酸中,HF:HCl:H2SO4的摩尔比为1:0.1-1:0.1-1(优选1:0.3-0.6:0.3-0.6),加入的混合酸与原料冰晶石的质量比为0.04~0.30:1(优选0.10~0.20:1);
(3)将步骤(2)所得物料升温至20~100℃(优选55~85℃),搅拌反应15~150min(优选30~90min);
(4)将步骤(3)反应完毕的液固混合物料真空过滤或离心分离,得固体物料,干燥,即成。
使用本发明对副产品冰晶石进行提纯处理,工艺简单,能耗低,回收率可达96%以上,能大幅降低冰晶石中的二氧化硅含量和灼减量,处理成本低。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明作进一步说明。但不得将这些实施例解释为对本发明保护范围的限制。凡属于与本发明等效的技术方案,均属于本发明的保护范围。
实施例1
(1)在2L带搅拌的反应器中加入400mL水,再在搅拌下加入200g副产冰晶石,制成料浆;(2)加入20克混合酸,混合酸中,HF:HCl:H2SO4的摩尔比为1:0.3:0.3, 加热至55℃,搅拌下反应30分钟;(3)将反应完毕的物料经真空过滤,得固体物料,在110℃下干燥2小时,即成。得提纯冰晶石产品193.5克,回收率96.75%。分析产品中杂质含量,结果见表2。
表2 实施例1产品化学成分分析结果(wt%)
实施例2
(1)在2L带搅拌的反应器中加入600mL水,在搅拌下加入200g付产冰晶石,制成料浆;(2)加入45克混合酸,混合酸中HF:HCl:H2SO4的摩尔比为1:0.45:0.45;加热至60℃,搅拌下反应60分钟;(3)再将反应完毕的物料经真空过滤,得固体物料,在110℃下干燥2小时,即成。得提纯冰晶石产品193.8g;回收率96.9%。分析产品中杂质含量,结果见表3。
表3 实施例2产品化学成分分析结果(wt%)
实施例3
(1)在2L带搅拌的反应器中加入800mL水,在搅拌下加入200g付产冰晶石,制成料浆;(2)加入30克混合酸,混合酸中HF:HCl:H2SO4的摩尔比为1:0.6:0.6,经加热至85℃,搅拌下反应90分钟;(3)将反应完毕的物料经真空过滤,得固体物料,在110℃下干燥2小时,即成。提纯冰晶石产品192.2g;回收率96.1%。分析样品中杂质含量,结果见表4。
表4、实施例3产品化学成分分析结果(wt%)
实施例4
(1)在40L带搅拌的反应器中加入32L水,再在搅拌下加入15kg付产冰晶石制成料浆;(2)在搅拌下加入1.8公斤混合酸,混合酸中HF:HCl:H2SO4的摩尔比为1:0.25:0.25, 加热至70℃,保持在此温度下搅拌反应60分钟;(3)将反应完毕的物料在离心机中进行离心分离,得固体物料,在110℃下干燥2小时,即成。得提纯冰晶石产品14.54kg,回收率96.9%。分析样品中杂质含量,结果见表5。
表5、实施例4产品化学成分分析结果(wt%)
Claims (5)
1.一种冰晶石提纯工艺,其特征在于,包括以下步骤:
(1)在反应器中加入水,加入冰晶石,水和冰晶石质量比为0.5~6.0:1,搅拌,制成料浆;
(2)在搅拌下向步骤(1)所得料浆中加入HF-HCl-H2SO4混合酸,所述混合酸中,HF:HCl:H2SO4的摩尔比为1:0.1-1:0.1-1,所述混合酸与原料冰晶石的质量比为0.04~0.30:1;
(3)将步骤(2)所得物料升温至20~100℃,搅拌反应10~150min;
(4)将步骤(3)反应完毕的液固混合物料真空过滤或离心分离,得固体物料,干燥,即成。
2.根据权利要求1所述的冰晶石提纯工艺,其特征在于,步骤(1),水和冰晶石质量比为2.0~4.0:1。
3.根据权利要求1或2所述的冰晶石提纯工艺,其特征在于,步骤(2),所述混合酸中,HF:HCl:H2SO4的摩尔比为1:0.3-0.6:0.3-0.6,混合酸与原料冰晶石的质量比为0.10~0.20:1。
4.根据权利要求1或2所述的冰晶石提纯工艺,其特征在于,步骤(3),所得物料升温至55~85℃,搅拌反应30~90min。
5.根据权利要求3所述的冰晶石提纯工艺,其特征在于,步骤(3),所得物料升温至55~85℃,搅拌反应30~90min。
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